广州地铁2&8线列车客室门紧急解锁系统优化

麦春林

(广州市地铁集团有限公司 广东 广州 510310)

广州地铁2&8线列车车门系统为南京康尼机电股份有限公司的早期产品，采用中间解锁结构(见图1)。目前该机构逐渐出现轮叉和钢丝绳断裂，无法在解锁的情况下强制关门，人为解锁车门触发列车紧急制动等缺陷，导致晚点、清客等影响，已无法满足市场需求。

为提高车门系统的可靠性，广州地铁集团有限公司联合南京康尼机电股份有限公司对原门系统进行优化。通过采用成熟的端部解锁结构，并对原有电气系统升级，从根本上解决了原系统存在的问题，消除了安全隐患，提高了车门可靠性及运营效率。

1 2&8线列车客室门紧急解锁系统存在的问题

1.1 机构缺陷

中间轮叉通过钢丝绳拉动旋转来实现机械解锁，当钢丝绳不拉轮叉时，内置弹簧使轮叉恢复原位置。由于钢丝绳限位设计与受力方向不在同一方向，导致钢丝绳弯曲变形疲劳断裂，造成转动失效；内置弹簧设计也没有考虑回弹力变化造成旋转角度变化的因素，导致轮叉经常被撞断的情况出现。另外，由于解锁后轮叉会与螺母副相抗, 导致门页无法恢复到锁闭位置，无法满足《广州市城市轨道交通车辆设计指南》要求的“在紧急解锁的情况下可实现强制关门”的功能。

图1 中间解锁机构

1.2 电气设计缺陷

由于解锁检测开关和关门检测开关在同一条安全回路上，当列车运行过程中解锁检测开关被触发，列车进行紧急制动，不满足《广州市城市轨道交通车辆设计指南》要求的“对于在区间运行的列车，操作车门紧急解锁，不紧急制动停车，列车运行到下一站停车开门”的功能。大大增加了晚点、清客，甚至救援的几率。

2 优化设计

经过分析、验证，优化过程中需要更换传动部件、电机组件中部分零部件、承载驱动电机组件头部部分零部件、内外解锁钢丝绳套管组件、端部解锁组件，并修改车门门控器软件。

2.1 机构优化

(1)优化后总体机构如图2所示，图中件1～件6为本次承载驱动机构部分更换的零部件。

1—丝杆固定端零部件和紧固件；2—齿轮罩壳；3—电机组件；4—传动部件；5—传动架；6—端部解锁组件；7、8—外操作钢丝绳套管组件。图2 总体机构

(2)更换的传动部件如图3所示，其中，丝杆为重新设计，并经硫碳氮处理，垫块、中间支撑组件也经过了重新设计。

1—丝杆；2—门到位撞块；3—垫块；4—右旋螺母组件；5—中间支撑组件；6—左旋螺母组件；7—锁到位开关组件。图3 重新设计的传动部件

(3)更换的电机组件如图4所示,其中，轴套须重新设计，其他部分利用现有件，无须重新设计。

1—丝杆固定座；2—电机；3—电机带轮；4—轴套；5—电机安装支架。图4 重新设计的电机组件

(4)更换的端部解锁组件及改造的传动架如图5、图6所示。

图5 重新设计的端部解锁组件

图6 重新设计的传动架

(5)更换其他零部件如图7所示，各组成件均为采购件。

1—圆螺母用止动垫圈；2—圆螺母；3—挡圈；4—压圈；5—皮带；6—带轮。图7 带轮等其他部件

2.2 电气设计优化

(1)紧急解锁开关位置优化

紧急解锁开关原先位于机构的中间位置，改造后开关位于机构右侧端部。

由于开关位置变更，需要更改紧急解锁开关线束的长度。

列车从站台启动后运行距离小于半列车长度时，车门被紧急解锁将触发列车紧急制动，运行距离超过半列车长度后，车门被紧急解锁均不会触发列车紧急制动。因此，需要将紧急解锁开关的常闭触点从安全互锁回路移出(见图8)。

图8 将紧急解锁开关的常闭触点从安全互锁回路移出

图9 安全回路接入门控器

(2)安全互锁回路监控优化

为了增加对安全互锁回路监控的准确性，安全互锁回路需要对1端和2端进行监控，原项目仅对1端进行监控。因此需要将安全互锁回路2端(端子排25号)接入门控器输入口I5(X1∶14)，如图9所示。同时更新软件，修改对安全互锁回路的诊断逻辑。

(3)列车线和端子排改造

对监控安全互锁回路的端子以及涉及开门的列车线更改为带二极管端子。由于WAGO(端子排品牌)没有1针2线的带二极管端子，为了不改变原项目接口，增加5片二极管端子，用于安全互锁回路1端信号、2端信号、开门列车线信号、在开闭列车线信号、零速列车线信号通过二极管后接入门控器对应的输入口。同时开门列车线接入I14输入口，I10和I14同时有效时才允许开门，避免因为单个输入口故障导致误开门(见图10)。

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3 优化后效果

3.1 优化后试验结果

优化机构及电气接线，并修改门控器软件后，试验结果符合《广州市城市轨道交通车辆设计指南》要求，具体功能如下：

(1)在非零速或者收到来自VCU(列车控制系统)的禁止信号时，若发生车门紧急解锁，立即通过车门电机重新将车门关闭并锁闭，期间，允许车门安全互锁回路短暂断开(2 s，可调整)。

图10 列车线接入门控器

(2)在非零速或禁止信号存在时，若解锁后车门重新关门过程中发生防挤压，车门须持续施加关门力防止车门被打开：①若禁止解锁信号取消，车门将停止施加关门力；②若车门紧急解锁手柄复位，则车门执行安全模式防夹。此时若禁止解锁信号取消，则该车门将自动打开。

(3)当门控器在收到禁止解锁信号后，若发生车门紧急解锁，则对禁止解锁信号进行记录。

3.2 优化后的可靠性

另外，此次改造将齿轮传动变更为皮带传动，更适合于目前的运营需要，即使断裂，相比齿轮故障导致的电机卡死，皮带带来的负面影响最低，皮带结构不影响手动关门，只需手动锁闭进行隔离处理，车辆可以继续运营。

4 结束语

通过对广州地铁2&8线列车车门系统紧急解锁部分进行优化，彻底根除了某些设计和制造上的缺陷，减少了晚点和清客的故障。门系统的稳定性明显改善，提高了门系统的稳定性及运营效率，同时，也提高了产品的市场竞争力。