地铁列车车门系统安全回路的原理分析

地铁列车车门系统安全回路的原理分析
发表时间：2019-07-29T15:43:32.937Z 来源：《防护工程》2019年8期作者：陈佰佳
[导读] 地铁车辆车门控制系统的安全性和稳定性直接关系到乘车人员的生命安全以及地铁车辆的运行效率。

深圳市地铁集团有限公司 518038
摘要：当地铁逐渐成为我国主要城市交通运输工具并飞速发展的过程中，对地铁车辆乘车安全问题的研究也成为热门话题。

文章就地铁车辆中使用频率最高、最易出问题的车门控制问题进行了研究和分析。

文章介绍了地铁车辆的车门安全回路系统，以A市地铁1、2号线电客车车门电路控制系统为基础，从单个车门锁到位行程开关的设计到车辆安全回路与行车制动方面的联锁方案进行研究，分析不同的设计对运营及维护的影响，提出应选用结构简单、可靠性高的车门锁到位检测系统的建议，为城轨车辆车门安全回路的设计提供一定的参考。

关键词：地铁车辆；车门控制；安全回路；监控设计；行程开关
前言
近年来，国家大力支持地铁车辆的发展，主要是由于其能耗少、污染小、载客量大、运营正点保证率高等特点，为人们的工作和生活提供了舒适的出行方式。

由于地铁车辆载客量较大，所以必须对车辆的安全性能给予足够的重视，以保障出行乘客的人身安全。

我国地铁车辆的生产和制造正处于高速发展的阶段，地铁车辆的生产和安检措施还不是很完善，导致了发生地铁车辆屏蔽门夹人事件以及其他各种车门控制相关的安全问题等。

如车门没有全部关闭，静止的列车就无法牵引，如果在列车运营过程中车门突然打开，会立即产生制动。

为了正确有效地对所有车门的状态进行监管，在车辆电路设计时，都会设置车门安全回路系统，用来监控车门的开闭状态，并将车门状态及时传达给列车控制系统，通过后者设置的多重防护，来保证车辆的安全运营。

1地铁车辆车门系统的组成
地铁车辆的车门一般在车厢两侧对称分布并执行单侧开合控制，车门处有指示灯让乘客了解车门的闭合动态。

地铁车辆车门系统主要由承载导向装置、基础部件、电动控制装置、内外操作装置、驱动锁闭装置等组成。

其中车门承载导向装置是车门闭合的动力和导向装置；电动控制装置是车门系统的心脏，负责接收命令信号以实现车门开合控制；内外操作装置则是在车门自动控制失效后发挥作用的车门内外紧急解锁装置，能实现对车门系统的手动控制；车门系统驱动锁闭装置则是直接带动车门动作并在车门关闭后机械锁闭车门以起到保护乘客作用的装置；车门基础部件则是为提高车门服务质量而安装的密封胶条、指示灯等。

2单门的状态监视系统
2.1 A市1号线单门状态监视系统介绍
A市1号线电客车采用B公司生产的电动塞拉门。

其单门状态监控原理如图1所示，共设置4个行程开关，分别是锁到位开关S1、切除开关S2、紧急解锁开关S3和关到位开关S4。

当车门处于未关好状态时，S1、S4行程开关被摆臂压下，处于触发状态，关门的过程，丝杆上的螺母副运动触动摆臂滚轮，摆臂运动释放行程开关。

S3行程开关的运动与其相似，通过操作紧急解锁装置进行触发。

当车门关好且未操作紧急解锁装置时，S1、S3、S4行程开关处于释放状态，其常闭触点联通，在S1、S3、S4行程开关的共同作用下，右侧线路构成通路，单门安全回路导通。

当S1、S3、S4行程开关无法正常工作时，右侧线路无法导通，此时需操作隔离装置使S2开关动作，使左侧线路构成通路，将单个车门的安全回路导通。

图1 单门状态监控原理
2.2 A市2号线单门状态监视系统介绍
A市2号线采用C公司生产的电动塞拉门。

其同样设置了一个紧急解锁开关S3和一个切除开关S5。

与1号线不同的是仅设置了一个锁到位开关S1用于车门锁闭时的状态检测。

当车门处于未关好状态时，S1处于释放状态。

关门过程中滑车支架带动门页运动，当门关好后滑车支架上的凸块压下S1实现门锁到位的检测。

正常情况下S1、S3和门控器内部的安全继电器构成单门安全回路。

当S1、S3或安全继电器无法正常工作时，操作隔离装置使S2开关动作，使左侧线路构成通路，将单门安全回路导通。

2.3 A市1、2号线在单门安全回路的区别分析
2.3.1“锁”到位行程开关的数量
A市1号线设置了S1、S4两个行程开关以记录车门的关闭状态，A市2号线仅设置一个行程开关。

当A市1号线车门两个行程开关反馈的状态与门位置传感器反馈的状态不一致时，门控器分别报“门关到位开关故障”、“门锁到位开关故障”。

门控器能判断故障点，并允许司机集
控电动开关车门，在车门动作后且各行程开关反映的状态一致时，故障消失，此时可继续正常运营。

当A市2号线锁到位行程开关S1故障时，门控器报“锁到位开关故障”，因仅设置了1个行程开关，门控器无法通过对比判断具体故障点和故障是否恢复，门控器不再接收开关车门指令，司机必须去现场切除车门才能继续运营，一旦发生故障影响较大。

设置两个行程开关进行关（锁）到位检测，准确性、安全性高，且发生故障后对运营造成的影响小。

2.3.2锁到位行程开关的使用方式不同：
A市1号线车门的关、锁到位行程开关在车门关闭时处于释放状态，2号线车门的锁到位行程开关在车门关闭时处于触发状态。

在相同的开关门次数下，两种设计中行程开关的动作频次相同，但地铁车门在运营和检修中更多时间处于关闭状态，2号线更容易发生行程开关在车门关闭状态下长期受力导致组件变形及内部簧片疲劳失效的问题。

在检修维护中，已发现2号线车门行程开关故障率较高，常导致HMI显示的门状态与车门实际状态不符，如门已经打开但行程开关由于卡滞没有动作等问题。

用于车门锁到位检测的行程开关应避免在关门状态下长期受力，影响使用寿命和可靠性。

2.3.3车门自身的机械和电气部件的维护成本不同：
机械部件的维护范围主要是有运动或受力的部件，例如行程开关、摆臂滚轮等，属于可观察损耗，通过重点检查、及时调整、并在使用到限前及时更换等措施，可大幅度降低正线故障率。

而在电气控制的复杂部件上，如安装在门控器内部的安全继电器，难以通过常规手段在设备处于亚健康状态时进行预防性的维修，无法有效降低正线故障率。

且门控器内部集成化程度高，一旦发生故障必须更换整块电路板或门控器，维护成本较高。

应避免将门控器内部的安全继电器串入列车安全回路，难以检查，且维护成本高。

3列车安全回路与列车运行联锁控制
当所有车门关好时，各单门安全回路串联在一起形成通路，将位于司机室的门关好继电器激活，列车的安全回路形成。

A市1、2号线均将车门安全回路作为列车牵引的必要条件之一，且均实现了如下功能：
3.1在任何地点，仅在“所有门关好”状态下，静止的列车才能起动。

3.2因“所有门关好”状态丢失而迫停的列车，司机可根据车辆显示单元等信息至现场处置后继续运行。

3.3当“所有门关好”状态丢失经司机处理无法恢复时，可操作门关好旁路开关，继续运行。

3.4当“所有门关好”状态丢失且列车在运行中，车门施加关门方向的力，使车门处于关闭趋势，直至列车停止。

4结语
地铁车辆车门控制系统的安全性和稳定性直接关系到乘车人员的生命安全以及地铁车辆的运行效率。

车门安全回路的设计保证了车门状态被可靠、有效的监控。

此外，也应设置安全快速的处置方案，减少地铁车辆发生车门安全回路故障时对运营的影响。

参考文献：
[1]金碧筠.地铁列车客室车门运营安全设计需求研究[J].地下工程与隧道，2015（1）.
[2]徐群荣.地铁运行过程中车门控制的安全性研究[J].科技创新与应用，2017（7）.
[3]华平，唐春林.城市轨道交通车辆电气控制[M].北京：机械工业出版社，2011：228.。