北京地铁10号线安全门系统故障分析及维修的研究

刘曦

（北京市地铁运营有限公司运营三分公司，北京 100082）

1 故障判断及维修

1.1 设备运行情况

2016年全年，北京地铁10号线安全门系统共发生故障55件次，故障延时2415分钟。其中责任故障占32件次，造成延时2019分钟。非责任故障占23件次，造成延时396分钟，运行可靠度达99.99%（注1）。虽然运行可靠度较高，但是安全门的故障率直接影响地铁行车的准点率，所以降低故障率是地铁运营单位关注的问题。

32件次责任故障除了门机掉闸和玻璃破损的偶发事件外，全部为单元控制器（PEDC）、门控单元（DCU）、电磁锁等电气故障。

非责任故障为乘客抢上抢下、滑动门动作时遇障碍物引起门体挂架相对位置偏移造成DCU程序保护，影响门体开关门动作。并且由于10号线二期滑动门门机内部元件在外力作用下十分容易变形位移，使得此类故障不易控制。

1.2 PEDC故障的判断及维修

PEDC故障原因主要分为联动故障和通信故障。全年共发生3次整列安全门不联动的故障。

1.2.1 10号线一期

工控机记录“信号命令故障”及“安全门控制故障”的触发回路由“上行安全门开门继电器”动作故障所致。引发“上行安全门开门继电器”动作的故障原因可能有信号系统命令故障；开关门命令时间继电器故障；上行安全门开门继电器故障。此故障虽然属于偶发故障，但2008年10号线一期开通至今，开门继电器和关门继电器动作已接近百万次，达到继电器的无故障寿命。需进行批量更换，避免此类故障再次发生。

1.2.2 10号线二期

工控机记录为“关门继电器电路故障设定标记，1”，“PEDC,1；逻辑故障设定标记，1”，“PEDC,1；使能电路错误设定标记，1”和“开门继电器电路故障设定标记，1”，“PEDC,1；逻辑故障设定标记，1”，“PEDC,1；使能电路错误设定标记，1”。

信号开关门回路电源由安全门专业提供，信号系统提供干接点。当信号系统发出开门命令时，开门命令继电器（DOC）得电，同时使能继电器（DOE）继电器得电，整列安全门全部打开。当撤销开门命令时，即开门命令继电器（DOC）失电，关门命令继电器（DCC）得电，整列安全门全部关闭，且关门命令常保持。安全门系统开门或关门动作的启动需要使能命令及开关门命令同时触发，缺失一个均无法执行开门或关门动作。从上述故障信息可判断故障由使能电路错误引起。使用万用表测量线圈阻值和接点的吸合状态可确认是否为继电器故障。

1.2.3 通信故障

通信故障主要表现为通道故障，无法进行1通道和2通道之间的切换，或无法通信。因接触不良引起的无法切换通道故障，板卡或其它接口部分再次插接就正常了。对于通信板块零件故障引起的PEDC通信板故障应送原厂维修。

1.3 DCU故障的判断及维修

单道门不联动首先考虑是DCU故障。由于DCU自身故障造成单道门不联动故障全年共13次，重新启动DCU25次，更换DCU8个。

1.4 电磁锁故障的判断及维修

更换电磁锁3个。对更换后的电磁锁拆解后发现其内部用于减震和削减噪音的乳胶圈老化，吸附于电磁锁机构内部，导致锁舌吸合及释放时粘连，造成电磁锁卡阻引起的单道门不联动故障共9次。

1.5 插头松动故障

开关命令进线插头松动发生2件次。故障现象为滑动门开关门正常，列车驶离车站过程中紧急制动，故障门的门头灯闪烁，即此时安全回路断开。造成此故障原因为安全门背板插头连接不实，列车震动造成插头断开，安全回路为低电平。

1.6 重要电气部件使用寿命

根据运营维修经验和设备实际运行情况，10号线安全门重要电气部件影响使用寿命的因素具体如下所示。

（1）PEDC，原设计寿命≥10年，由于PEDC内部设计问题，继电器长期处于过载状态，导致寿命降低实际寿命约1.6（二期）。

（2）电磁锁，原设计寿命≥20年，由于电磁锁内部胶圈老化导致实际寿命≥2年（二期），现已全线更换，目前尚未损坏。

（3）DCU，原设计寿命≥10年，实际寿命8～10年，现象为板卡元件老化，电容鼓包。

（4）电机，原设计寿命≥20年，由于碳刷磨损导致实际寿命≥10年（一期）。

（5）控制电源模块、驱动电源模块、工控机，原设计寿命≥10年，实际寿命6～8年，由于板卡元件老化，电容鼓包。

（6）行程开关，原设计寿命运行百万次，由于开关防尘性能没有达到标准导致行程开关损坏，实际寿命5～6年（二期）。

（7）蓄电池，原设计寿命≥10年，实际寿命6～8年（胶体蓄电池）3～5年（铅酸蓄电池）。

2 PEDC升级改造

北京10号线二期自2012年12月开通至2015年12月底，已损坏的安全门PEDC共计72台/次，故障率高达150%(PEDC共49台)。由于原厂PEDC模块单价高、采购周期长（半年以上），采购全新PEDC模块很难满足日常运营需要，且维修费负担较重，对以上两个问题进行整改是降低安全门故障率，节约运营成本的关键。

2.1 故障分析

经检查，PEDC内部使能电路中的安全继电器常闭触点有发黑现象，测量系统中使能命令线及开关门命令出线在站台正常工作情况下的实际峰值电流跟稳态电流，截获流安全继电器触点电流的实际数值。即图1上的62、64、66出线，其中，62、64为使能命令线，66为开、关门命令线，三条线路工作电压均为50VAC。

从现场测试数据为：

62号线电流：稳态电流与冲击电流基本相同，均值531.5m，峰值电流约为1.58A。

64号线电流：稳态电流与冲击电流基本相同，均值712.8mA，峰值电流约为2.12A。

66号线电流：在开关门时时有明显冲击电流，冲击时峰值超过1A。

图1 安全门与信号系统接线图

根据实际使用环境（接门头继电器线圈）及IEC 60947 Standards for Low-voltage Switchgear and Controlgear的相关约定，安全继电器的触点负载应该归类为 DC-13（Control of DC Electromagnetics）。在531.5mA（最小均值）负载的情况下，触点对应的寿命为180000次，触点寿命约为1.64年（注2）。

2.2 PEDC升级改造

由于PEDC内部有两组开关门的电路，有一组备用开关门回路。将PEDC内部相关安全继电器触点并联内部备用触点，可以将安全继电器触点的电流减半。即在PSC柜对每个站台所属的PL2-S、PL2-a、PL2-C、PL2-D四个点接线。其中一个回路故障时工控机及ISCS会有故障显示，但能保证整列安全门的正常运行。电流值控制在265.75mA（最小均值），触点寿命约为3.5年（注2）。

已经在备用车站进行了5000次测试，测试结果表明改造方案能够兼容现有安全门系统。2016年对10号线二期PEDC进行全线改造后，至今PEDC运行正常，没有发生此类故障。

3 结语

按照以往的故障数据表明，PEDC升级后可以使安全门的故障率下降30%。地铁维修工人每月维修计划中应增加安全门背板连接线进行排查紧固。应通过改善电池维护使用的方式来延长电池使用寿命。由于开关门继电器和蓄电池的使用寿命比较固定，维修成本中应纳入其更换的费用。

注1：运行可靠度=(安全门开关总次数－故障次数)÷安全门开关总次数×100%。

注2：地铁10号线安全门开关次数按365日，日工作20小时/天，一小时开关15次门计。

参考文献：

[1]谭铁仁,关振宇,张君鹏.地铁屏蔽门的常见故障[J].现代城市轨道交通,2013,(2).

[2]谭铁仁,刘艳荣,王亮.地铁屏蔽门站台控制器故障对策[J].现代城市轨道交通,2011(8).

[3]王璐.地铁屏蔽门常见故障及维护管理措施[J].城市建设理论研究,2014,31(4).