地铁车门系统故障模式可靠性分析

地铁车门系统故障模式可靠性分析
发布时间：2021-06-23T02:52:40.771Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第5期作者：王羽[导读] 地铁车辆每节车厢的车门类型的不同，其组成也会略有不同。

从实用功能角度出发，可以将车门分为五个子系统：承载导向、基本部件、电气控制、内外操作、驱动和锁闭装置。

具体如下：①承载导向装置。

深圳市地铁集团有限公司
摘要：地铁车门系统故障模式可靠性分析有利于车门维修的决策，确保乘客人身财产安全。

当前地铁车门故障数据存在的不足，传统可靠性分析方法对于风险因子及权重很难得到准确评价，从而影响维护决策。

因此，采用灰色关联理论的可靠性分析方法，提升车门系统的维护水平。

本文主要对地铁车门系统的组成、工作原因及故障模式可靠性进行分析。

关键词：地铁车门；灰色关联理论；可靠性
一、地铁车门系统结构组成
地铁车辆每节车厢的车门类型的不同，其组成也会略有不同。

从实用功能角度出发，可以将车门分为五个子系统：承载导向、基本部件、电气控制、内外操作、驱动和锁闭装置。

具体如下：①承载导向装置。

车门轴承导向装置主要由安装架、支架、长短导柱、吊架、导轨、压轮、滚子摆臂等部件组成。

其主要功能是承载车门正常运行的动力，并形成车门的运动轨迹和导向。

车门的基本部件包括密封胶条、内外指示灯、车门拆卸指示灯、门扇、定位销、缓冲头、地线和定位销嵌件。

些基本构件对车门的安装、服务质量和运行质量的提高起着重要作用；③电动控制装置。

车门控制装置负责接收来自车门或车门控制系统的信号。

为控制车门的正常运行，根据需要与列车控制系统通信一系列行程开关，如EDCU、关门行程开关、切除行程开关、控制继电器、开关门按钮等④内外操作装置。

车内外紧急解锁主要靠内外操作装置，包含内部解锁装置及外部紧急进入装置、保护操作手柄的透明盖板及钢丝绳等。

⑤驱动锁闭装置。

车门系统的驱动和锁紧装置主要由驱动电机、驱动螺杆、螺母总成、末端解锁装置、电机和螺纹连接装置等组成，它不仅直接驱动车门动作，而且将电机的旋转动作转化为车门系统的开闭动作，并在关门到位时机械锁上门，保护乘客人身安全。

二、地铁车门系统工作原理
地铁车门系统的开关动作主要是由EDCU驱动电机在接收到信号后驱动螺杆来实现。

电机通过齿带等连接装置与螺杆连接，螺杆上的螺母总成通过铰链与门扇上的轴承架连接。

它可以在纵向长导柱上滑动，长导柱与支撑它的三塔相连，三塔架可以在短导柱上实现横向移动。

当地铁车辆进站开门时，门扇在EDCU的控制下开始移动。

驱动电机通过皮带轮等连接装置驱动匹配的螺钉和螺母总成，使门架等导向部件发挥作用，最终在导向装置的引导下使门扇摆出。

门扇完全摆出后，导向系统开始引导门扇左右移动。

在平移过程中，门架导向门的门扇平行于长导柱移动，直至完全打开并与缓冲头接触，开启动作结束。

出口处的关闭动作与上述过程完全相反。

车门系统及系统示意图如下图1所示。

图1地铁车门系统结构原理图
三、灰色关联理论
灰色关联理论是比较常用的决策方法，主要是基于实际背景情况，计算每个方案的灰色关联度比例尺，由此获取最优的解决方案。

在对每种失效模式进行评估后，危险性分析人员应用灰色关联决策方法确定每种失效模式的危害顺序，其骤如下：
(1)确定比较矩阵
在失效模式的危险性分析中，可以从上述显式置信决策矩阵中得到比较矩阵，即C。

＝C。

(2)建立参考矩阵
失效模式的临界等级与于一定的参考标准有关。

从产品可靠性的角度出发，可以将风险因素的参考矩阵设定为风险因素在此处键入公式。

模糊语言变量的最低层次，即
(5)危害性排序
灰色关联度代表了失效模式的临界水平与理想最优水平之间的关系。

灰色关联度越高，危险程度越低。

从小到大的排序确度危险等级，同时制度改进策略。

四、地铁车门系统故障模式可靠性
在地铁车门系统的运行中，维修人员需要客观分析车门系统的运行状态、故障率和严重程度，分析故障危险性分析原理，建立新的数学模型，从多角度探讨地铁车门系统的故障模式可靠性。

维修人员可以运用模糊证据推理方法，从不同角度客观评价地铁车门系统的故障频率、故障严重程度和故障检测难度，准确掌握故障模式在地铁车门系统运行中的危害性。

在评估失效风险因素和权重的过程中，维修人员需要使用模糊语言变量和数学模型来客观地评估相应的风险因子。

用模糊集表示地铁车门系统的故障评估等级，准确掌握故障评估等级和模糊数的数值。

维修人员应利用模糊证据推理的相关结构，合理评价地铁车门系统故障模式下的风险因子，用“极高、高、中、低、极低”等级来表示故障模式的可靠性。

在这个基础上，维修人员要运用灰色关联理论，采取针对性的方法，有针对性的获取相关数据，站在可靠性的角度，建立合理的参考矩阵，并借助故障风险因子的模糊语言变量，准确计算系统故障影响下的灰色关联系数和灰色关联度，车门系统故障危害性排序，灰色越高，说明地铁车门系统的危险性越低，可靠性越高。

如果灰色关联度较低，则说明地铁车门系统具有较高的危险性，严重影响其可靠性。

根据评估分析结果，维修人员应以故障危害性为切入点，采取合理的维修方法，科学解决故障问题，从而保证地铁车门系统能在最短时间内恢复运营，高效运行，具有较高的安全性和可靠性。

五、地铁车门系统故障模式可靠性实例分析
以某市某地铁车辆为例，运营公司准确记录了地铁车门系统的故障信息，发现地铁车门系统在运营中故障问题频发，故障模式多样，螺母组件不牢固，轧辊磨损严重，EDCU不能充分发挥其作用。

地铁运营公司从设计部门和维修部门选派经验丰富、能力强的人员组成地
铁车门系统故障危险性分析小组，对不同故障模式下的地铁车门系统进行危险性分析，客观分析地铁车门系统故障模式下的一系列风险因子，并对车门系统运行中的故障权重模糊评价。

然后结合风险因子综合权重和评价水平消除模糊性，并借助灰色关联理论进行合理化处理，明确灰色关联度与故障危害程度地铁车门系统运行故障模式下的度数。

研究发现，在这一系列的故障模式中，EDCU功能不能发挥作用，破损母线部件的灰色关联度较低，对地铁车门系统的可靠性影响较大，而滚轮松动的影响较小。

因此，地铁车门系统的设计改进和维护应引起高度重视。

维修人员在维修过程中需要客观分析故障的危害，根据故障模式，科学解决地铁车门系统故障问题。

据此，对地铁车门系统运行中不同故障模式的灰色关联度和危险顺序的具体情况进行了分析。

六、结语
总之，在日常运营过程中，地铁运营公司应高度重视地铁车门系统的运营，从多个角度准确把握地铁车门系统的故障模式，根据故障隐患，从根本上科学解决地铁车门系统故障问题，从而降低运营成本实现经济效益最大化。

参考文献
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