淺談地鐵站臺(tái)門電源系統(tǒng)及常見電氣故障分析

鄭少鋒

摘要：站臺(tái)門系統(tǒng)的所有設(shè)備均須采用經(jīng)驗(yàn)成熟、性能先進(jìn)、結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、質(zhì)量穩(wěn)定、運(yùn)行可靠、外形美觀的產(chǎn)品。此外，系統(tǒng)的硬件和軟件應(yīng)充分考慮其可靠性、可維修性和可擴(kuò)展性，并具備故障診斷、在線修改等功能，同時(shí)遵循模塊化設(shè)計(jì)和冗余設(shè)計(jì)的原則。

關(guān)鍵詞：地鐵、站臺(tái)門、電源系統(tǒng)、電氣故障

1、站臺(tái)門電源系統(tǒng)的構(gòu)成

站臺(tái)門電源系統(tǒng)為一級負(fù)荷，采用三相五線制。電源系統(tǒng)分為驅(qū)動(dòng)電源和控制電源兩部分。驅(qū)動(dòng)電源負(fù)責(zé)對門機(jī)系統(tǒng)供電，采用直流供電方式，具備充電、饋電、故障保護(hù)（過壓、 并聯(lián)、過流、過載等）、電源參數(shù)和報(bào)警信息監(jiān)測和記錄功能?？刂齐娫簇?fù)責(zé)對 DCU、PSC、PSL、IBP 和接口等供電。驅(qū)動(dòng)電源和控制電源采用相互獨(dú)立的配電回路及蓄電池組，避免相互干擾。

1.1驅(qū)動(dòng)電源

驅(qū)動(dòng)電源采用直流供電方式，主要由整流模塊、監(jiān)控模塊、絕緣監(jiān)測、電池巡檢及充放電管理模塊、驅(qū)動(dòng)蓄電池組、饋線回路等構(gòu)成，以完成外部電源停電后蓄電池投入供電的功能，蓄電池投入供電的狀態(tài)信息需上傳至綜合監(jiān)控系統(tǒng)。能實(shí)現(xiàn)完善的 N+1 冗余備份功能。驅(qū)動(dòng)電源輸出回路數(shù)合理設(shè)置，對應(yīng)每節(jié)車廂的四道滑動(dòng)門分四路進(jìn)行交叉配電，以保證其中一路電源故障時(shí)，對應(yīng)該車廂的其余三道滑動(dòng)門能可靠供電。

1.2控制電源

控制電源由交流不間斷電源 UPS（含蓄電池）、隔離變壓器、直流模塊、充電模塊、監(jiān)控模塊及饋電單元（配電單元）構(gòu)成，以完成外部電源停電后蓄電池投入供電的功能?？刂齐娫答伨€回路必須能夠滿足系統(tǒng)控制設(shè)備使用，保證系統(tǒng)的運(yùn)行安全可靠。

1.3蓄電池

蓄電池采用全密封免維護(hù)膠體蓄電池，外觀不得有變形、裂紋及污跡，在使用中應(yīng)無滲液、漏液、爬液和膨脹現(xiàn)象。蓄電池的設(shè)計(jì)壽命須不少于 15 年（25℃），單節(jié)電池的電壓為 12V，均衡充電電壓：14.1～14.4V， 浮充電壓：13.5～13.6V。其容量保證斷電后控制系統(tǒng)能持續(xù)工作 1h，并滿足斷電后 1h 內(nèi)本車站所有屏蔽門可開/關(guān)門操作至少 5 次的要求。

1.4站臺(tái)門系統(tǒng)電源UPS

站臺(tái)門系統(tǒng)電源 UPS 作為一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)進(jìn)行配置，是雙變換在線式的、并聯(lián)冗余的系統(tǒng)。系統(tǒng)內(nèi)任何一部分故障都不能影響整個(gè) UPS 的正常工作，整個(gè)系統(tǒng)沒有單點(diǎn)故障點(diǎn)。UPS 系統(tǒng)中任何一部分的故障都將被隔離，從而不影響整個(gè) UPS 系統(tǒng)的工作，即使將系統(tǒng)控制器移走也不影響整個(gè)系統(tǒng)的輸出。UPS 系統(tǒng)必須能夠現(xiàn)場進(jìn)行各種輸入、輸出相位的設(shè)定?？刂破鲀?nèi)置完善的電源分析儀及 TCP/IP 通訊接口，實(shí)現(xiàn)雙向互動(dòng)式監(jiān)控，協(xié)助客戶靈便快捷的對系統(tǒng)危機(jī)做出即時(shí)處理。標(biāo)配靜態(tài)旁路及充電器，不需要外接。

2、站臺(tái)門典型電氣故障分析

站臺(tái)門電氣類故障主要分為單門不聯(lián)動(dòng)、整側(cè)不聯(lián)動(dòng)、安全回路等接口故障。電氣類故障一般影響程度較大、范圍較廣、排查比較困難。為保障整個(gè)地鐵的運(yùn)營服務(wù)質(zhì)量，現(xiàn)場故障處理應(yīng)遵循“先通后復(fù)”原則。

2.1單門不聯(lián)動(dòng)故障

單道滑動(dòng)門故障主要集中于門鎖機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)裝置以及各電氣備件（就地控制盒、門控單元、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、各限位開關(guān)等）的損壞。機(jī)械部分通過查看故障現(xiàn)象，觀察設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行排查，故障處理較為直觀。涉及電氣部分的故障，需精通設(shè)備電氣原理及各接線端口線號(hào)定義，通過測量各電氣原件的輸入輸出端口電壓來判斷故障點(diǎn)。

2.2整側(cè)不聯(lián)動(dòng)故障

滑動(dòng)門整側(cè)不聯(lián)動(dòng)，主要分為各控制級故障（系統(tǒng)級控制、站臺(tái)級控制PSL/IBP）、線路故障等。由于站臺(tái)門各控制級之間采用獨(dú)立繼電器模塊以實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)門的現(xiàn)場控制，故當(dāng)某個(gè)控制級失效其它兩個(gè)控制級有效時(shí)，則判斷此控制級單元存在故障，通過測量該控制方式的控制信號(hào)來排查故障點(diǎn)。當(dāng)所有控制級均失效的情況下，則對控制信號(hào)線路及電源系統(tǒng)進(jìn)行排查。

2.3安全回路故障

站臺(tái)門關(guān)閉且鎖緊信號(hào)是由滑動(dòng)門和應(yīng)急門內(nèi)的鎖閉監(jiān)測安全開關(guān)觸點(diǎn)形成安全回路。當(dāng)任何一組觸點(diǎn)斷開，站臺(tái)門系統(tǒng)鎖閉信號(hào)將丟失。在系統(tǒng)級控制下，車輛、信號(hào)、屏蔽門相互連鎖，當(dāng)站臺(tái)門門發(fā)生故障，且鎖閉信號(hào)丟失時(shí)，站臺(tái)列車就無法動(dòng)車，造成行車影響。根據(jù)先通后復(fù)的原則，就需要操作互鎖解除開關(guān)，旁路站臺(tái)門系統(tǒng)，保證列車正常行車。

信號(hào)系統(tǒng)與站臺(tái)門系統(tǒng)的接口分界位置位于各站的站臺(tái)門系統(tǒng)設(shè)備控制室的PSC機(jī)柜的終端，信號(hào)系統(tǒng)向站臺(tái)門提供DC24V電源及一組無源干接點(diǎn)，當(dāng)站臺(tái)門安全回路接通時(shí)，該觸點(diǎn)閉合，信號(hào)DC24V電源回流至信號(hào)系統(tǒng)，信號(hào)系統(tǒng)則判斷站臺(tái)門系統(tǒng)為關(guān)閉鎖緊狀態(tài)。

當(dāng)關(guān)閉鎖緊信號(hào)丟失，通過測量接口位置電壓，即可判斷出對應(yīng)故障專業(yè)。當(dāng)確定為站臺(tái)門專業(yè)故障時(shí)，通過查看站臺(tái)門中央控制盤PSC監(jiān)視數(shù)據(jù)，找出故障門單元，然后對該單元門安全回路進(jìn)行排查，即可找出故障點(diǎn)。故障修復(fù)完成后，設(shè)備恢復(fù)正常，工完場清并進(jìn)行記錄匯總。

結(jié)束語

地鐵站臺(tái)門系統(tǒng)是一個(gè)機(jī)電一體化產(chǎn)品，電氣類部分包括電源系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)接口較多，且對設(shè)備運(yùn)行環(huán)境要求較高。車站區(qū)間灰塵及梅雨季節(jié)潮氣對設(shè)備影響較大，易引起電氣類故障，對行車造成影響。故對專業(yè)技術(shù)人員的技能水平及設(shè)備維護(hù)檢修的質(zhì)量要求較高。

參考文獻(xiàn)

（1）《城市軌道交通技術(shù)規(guī)范》（GB50490-2009）