广州地铁21号线车门系统典型故障与维护措施

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摘 要：在分析广州地铁21号线康尼车门系统调试与运营过程中发现的典型故障，以及相同结构的车门在其他线路发生影响较大故障的基础上，根据故障排查处理的经验与维修手册的指导方法，提出每种故障相应的维护措施。同时，针对广州地铁21号线实际的线路条件，对其车门密封胶条、螺母扭簧和丝杆增加预防性的维护意见。

关键词：地铁;车门系统;典型故障;维护措施;预防性维护

中图分类号：U279.3

0 概述

城市轨道交通以“安全、高效地输送旅客”为宗旨，对运营秩序和运行间隔要求格外严苛，而客室车门作为乘客快速上下车的通道，既发挥着关键的作用，也承受着巨大的压力。广州地铁21号线是连接广州天河中心区与增城区及沿线地区的主要交通动脉，全长约60.1 km，其中地上线路长18.0 km。初期使用的城轨车辆为6节编组，每节车配备8套康尼电动双开塞拉门，车门每月开关次数10 200余次。频繁动作、高速运行和日晒雨淋的工作条件，会加剧车门系统运动部件和密封部件的老化，降低系统的稳定性。因此，需要结合广州地铁21号线调试及该车型在其他线路的运营经验，研究更贴合实际运行线路条件的维护和维修策略。

1 车门系统基本原理

广州地铁21号线的客室车门由电子门控单元通过发送数字指令控制电动机的正向和反向旋转，从而驱动丝杆产生旋转运动，再通过丝杆螺母副传动方式，将电动机的旋转运动转化为螺母的直线运动，最后带动左右2个门扇相向/反向运动，实现车门的关闭和开启功能，如图1所示。同时，车门还装有长导柱作为开关门运动方向的导向装置，用于固定门扇的运动轨迹，以及门到位开关和锁到位开关作为车门锁闭状态的检测装置。如果车门受到外力被打开，电子门控单元通过行程开关检测到车门状态异常，会施加反向的作用力以阻止车门被非法打开。紧急出口装置和紧急入口装置则用于紧急情况下手动从车内或车外解锁车门，紧急出、入口装置通过钢丝绳与端部解锁装置连接，转动端部解锁装置带动丝杆旋转，从而实现车门手动解锁。

车辆开关门指令及条件信号通过列车线传输，再通过接线端子与电子门控单元相连。电子门控单元是车门的核心控制部件，负责相应车门的动作控制及故障诊断。当车门出现故障时，故障信息可在门控单元和TCMS（列车信息管理系统）分别存储和读取，并显示在司机室事件信息显示屏界面上。

2 典型故障与维护措施

2.1 既有故障与维护措施

2.1.1 车门高速抖动和啸叫

新车在试运行和运营前期容易出现车门抖动和啸叫的现象。当列车加速至速度80 km/h以上时，车门门扇下部会抖动，底部密封胶条处有刺耳的啸叫声，这不仅使乘客的体验大打折扣，也对车辆技术人员造成巨大的困扰。这两种现象都与客室内的气压变化有关，即随着列车运行速度的提高，尾端客室内的空气由于惯性作用被车体与前端空气夹在中间，受到压缩后的空气与外部低压空气形成较大的压差，此时压缩空气向外推动车门，使门扇底部与门框间、护指胶条底部产生间隙;在泄压过程中，间隙处气压的波动使车门产生抖动，并伴随尖锐的啸叫声，如图2所示。

康尼塞拉门为上置铰链结构，门扇可以通过携门架围绕长导柱上下翻转。为了使左右侧门扇在关到位时能够保持内收的状态，以保证车门的密封性，通常上部通过两侧的平衡压轮限制门扇上下翻轉，下部通过下摆臂夹持下滑道，将门扇下部向内收紧。如果车门安装、调试时未将平衡压轮与下滑道调整到位，就会出现车门在运行过程中抖动的问题，同时伴随着车门啸叫的产生。

通过反复验证，总结的维护措施如下。

（1）在保证V型尺寸正常、平衡压轮调整到位的情况下，将下滑道向中间调整来增大下摆臂对下滑道的夹持力，以达到收紧门扇、提高气密性的目的。

（2）可以将下挡销侧距调整至下限值1 mm，在保证下挡销与门槛嵌块没有干涉的情况下，通过下挡销对门扇下部的限位，进一步减少车门向外摆动的空间，使车门下部无法产生缝隙，从而消除车门的抖动和啸叫。

2.1.2 行程开关故障

客室车门有5组行程开关，它们分别为S1（锁到位开关）、S2（隔离开关）、S3（紧急解锁开关）、S4（关到位开关）和S5（紧急解锁请求开关）。其中，故障率最高、对运营秩序影响最大的是行程开关S1和S4，它们输入给车辆的信号是判断车门是否锁闭到位的关键条件。若任一行程开关发生故障或者安装尺寸不合格，都可能发生电子门控单元检测到的行程开关信号与车门的实际位置不符，使车门无法正常打开，或者关门时检测不到车门闭锁到位的情况，从而导致障碍物检测功能启动。以上两种故障都需要司机隔离车门，使故障车门机械锁闭，且不响应任何开关门指令。如果故障车门距离司机室很远，或者乘客很多，必然会导致列车晚点。

针对行程开关故障的维护措施如下。

（1）在调试时，对行程开关的安装尺寸进行严格把控，建议使用专用的PVC塞尺检测电动关门时行程开关S1、S4的间隙，超出标准范围的及时调整，保证行程开关能够顺利触发和释放。

（2）检查行程开关是否存在裂纹或者卡滞，提前在库内检查中排除隐患，减少正线故障发生的概率。

2.1.3 接线端子松脱故障

广州地铁21号线车门接线与车辆接线是通过插拔式接线端子相连的。相对于一体式的接线端子，可插拔意味着增大了松脱的风险。尽管插头带有防松脱卡扣，但是人工安装的不确定性会导致严重故障的发生。例如：2018年1月6日，正在运营中的列车触发了紧急制动，且无法缓解，导致无法行车，最后只能清客退出服务，这对正线运营秩序造成了严重的影响。通过彻底排查发现，紧急解锁请求环路所在的插头松动导致接触不良，从而触发紧急制动。

针对接线端子松脱故障的维护措施如下。

（1）关键回路中的接线端子均增加二级防护，并在调试阶段对所有车门的接线端子进行逐一排查，消除人为插接不到位、卡扣缺失和卡扣没卡到位带来的隐患。

（2）在计划检修中，检修人员需要每半年打开盖板对接线端子进行检查，避免车辆振动导致插头松脱带来的车辆故障。

2.1.4 电动机卡滞故障

车门电动机卡滞会使开关门时电流过大，电动机过载引起电源开关跳闸，导致车门无法正常工作。由于电动机内部部件卡滞无法通过外观检查发现，因此只能通过间接测试发现可能存在的隐患。当电动机出现卡滞时，车门表现为开关门速度较慢或开关过程中存在异响。

针对电动机卡滞故障的维护措施如下。

（1）在日常通电功能检查过程中，对于动作异常和声音异常的车门，需进行手动开关门测试，对比其他正常车门其阻力是否明显过大。通过将电动机与丝杆分离，分别进行转动测试，以排查异常阻力的来源。

（2）对于已经明确存在问题的电动机必须进行更换。

2.2 预防性维护措施

2.2.1 周边密封胶条及护指胶条保养

车门的每个门扇都镶嵌1根C字型周边密封胶条和1根护指胶条。C字型周边密封胶条对门扇与门框之间的缝隙起到良好的密封作用，护指胶条具有保护乘客不被夹伤、车门密封、排水和关门缓冲的作用。广州地铁21号线较长的露天线路条件会加速车门周边密封胶条和护指胶条的老化，从而导致漏雨、啸叫和隔音性能下降等问题。

计划检修中需每半年对胶条喷橡胶保护剂，以减缓胶条的老化。对存在破损、变形或密封不严的胶条，应及时更换。

2.2.2 传动螺母扭簧状态检查及润滑

广州地铁2号、3号、6号线使用的康尼车门传动螺母与21号线结构相同，螺母内部的扭簧在使用2～   3年后均陆续出现断裂的情况。由于扭簧断裂会造成行程开关S1、S4组件撞块无法复位，关门时行程开关S1、S4不能释放，因此车门无法关闭，对正线运营产生了严重的影响。

车门供应商康尼公司分析是由于扭簧润滑不良导致的扭簧磨损断裂，因此新车需每年定期对扭簧进行1次补充润滑，以延长扭簧的使用寿命。改进型的螺母组件已经在装车验证阶段，而对于目前使用旧型螺母的车门，必须定期进行润滑、定期检查扭簧的状态。

2.2.3 丝杆状态检查及清洁润滑

广州地铁3号、6号线使用的丝杆，在使用3年后普遍出现卷边、崩缺、锁闭段磨损的情况，这样容易造成车门运动卡滞、锁闭不可靠的故障。

广州地铁21号线使用的是经过表面硬化处理的新型丝杆，目前新车还未出现质量问题。但由于其投入运营后，车门开关次数会急剧增加，在磨合阶段产生的铁屑会加速丝杆的磨耗，因此丝杆仍需定期清洁，检查其是否存在裂纹、崩缺和锁闭段磨损的情况。对于没有异常的丝杆，需使用专用的克鲁勃LDS18 润滑脂重新进行润滑。

2.2.4 关键尺寸检查及调整

新车车门安装调试完成后，经过长时间运行、车体振动和车体挠度变形，各项尺寸的参数会存在微小变化，因此需要定期检查和调整，以恢复车门的良好状态。对于影响车门正常开关的关键尺寸，如V型、对中、下挡销间隙、S1行程开关间隙、S4行程开关间隙和平衡压轮安装高度等，每年都需要进行一次检查。

3 结语

针对广州地铁21号线车门在调试和运营阶段总结的典型故障排查和处理经验，对未来车门系统的改进和维护有着指导性的意义。根据每种故障提出的维护措施，可用于逐步修缮车门系统的检修规程，还可以通过既有故障发现一些潜在隐患，再进行功能改进，如增加紧急解锁请求旁路，以解决环路故障情况下无法动车的问题。鉴于广州地铁21号线实际的线路条件，对车门密封胶条、螺母扭簧和丝杆增加了预防性的维护措施，做到防微杜渐，以提高车门系统的稳定性。

参考文献

[1] 广州地铁集团有限公司. 广州市轨道交通21号线车辆项目技术规格书[G]. 广东广州：广州地铁集团有限公司，2016.

[2] 中车株洲电力机车有限公司. 广州市轨道交通21号线车辆项目客室门维修手册[G]. 湖南株洲：中车株洲电力机车有限公司，2016.

[3] 陈健. 地铁车辆客室车门啸叫原因分析与对策[J].城市轨道交通研究，2018，21（12）：125-127.

[4] 王华.南京地铁客室车门系统故障分析及处理[J].数字技术与应用，2014（6）：143-145.

[5] 周启虎. 地铁车门典型故障及整改措施探讨[J]. 无线互联科技，2016（4）：142-144.

[6] 王建兵，朱小娟，浦汉亮. 上海地铁车辆客室车门故障原因及整改措施[J].电力机车与城轨车辆，2006，29（1）：46-48，52.

[7] 高云霞. 地铁车辆客室车门机构锁闭装置故障分析及整改措施[J]. 电力机车与城轨车辆，2018，41（4）：96-97，101.

[8] 陈学娇. 地铁车辆客室车门维修修程分析及优化[J].科技资讯，2018，16（19）：86-87.

[9] 荣强. 成都地鐵一号线增购车客室车门结构，工作原理及日常维护[J]. 科技风，2015（22）：76.

[10] 周俊龙，王建兵. 上海地铁车辆客室车门可靠性和安全性技术研究[J].电力机车与城轨车辆，2006，29（4）：7-10.

[11] 荣军，黄莉莉，郭建禄. 南京地铁三号线车辆塞拉门调节问题分析[J].轨道交通装备与技术，2015（2）：22-23.

[12] 卞能建.地铁车辆客车门开、关阻力过大的处理[J].机车车辆工艺，2010（4）：44-45.

[13] 谢志平. 广州地铁4号线塞拉门的故障与检修[J].现代城市轨道交通，2009（3）：55-57.

[14] 肖海波. 上海明珠线二期地铁车辆车门安装调试[J].电力机车与城轨车辆，2006，29（5）：30-32.

[15] 陶功安，袁立祥，马喜成. 广州地铁3号线地铁车辆[J]. 机车电传动，2006（4）：53-59.

[16] 李亚东.南京地铁车辆门控器功能及常见故障初探[J].现代城市轨道交通，2009（4）：40-42.

[17] 江现昌，陈忠明.广三北线车门控制系统存在问题及解决方法[J].电力机车与城轨车辆，2013，36（2）：46-48.

[18] 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，2015（7）：16.

[19] 叶彪，程雄，陈晓，等. 地铁车门隔声性能试验研究与分析[J].电力机车与城轨车辆，2013，36（3）：46-49.

[20] 徐泉军，朱松青，王骏. 地铁车辆门扇变形仿真与模态分析[J]. 城市轨道交通研究，2016，19（10）：130-133.

收稿日期 2019-01-10

责任编辑 党选丽