基于城轨车辆客室车门内部网络通信系统探讨

王景福

摘要：现如今，城市化进程不断的深入，人口快速增加，轨道列车成为人们出行的首选交通工具，其发展情况与城市经济发展情况成正比，并且轨道列车对于缓解城市交通拥堵和污染问题有较大的帮助，为市民出行提供了很大的便利。现在人们对于轨道列车的要求越来越高，促使轨道列车的功能和组成结构逐渐完善。轨道列车结构中，作为重要组成部分的车门系统对列车运行安全性影响较大。车门系统出现故障的种类较多，因此如何诊断车门故障对于提高列车运行效率有重要的意义。

关键词：城轨车辆;客室车门内部;网络通信系统

目前，城市轨道车辆主要为车辆速度小于80km/h的轻轨和地铁、车辆速度在80km/h～120km/h的城轨客车以及车辆速度大于120km/h的城际客车。城市轨道车辆的客室车门系统，在设计时除极个别项目采用气动车门外，几乎所有的项目都在使用电控电动车门，包括内藏移门、外挂移门、塞拉门和微动塞拉门等。不同种类的城市轨道客车有自身的设计定位、结构特点、运力需求和客户要求，不同的客室车门系统有各自的性能与利弊，门与车如何匹配才能发挥最优的性价比，值得深入研究。

一、客室车门系统性能分析

（一）机械强度

机械强度是车门系统结构特性的重要指标。车门设计基础标准EN14752：2015《铁路应用车辆门系统》4.2.1中规定：“门应承受旅客倚靠或绊倒到门扇时产生的力，不能引起任何非弹性变形或操作失常。初次载荷发生后的一些残余变形是允许的。”同时规定：“一个包括装配玻璃的关闭和锁紧的门应能承受从车辆内部施加到门扇上的一个推力。载荷应通过分布施加在高度上一个200mm的带状区域内的载荷来代表，位置在门槛上面L2=1300mmo此力的值应为门在暴露的门内表面宽度上每米长度1000N。”从上述条款中可以看出，前者只对强度做了定性描述，无具體限值参数;后者规定了限值参数，但此标准限值只针对门系统自身，未考虑线路特殊因素。例如前面案例分析的首都机场线，24mm厚的门扇机械强度也满足该标准，但在运行时却出现了问题。目前，在设计项目都远高于此标准，上海浦东机场线要求“门扇高度中心位置200mm宽度范围内，施加垂直分布载荷3500N，持续作用5min，不允许有永久变形，加载方式按标准EN14752：2015执行”。这个强度要求还是比较高的，设计者综合考虑多方面因素，浦东机场线选用内藏移门。

（二）杭挤压性

其实内藏移门、外挂移门、塞拉门和微动塞拉门这4种客室门门扇均能够满足EN14752：2015中机械强度要求。在门扇机械强度方面，塞拉门门扇最强，但单纯看机械强度数值并不全面，因为车门系统是装配体，还有一个重要参数就是抗挤压性，结构决定抗挤压性。在门扇厚度大致相当情况下，内藏移门的抗挤压性是最好的，对大客流线路适应性最强，因挤压变形导致的故障率最低;外挂移门次之;而传统塞拉门的抗挤压性最弱。在有的线路上会因乘客拥挤导致车门关闭不上，而使用微动塞拉门，塞拉行程小，占用的客室空间小，就能解决拥挤状态关门的问题。

（三）重量和空间

减重是城轨车辆的必修课题，在门扇厚度相当的情况下，内藏移门、外挂移门、塞拉门和微动塞拉门这4种门系统的重量是有差距的。占用车内空间方面，外挂移门的驱动装置与门扇均位于车体外侧，占用车内空间最小，但车辆运行阻力加大;微动塞拉门同样也有运行阻力问题;而传统塞拉门因塞拉行程大，占用车内空间最大。另外，近年车门系统整体美观性也越来越受重视，几种门系统中只有塞拉门与车体表面浑然一体。

（四）经济性

在价格及日常维护成本方面，塞拉门总价平均要比内藏移门高出20%～25%。外挂移门价格介于内藏移门与塞拉门之间。微动塞拉门实现了门扇周边密封胶条与车体门框平面的紧密贴合，在隔音隔热与密封性能方面较内藏移门与外挂移门均有明显改善，因此，未来的城轨车辆上微动塞拉门的应用可能会越来越广泛。

二、车门故障诊断方法

（一）决策树诊断方法

决策树故障诊断方法是一种采用画树状图的方式将故障根据对象特征不同进行分类，或者以故障的属性作为节点绘制决策集合图，这些决策是利用信息论原理对故障对象进行分析和回归产生的。具体操作是首先收集某一地区轨道列车运行故障历史，其次是采用决策树算法和粗糙理论结合将车门系统故障表进行简化，并对相应的故障进行分析，按照严重程度进行分类，通过实践探索确定每类故障现在最优的解决方案，最终绘制决策树，并且故障决策树法还可以对车门系统的可靠性进行分析，因此将故障决策树法运用到车门系统故障诊断能够对数据进行有条理地分析，便于技术人员使用。

（二）人工神经网络诊断方法

人工神经网络是由神经元相互连接而构成的高度并行的非线性系统，该系统可以学习、组织信息、处理信息、拓展思考且容错性强，该系统经常用于预测控制、模式识别、非线性逼近等领域。该系统不需要对其进行特别严厉且死板的训练，将该系统使用于车门系统故障诊断时，先要将以往典型故障事件输入该系统或者以此训练该系统的灵敏度，调整系统参数，准确测定车门开关过程中位移轨迹和速度曲线，制作对应的模型，不断模拟各种故障出现时的情况，记录数据，确保系统能够在实际操作中快速诊断故障。

（三）贝叶斯网络诊断方法

贝叶斯网络是一种图形化概率模型，可以使用故障中出现的各种定量信息和定性信息，还能够将故障出现前信息与故障信息结合起来使用，现有的信息不完整对故障诊断的影响不大，能较为准确地分析故障出现概率。贝叶斯网络主要用于系统复杂、故障原因众多的分析，该方法能够从众多信息中选取有用信息支持其故障发生概率分析。在车门故障分析过程中，先要将收集到的数据进行分析，使用故障树将信息进行分类和归纳，形成各种子系统，其中包括故障、故障起因、故障决策等，将这些子系统输入到贝叶斯网络系统中，即可使该系统用于车门故障诊断。

三、结语

本文对客室车门系统性能，和车门故障诊断方法进行分析。

参考文献：

[1]时旭.地铁车门系统故障诊断与维修决策的方法研究[D].北京：北京交通大学，2017.

[2]全达，孙秀芳，王缅.基于故障树分析法的识别单元的可靠性分析[J].现代制造工程，2018（4）：122-125，93.