地鐵10號(hào)線門控器專用檢修平臺(tái)設(shè)計(jì)研究

李浩宇

（北京市地鐵運(yùn)營(yíng)有限公司運(yùn)營(yíng)三分公司 北京 100080）

隨著軌道交通運(yùn)行里程持續(xù)擴(kuò)大和整體客運(yùn)量增加，高效、安全管理及維修成本逐漸成為發(fā)展北京地鐵的主要研究?jī)?nèi)容。在針對(duì)智能檢修平臺(tái)整體運(yùn)行性能進(jìn)行系統(tǒng)研究基礎(chǔ)上，可以促進(jìn)實(shí)現(xiàn)車輛的智能化管理，提高車輛行駛安全性。

1 北京地鐵智能檢修平臺(tái)性能分析

1.1 智能感知和維修指導(dǎo)流程

目前，北京地鐵在各個(gè)運(yùn)行列車當(dāng)中分別設(shè)置傳感器，對(duì)相關(guān)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行大量采集，監(jiān)測(cè)列車中核心部件的運(yùn)行狀態(tài)，專業(yè)檢修人員總結(jié)數(shù)年運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)材料應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，合理制定出相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)和運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，可以針對(duì)運(yùn)行列車實(shí)施自動(dòng)化、實(shí)時(shí)性能變化進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷。智能運(yùn)維檢修平臺(tái)整個(gè)檢修流程具備規(guī)范化、數(shù)據(jù)化等特征，在智能運(yùn)維檢修平臺(tái)順利接收相應(yīng)的故障信息后，便會(huì)按照標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)流程把各種故障信息直接傳送到檢修中心［1］。

1.2 車輛設(shè)備評(píng)價(jià)和維修指導(dǎo)

借助智能檢修平臺(tái)，融合大數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)，可以準(zhǔn)確把握車輛各種零部件的故障間隔時(shí)間，從而對(duì)車輛各個(gè)零部件維修時(shí)間、故障維修方法、維修周期、更新價(jià)值以及檢修成本等進(jìn)行科學(xué)決策。按照智能檢修平臺(tái)的故障信息統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析，合理制定影響車輛運(yùn)行指標(biāo)的故障率目標(biāo)，并針對(duì)車輛各種隱患故障，實(shí)施專項(xiàng)治理工作，強(qiáng)化不同線路車輛綜合控制［2］。

1.3 結(jié)構(gòu)組成

門控器相關(guān)檢修平臺(tái)是實(shí)施門控器維修檢測(cè)和性能測(cè)試的專業(yè)操作平臺(tái)，包含兩個(gè)多功能示波器、1個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)化控制箱、1 個(gè)開關(guān)門信號(hào)自動(dòng)控制器、1 套可調(diào)電源，其主要以信號(hào)轉(zhuǎn)接控制設(shè)備為核心，以示波器作為基礎(chǔ)檢測(cè)手段，對(duì)比門控器總成參照物綜合集成平臺(tái)。門控器檢修平臺(tái)同時(shí)包括手控開關(guān)門信號(hào)、車門開關(guān)集控信號(hào)、開關(guān)門指示、鎖閉指示、開關(guān)門電機(jī)等基礎(chǔ)負(fù)載，可以在0 速信號(hào)條件下針對(duì)開關(guān)門實(shí)施全面對(duì)比檢測(cè)的系統(tǒng)裝置［3］。

2 北京地鐵10號(hào)線門控器運(yùn)行狀況分析

北京地鐵10號(hào)線的首期車輛控制器應(yīng)用時(shí)間初步超出8年，二期門控制器的使用時(shí)間已經(jīng)超出4年。隨著設(shè)備應(yīng)用時(shí)間持續(xù)增加，城市軌道交通中的各種車輛門控制系統(tǒng)元件開始產(chǎn)生應(yīng)用性能下降與老化等問題，門控制器的故障幾率呈現(xiàn)出不斷提升的趨勢(shì)，門控器故障自身故障問題所形成的車輛晚點(diǎn)和封門問題數(shù)量進(jìn)一步增加。當(dāng)下，我國(guó)地鐵車輛的門控器試驗(yàn)、檢測(cè)維修操作普遍是以委托外部廠家為主，在廠家維修能力和技術(shù)水平等因素影響下，通常會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品儲(chǔ)備不足以及門控器重復(fù)檢修等現(xiàn)象。為此，需要積極研發(fā)門控器檢修平臺(tái)，保障控制器實(shí)現(xiàn)自主維護(hù)檢修［4］。

3 北京地鐵10號(hào)線門控器檢修

3.1 故障檢測(cè)

城市軌道交通系統(tǒng)中的車輛門控器整體檢修操作屬于一種系統(tǒng)性任務(wù)，為此，需要率先了解檢修平臺(tái)組成結(jié)構(gòu)和具體功能，方便保障門控器操作安全性。門控器相關(guān)檢修平臺(tái)設(shè)計(jì)需要聯(lián)系車門具體檢修需求，綜合考慮車門故障實(shí)施準(zhǔn)確判斷分析，聯(lián)系門控器對(duì)應(yīng)芯片級(jí)實(shí)施合理維修，加強(qiáng)門控器深度檢修。門控器對(duì)應(yīng)檢修平臺(tái)架構(gòu)如圖1所示。

結(jié)合圖1分析，門控器整體檢修工作可以進(jìn)一步細(xì)分為3個(gè)部分，分別是性能檢測(cè)、三防處理及故障檢測(cè)。故障檢修中，需要率先從操作臺(tái)實(shí)施清理、拆解，等待結(jié)束清理工作后，判斷門控器的主要故障類型，同時(shí)，利用示波器和萬用表來檢測(cè)具體故障點(diǎn)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)斷路和短路部位的所處位置及信號(hào)異常部位。最后，聯(lián)系實(shí)際故障狀況，設(shè)計(jì)針對(duì)性的維修方案，及時(shí)替換整板和零部件。假如需要替換部件，需要針對(duì)相關(guān)部位實(shí)施合理復(fù)測(cè)，等待正常復(fù)測(cè)結(jié)果，才能順利融入三防處理環(huán)節(jié)［5］。

圖1 門控器檢修平臺(tái)組成架構(gòu)

3.2 三防處理

三防處理過程中，在結(jié)束板卡的復(fù)測(cè)工作后，需要面向整個(gè)板卡噴灑熒光式的三防漆，保證整個(gè)線路板和各個(gè)部件不會(huì)被環(huán)境所侵蝕。結(jié)束噴涂處理后，利用紫外線直射涂層，使檢測(cè)涂層對(duì)板卡的全面覆蓋。后期，利用自動(dòng)點(diǎn)膠設(shè)備，聯(lián)系小型空壓機(jī)，針對(duì)其中的關(guān)鍵部位，實(shí)施點(diǎn)膠處理，保證表層的良好絕緣性和光滑性。最后，需要合理安裝門控器板卡。

3.3 性能測(cè)試

性能測(cè)試環(huán)節(jié)，為保證不同工況下板卡的穩(wěn)定應(yīng)用性能，需要合理開展性能測(cè)試工作。性能測(cè)試中，對(duì)于溫度、濕度控制及靜電防護(hù)提出較高要求。相關(guān)技術(shù)人員與運(yùn)維人員在順利通過靜電、放電檢測(cè)達(dá)標(biāo)后，才能正式進(jìn)入運(yùn)行區(qū)域。技術(shù)人員在具體實(shí)踐操作中，需要合理佩戴防靜電手環(huán)，如此才能實(shí)施電路板作業(yè)。性能測(cè)試中，應(yīng)該將濕度控制在30%～60%，把溫度狀態(tài)控制在20～30℃，并借助專門設(shè)備檢測(cè)整個(gè)環(huán)境的濕度和溫度狀態(tài)，使整個(gè)運(yùn)行環(huán)境維持一種穩(wěn)定的溫濕度狀態(tài)，保障整個(gè)運(yùn)行環(huán)境符合防靜電運(yùn)行要求。

4 北京地鐵10號(hào)線門控器自主檢修平臺(tái)性能檢測(cè)

4.1 振動(dòng)試驗(yàn)

為合理檢驗(yàn)門控器是否滿足具體運(yùn)行要求，需要針對(duì)門控器實(shí)施振動(dòng)試驗(yàn)、環(huán)境試驗(yàn)和自動(dòng)循環(huán)試驗(yàn)。按照軌道交通、機(jī)車車輛設(shè)備、振動(dòng)和沖擊試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求，以及機(jī)車車輛電子與軌道交通要求，率先面向同一方向?qū)嵤╇S機(jī)振動(dòng)量級(jí)強(qiáng)化壽命試驗(yàn)，各個(gè)方向分別5h，總計(jì)15h，隨后展開沖擊試驗(yàn)，不同方向的正、反面分別實(shí)施3次沖擊，沖擊次數(shù)總計(jì)達(dá)到18次。最后，開展隨機(jī)功能性振動(dòng)試驗(yàn)，根據(jù)B級(jí)試驗(yàn)等級(jí)，對(duì)振動(dòng)幅度和振動(dòng)頻率實(shí)施準(zhǔn)確試驗(yàn)，不同方向至少維持10min。試驗(yàn)結(jié)果需要滿足具體規(guī)范要求。

4.2 環(huán)境試驗(yàn)

按照北京地鐵部門相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，門控器的運(yùn)行環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)溫度要求在-25～40℃，電器柜中的空氣溫度維持在-25～45℃。但在實(shí)際運(yùn)行中，電器柜中的空氣溫度通常達(dá)到了-25～70℃。按照通風(fēng)方式，各個(gè)裝置的分布形式，門控器最終性能試驗(yàn)溫度如表1所示。

表1 環(huán)境試驗(yàn)溫度控制

表1中，各種試驗(yàn)條件需要符合電子電工產(chǎn)品運(yùn)行環(huán)境試驗(yàn)具體規(guī)定要求，同時(shí)，在對(duì)應(yīng)試驗(yàn)條件下，最終功能測(cè)試結(jié)果應(yīng)該滿足軌道交通車輛電子裝置的規(guī)定要求。

4.3 自動(dòng)循環(huán)試驗(yàn)

正線運(yùn)行車輛對(duì)應(yīng)門控制器和門系統(tǒng)在整體改造、維護(hù)以及檢修中，應(yīng)該針對(duì)門系統(tǒng)實(shí)施多次開關(guān)門試驗(yàn)。門控器相關(guān)檢修平臺(tái)可以借助自動(dòng)循環(huán)試驗(yàn)裝置充當(dāng)開關(guān)門的專門試驗(yàn)設(shè)備，該種試驗(yàn)設(shè)備能夠有效應(yīng)用于車輛試驗(yàn)檢測(cè)中，配合相應(yīng)的臺(tái)架設(shè)備于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)實(shí)施開關(guān)門試驗(yàn)。自動(dòng)循環(huán)試驗(yàn)整體組成結(jié)構(gòu)框架如圖2所示。

圖2 門控器自動(dòng)循環(huán)試驗(yàn)信號(hào)

自動(dòng)循環(huán)試驗(yàn)裝置對(duì)應(yīng)連接信號(hào)包括五路，對(duì)應(yīng)110V供電信號(hào)代表電源信號(hào)，開門部位傳輸?shù)男盘?hào)類型是集控開門信號(hào)，關(guān)門部位傳輸信號(hào)屬于集控關(guān)門信號(hào)。自動(dòng)循環(huán)試驗(yàn)裝置能夠?qū)囕v設(shè)備管理系統(tǒng)實(shí)施綜合模擬，并傳輸開門和關(guān)門集成信息，檢測(cè)運(yùn)行車輛對(duì)應(yīng)綠色環(huán)線輸出端的運(yùn)行信號(hào)，監(jiān)測(cè)整部列車于開關(guān)操作中是否保持動(dòng)作連續(xù)性和準(zhǔn)確性。數(shù)千次的試驗(yàn)中，不存在故障報(bào)告，證明門控器對(duì)應(yīng)板卡操作性能達(dá)標(biāo)。如果推出故障報(bào)告，對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)平臺(tái)可以結(jié)合故障類型重返故障診斷環(huán)節(jié)，并實(shí)施重新修正和檢測(cè)。

5 北京地鐵10號(hào)線門控器板卡檢測(cè)

5.1 程序燒錄

程序燒錄環(huán)節(jié)中，可以把直流穩(wěn)壓電源對(duì)應(yīng)運(yùn)行電壓直接調(diào)節(jié)至110V，同時(shí)，順利連接各種門控器和測(cè)量設(shè)備，借助標(biāo)準(zhǔn)接口直接連接控制器板卡和計(jì)算機(jī)設(shè)備，針對(duì)門控器板卡實(shí)施充電，對(duì)程序版本實(shí)施準(zhǔn)確讀取，便可以實(shí)施程序燒錄工作。

5.2 軟硬件測(cè)試

針對(duì)電源模塊傳輸電壓進(jìn)行檢測(cè)中，等待門控器對(duì)應(yīng)板卡充電后表面的電源指示燈便會(huì)自動(dòng)點(diǎn)亮，順利啟動(dòng)門控器相關(guān)運(yùn)維檢修平臺(tái)，通過萬用表以及示波器對(duì)電源板塊的電壓輸出狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，分析運(yùn)行電壓是否正常、穩(wěn)定。針對(duì)輸入回路部位實(shí)施電路信號(hào)檢測(cè)中，相關(guān)檢測(cè)面板如圖3所示。

圖3 檢測(cè)信號(hào)輸入控制面板

在其中的按鈕2維持按下狀態(tài)中，需要把按鈕1的運(yùn)行電壓調(diào)節(jié)中低電平狀態(tài)，小于0.4V。在將按鈕2松開后，則按鈕1對(duì)應(yīng)電壓為高電平狀態(tài)，整體電壓范圍在3.6～5.05V。按照既定順序點(diǎn)，不同按鈕實(shí)施全面檢測(cè)。

對(duì)輸出回路中的運(yùn)行電路實(shí)施綜合檢測(cè)中，可以按下門控器板卡中對(duì)應(yīng)復(fù)位按鈕，促進(jìn)門控器板卡在順利復(fù)位后直接轉(zhuǎn)化成測(cè)試狀態(tài)，能夠有效檢測(cè)輸出回路電壓狀態(tài)。各路信號(hào)的傳輸回路標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行電壓在108～110V，調(diào)節(jié)示波器運(yùn)行電壓至5V，調(diào)節(jié)示波器運(yùn)行周期至100μs，隨后，借助示波器對(duì)上述兩種按鈕對(duì)應(yīng)脈沖信號(hào)變化波形實(shí)施全面檢測(cè)。其中，編碼器整體回路檢測(cè)步驟保持一致狀態(tài)。

針對(duì)通信電路的信號(hào)傳輸回路實(shí)施綜合檢測(cè)中，需要進(jìn)一步連接模擬TMS及通信測(cè)試線，正式供電后，對(duì)電路板內(nèi)各種數(shù)碼管小點(diǎn)及TMS中數(shù)碼管相關(guān)數(shù)值進(jìn)行觀察分析，判斷閃爍均勻度。

5.3 整機(jī)檢測(cè)

整機(jī)檢測(cè)中，應(yīng)該保障門控器外殼維持一種干凈整潔狀態(tài)，不存在任何污漬，并根據(jù)圖紙部位進(jìn)行合理粘貼，避免產(chǎn)生破損、鼓包及起邊問題，減少插件斷裂和損壞，提升整體接觸可靠性。通過實(shí)例檢測(cè)分析，按照上述檢測(cè)方法，針對(duì)北京地鐵10號(hào)線中某一門控器板卡實(shí)施質(zhì)量檢測(cè)。最終檢測(cè)結(jié)果證明，該批門控器保持正常運(yùn)行指標(biāo)，適合正線運(yùn)行［6］。

6 結(jié)語

綜上所述，通過系統(tǒng)研究北京地鐵10號(hào)線門控器檢修平臺(tái)，總結(jié)相關(guān)維修管理模式，可以促進(jìn)車輛實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行和智能化管理，同時(shí)，在均衡檢修和狀態(tài)檢修基礎(chǔ)上，使車輛關(guān)鍵部位實(shí)現(xiàn)精確診斷和智能感知，借助規(guī)范化、信息化和智能化操作流程，指導(dǎo)車輛的科學(xué)檢修和應(yīng)用，為車輛安全運(yùn)行保駕護(hù)航。