广州地铁1号线电客车门控器检修平台设计与使用

广州地铁1号线电客车门控器检修平台设计与使用
广州地铁运营有限公司王白痴
摘要：门控器检修平台是以信号转接控制箱为核心，示波器为主要检测手段，对比门控器总成为参照物的综合性平台，主要功能是对门控器进行检测、维修、测试。

平台集成了开关车门的相关控制信号和驱动负载，在门控器工作原理的基础之上，把复杂系统简单化，把大的控制系统桌面化。

通过对比测试，快速发现故障原因排除故障，完成控制器的芯片级维修。

关键词：门控器信号转接控制箱检测芯片级维修
Design of Metro Line 1 Door Controller Maintenance
Platform And Used
Abstract:Door controller maintenance platform is based on the signal switching control box as the core, the oscilloscope as the main means of detection, the door controllerunit as a reference ,the main function is to detect, repair, test of door controller. The platform integrated the open or close control signal of the door and the driving load , based on the working principle of the door, the complex system is simplified, and the control system is made into desktop. Through the contrast test, the reason of the fault is quickly found out, and the chip level maintenance of the controller is realized.
Key words: door controller; signal switching control box；detection; chip level maintenance
引言：门控器芯片级维修，一直是电客车维修的重难点项目。

在对门控器工作原理分析和研究的基础之上，按照电客车对车门控制的要求，利用现有条件，广州地铁1号线自主搭建高仿真的门控器检修平台，满足门控器维修、检测和调试需要。

1、门控器检修平台的组成
门控器检修平台是进行门控器检测、维修、测试的专业化平台。

含信号转接控制箱1个、多功能示波器2台，开关门自动信号控制器1台，10A 0~150V可调电源1套。

它以信号转接控制箱为核心，示波器为主要检测手段，对比门控器总成为参照物的综合性集成平台。

其总体结构见图一:
图1 门控器检修平台组成及结构
2、门控器检修平台的功能
门控器检修平台既含有车门开关所需集控、手控开关门信号，也含有开关门电机、锁闭指示、开关门指示等负载。

能在0速信号有效情况下进行开关门对比检测的系统。

可模拟电客车集控开关门功能，进行自动循环测试，为经过维修的门控器上车使用提供可靠保障；可模拟电客车单门开关过程，避免现场测试的麻烦以及对机械结构产生损耗。

能快速查找门控器故障芯片，对门控器进行修复。

其中，能实现的主要检测和故障判断项目有：
●确认车门故障是门控器故障还是机械结构故障；
●零速信号、集控开关门输入回路功能检测及故障判断；
●服务按钮、隔离开关、锁闭开关、紧急解锁按钮输入回路功能检测及故障判
断；
●编码器回路功能检测及故障判断；
●110V、12V、5V电源功能检测及故障判断；
●电机及控制回路功能检测和故障判断；
●指示灯、蜂鸣器控制回路功能检测及故障判断；
●CANOPEN控制器及通讯回路功能检测及故障判断；
●数码显示回路功能检测及故障判断。

3、门控器检修平台的设计与搭建思路。

门控器检修平台的搭建是一项开创性的工作，既没有经验，也无可参照样本。

在搭建之前，我们对车门检修的现状，对车门检修工作中的重难点工作进行了调研。

在平台搭建的设计阶段，我们就立足车门检修工作的需要，将平台搭建和车门故障分析判断相结合、和门控器芯片级维修相结合，既要满足车门故障类型的
判断，也要满足电气元件故障的判断，并能对门控器进行深度维修。

在门控器检
修平台上既能对门控器总成进行测试，还能查找故障点并进行门控器总成的深度维修。

3.1开关门信号控制与处理的设计
门控器检修平台是一个小小的桌面平台，车门控制是一个复杂的系统，将车门控制信号进行有效简化，抽取实际输入到门控器的信号，在不缺少控制信号和输出负载的情况下，实现车门的开关控制。

将庞大的车门控制系统简单化、集成化、桌面化。

车门控制的信号主要有：
⑴司机室左/右侧屛开门信号；
⑵司机室操控台左/右侧开门信号；
⑶ATO自动开左/右侧门信号；
⑷司机室左/右侧屛关门信号；
⑸司机室操控台左/右侧关门信号；
⑹ATO自动关左/右侧门信号；
⑺ATO模式下左/右0速列车线；
⑻左/右0速列车线
以上信号中⑴~⑶实际输入到门控器的信号线为：M11/M21，对应门控器接入端子为X1：2，即将左/右开门列车线合并为开门列车线;
以上信号中⑷~⑹实际输入到门控器的信号线为：M00/M01，对应门控器接入端子为X1：1，即将左/右关门列车线合并为关门列车线;
以上信号中⑺~⑻实际输入到门控器的信号线为：M12/M22，对应门控器接入端子为X1：3，即将左/右0速列车线合并为0速列车线;
这样，司机室繁复的开关门控制信号线可简化为开门信号、关门信号、0速信号。

并将这些信号集成在信号转接控制箱上，实现桌面集成控制。

车门开关的工作状态取决于门控器信号输入端的状态，其逻辑见表1。

门控器检修平台的输入信号和开关门动作也严格遵循该逻辑。

3.2信号转接控制箱的作用及功能
信号转接控制箱是整个检修平台的核心部件，不但能进行手动开关门的模拟，还能接受外接自动开关门信号，实现手自动控制和转接。

信号转接控制箱面板开关及接口功能：
该面板上设置有“电源1”、“电源2”、“电源3”等3个电源开关，不但为测试门控器提供电源，而且还能为外界设备提供110V直流电源。

在控制箱的顶部设有一个外接输入信号接口，可将外接自动开关门、0速信号引入控制箱，
在控制箱的顶部和底部共设有3路门控器输出控制信号，其主要作用是将控制箱内手动信号，如：服务按钮、锁闭、紧急解锁、隔离、0速信号和自动开关门信号通过箱内电路转换处理，同时分配传输给外接门控器，实现外接门控器信号源的统一。

为满足多路门控器通讯测试需要，并兼顾空调控制器、CSC等CANOPEN等设备组网需求，在控制箱的右侧设有3个CANOPEN接口，实现计算机和门控器、空调控制器、CSC等组网需求。

通过计算机和示波器对上述设备进行监控，发现故障器件，并查找出故障点。

3.3门控器检修平台的检测思路
信号转接控制箱能统一提供：开门、关门、0速、锁闭、紧急解锁、隔离等信号。

这6个信号分别产生于不同的信号源，通过内部电路进行分解后，由各接口输出。

在外加同样信号的前提下，故障门控器和对比门控器所加信号是一致的，但待修门控器故障点的信号和对比门控器相应点的示波器波形是不一致的。

在掌握门控器工作原理的基础之上，通过的故障现象的分析判断，辅以门控器检测平台的测试，将快速的找出故障芯片，修复门控器。

4、门控器检修平台的使用
为方便多门控器总成的检测及深度维修，信号转接控制箱上各接口和门控器各接口采用了一致性设计。

为满足信号传输的要求，方便各接口的联接，并降低制作成本，我们用BVR线编制了7芯电缆，实现带检门控器即插即用，大大提高了检修的方便性。

4.1电气故障和机械故障的诊断：将电气系统中的门控器、电机总成等从车上拆下和信号转接控制箱相连，接通电源和开关门信号，如果能进行正常开关门，门控器无报警，则判断车门系统中的电气系统工作正常，故障是由车门机械原因造成。

4.2外接输入信号的诊断：
外接输入信号主要有“锁闭”、“紧急解锁”、“隔离”、“服务按钮”、“集控开门”、“集控关门”、“0速信号”等。

为方便说明，现以“服务按钮”故障为例进行说明，其它输入信号的判断方法和此类似。

故障现象：按动“服务按钮”，门控器无响应，车门无动作。

故障诊断过程：将门控器总成和信号转接控制箱相连，接通电源和开关门信号，按动信号转接控制箱上“服务按钮”如果能进行开关门，门控器无报警，则诊断为“服务按钮”坏。

反之，则说明门控器“服务按钮”信号处理电路故障，诊断过程参见第4项。

4.3输出负载故障的诊断：
输出负载主要有“开关门电机”、“锁闭指示”、“开关门指示”、“蜂鸣器”等
为方便说明，现以常见故障——“开关门电机”故障为例进行说明，其它输出负载的诊断方法和此类似。

故障现象：按动“服务按钮”，电机无动作，随后门控器显示“H”报警。

故障诊断过程：将门控器和检修平台上信号转接控制箱、电机总成相连，接通电源和开关门信号，按动信号转接控制箱上“服务按钮”如果检修平台上电机正常转动，门控器无报警，则诊断为车门上“开关门电机”故障。

反之，则诊断为门控器故障；
门控器内芯片及各电子元器件的诊断。

诊断方法：将故障门控器、正常门控器分别和信号转接控制箱、电机总成相连，打开示波器，接通电源和开关门信号，按动信号转接控制箱上“服务按钮”，根据故障现象和门控器电气原理图，将正常门控器和故障门控器进行同点波形比较，查找异常点，从而诊断出故障芯片或元件。

取下故障件并换上新件，再次进行测试，如正常，则故障诊断及处理完成。

5、门控器检修实例
自门控器检修平台成功搭建以来，已稳定运行约6个月时间，通过该平台，已维修多起门控器总成故障，大大提高了维修能力、节约了维修费用，下面通过2个实例进行说明。

实例1：司机报某列1车3门DDU显粉，但跟车人员上车查看该门正常，而1车7门却报DEF（门位置编码器故障），列车在回库过程中，1车车门不断出现各类故障报警。

列车回库后对故障现象和原因进行初步分析，判断应是1车3门门控器通讯故障。

将该门控器接入门控器检测平台，示波器检测线分别接在CANOPEN接口CAN-、CAN+端，同时接通电源1、2，启动门控器循环开关门信号，持续观察故障门控器和对比门控器的波形，图一为正常波形。

大约二小时后发现故障门控器波形瞬时中断，几分钟后波形再次中断，随着测试时间延长，波形中断频率越来越高，但此时对比门控器波形一直正常。

由此判断，故障门控器CANOPEN通讯回路故障。

通过电原理图进行分析，进一步查找，发现CAN控制器上芯片U1 VP251输出波形异常，判断该芯片损坏，更换同类型芯片后，经过连续4小时测试均正常，上车测试正常，成功修复该门控器。

图3、图4分别是VP251⑥、⑦脚输出的正常与异常波形。

图3正常CANOPEN通讯输出波形图4 异常CANOPEN通讯输出波形
实例2：某列5车6门集控和单门手动开关门均无动作，DDU该门一致显示绿色，状态无变化。

将该门控器置于检修平台和信号转接箱相联，按下“服务按钮”，故障门控器无动作，用示波器测量对比门控器和故障门控器上CPU ATMEGA 128A(42)脚，即“服务按钮”输入CPU信号，同点信号波形一致，说明开关门输入信号正确，判断故障应在电机驱动回路。

查看电原理图，发现CPU输出的调制信号经计算电路计算后通过光耦输入到前置驱动芯片IC16、IC17后，驱动功率MOS管。

示波器观察IC16、IC17无输入输出电压波形，测量其（3）脚，示波器无Vcc电压显示，进一步测量发现Po1 WTG335-2电压模块无12VDC输出，判断该模块损坏，更换该模块后正常。

结语：广州地铁1号线大部分电客车已运行5年多，各部件逐渐出质保期，各电气系统的故障判断和维修日益增多，为提高检修能力、缩短检修时间、减小故障率，建立适合本公司的检修平台成为当务之急。

门控器检修平台是一个仿真的集成式桌面平台，不但可对车门机械故障和电气故障进行识别，判断锁闭、紧急解锁、隔离、编码器等输入信号的故障，判断确认开关门电机、开关门指示灯、隔离指示灯、蜂鸣器等输出信号的好坏，还能判断门控器自身的故障，确认故障点，进行门控器的芯片级维修。

通过该平台，已确认和维修多起车门及门控器故障，为公司节省了研发、制作及采购经费，提高了车门检修的保障能力。

参考文献：
[1]《广州地铁1号线电客车电气原理图》青岛四方机车车辆股份有限公司
[2]《广州地铁1号线电客车客室车门接口文件》青岛四方机车车辆股份有限公司。