CRH2A动车组车门关闭故障分析及逻辑优化

韩志远,刘克思,李丰辉,陈海啸,王化新,肖 刚

(中国铁路济南局集团有限公司 青岛动车段,山东 青岛 266111)

客室侧门作为旅客及乘务人员上下车的通道,具有开关门、故障隔离、紧急开门、障碍检测、牵引互锁、网络监控与故障诊断等功能[1]。伴随着我国高速铁路事业的快速发展,客室侧门可靠性成为保障轨道车辆运行的重要指标。当动车组客室侧门无法关闭时,会导致动车组无法牵引行车,影响铁路运行秩序,因此,研究车门关闭故障并制定有效措施来降低车门故障率对保障铁路运输畅通显得尤为重要[2]。

本文通过对CRH2A动车组客室侧门工作原理及驱动汽缸动作原理分析,总结了造成车门关闭故障的原因。同时结合现场检修经验及数据分析,重点对车门关闭过程中存在的风险进行了研判并提出了相应的逻辑优化方案。最后,结合日常运用检修制定了有效防控措施。

1 原理分析

1.1 电气原理

CRH2A动车组客室侧门采用电控气动多点压紧密封式侧拉门,主要由承载驱动机构、 压紧装置(加压锁)、门扇、下部导向装置(下导轨组件及下支架)、隔离锁装置、开关门到位开关、门碰及气路控制模块等组成。CRH2A动车组开关门主要通过整车逻辑电路对门系统的电磁阀进行逻辑和时序控制。门机构通过安装开到位、关到位位置限位开关将门的实时状态信号反馈给整车电路[3]。

气路控制原理采用2个二位五通电磁阀控制开关门驱动汽缸和压紧汽缸;开关门电磁阀DV11得电时开门,失电时关门;压紧电磁阀 DV12得电时压紧装置压紧,失电时松弛,如图1所示。

图1 开关门原理图

1.2 驱动汽缸工作原理

驱动汽缸工作原理如图2所示。当车门处于关门状态时,压缩空气通过关门电磁阀后从驱动汽缸OFF口进气,通过固定节流孔后经过A口及B口进入汽缸推动活塞轴动作,左侧压缩空气通过关门速度调整螺钉及关门缓冲调整螺钉后,从驱动汽缸的ON口排出,通过关门电磁阀排至大气;当缓冲缸动作至缓冲橡胶位置处,压缩空气通过缓冲缸节流孔进一步推动活塞动作,形成关门缓冲,此时缓冲缸内压缩空气通过关门缓冲调整螺钉后排至大气。当车门处于开门状态时,压缩空气通过关门电磁阀从驱动汽缸的ON口进气,后通过球阀(2)、关门速度及缓冲调整螺钉三路进入汽缸推动活塞轴动作,压缩空气通过开门速度、缓冲调整螺钉及固定节流口后,从驱动汽缸的OFF口排出,通过关门电磁阀排至大气。

图2 驱动汽缸工作原理图

2 故障原因分析

在车门关闭到位状态下,车门关到位限位开关闭合,关到位状态继电器得电,车门关闭到位信号通过M243线反馈至网络终端[4]。当司机在操作集控关门9 s后,若网络终端未接收到车门关闭到位信号,则上报车门关闭故障。通过现场检查以及试验,分析故障原因主要包括3个方面。

2.1 风压大小

车门关门速度由驱动汽缸直接控制,驱动汽缸动作速度由供风风压调节,因此供风风压大小直接影响车门的关门速度。通过现场试验,在测试不同供风压力的条件下,对动车组开关门时间影响,具体数据如表1所示。

表1 不同供风压力下动车组关门时间 s

由表1可知,随着动车组供风压力降低,动车组关门时间随之延长,当风压降低200 kPa时,关门时间延长0.49 s。

2.2 调整螺钉过紧

由车门汽缸驱动工作原理可知,车门关门速度除了与动车组供风风压直接相关外,还与排气口排风速度相关。供风压力除了供风风压外,同时受开门速度调整螺钉、开门缓冲调整螺钉控制;排气口排风速度由关门速度调整螺钉及关门缓冲调整螺钉控制。

当处于开门状态时,此时通过关门速度调节螺钉及关门缓冲调节螺钉协调控制供风压力,由开门速度调节螺钉及开门缓冲调节螺钉共同调节排风速度,两者相互配合共同决定车门关门速度。因此,当关门速度调节螺钉或关门缓冲调节螺钉过紧时,会导致供风风量减少,风压降低,影响关门时间;同理当开门速度调节螺钉或开门缓冲调整螺钉调节过紧时,同样会导致排风速度减慢,导致关门时间延长。

2.3 驱动机构卡滞

如图3所示,通过对故障车门驱动汽缸进行拆解分析发现,活塞轴表面存在明显划痕,划痕端部会形成明显凸点,同时驱动汽缸衬套内部存在划伤、轴密封端盖及毛毡内部积存了相当多的发黑污物。因此,在运动过程中当活塞轴划痕部位或凸起部位在经过驱动汽缸端盖位置时,摩擦阻力增大,导致活塞无法顺利通过,出现偶发性卡滞或驱动汽缸漏气,导致车门关门时间延长,报出故障。

图3 故障车门驱动汽缸拆解检查结果

3 逻辑优化

通过分析总结车门故障原因,有针对性地提出逻辑优化方案如下:

(1) 在CRH2A动车组车门技术参数中,要求动车组车门关闭标准时间为5.5～6.5 s,即关门电磁阀DV11消磁到关门到位开关触点状态发生改变为止的时间。为防止关门时间过长,在现有的3万km车门专项修作业中在司机室MON屏上对开关门时间进行试验,以此来判断关门时间是否符合要求[5]。即MON屏关门试验时间=车门离开开到位限位开关至关到位限位开关触发的时间;实际车门关闭时间=按压关门按钮至开到位限位开关释放的时间+车门离开开到位限位开关至关到位限位开关触发的时间。

通过分析多次故障数据发现,当司机室操作关门按钮后,各车门开到位限位开关释放的时间并不一致,即汽缸动作时间存在误差,车门开到位限位开关释放最快至最慢时间相差约3 s。因此,在MON屏开关门实验时间满足要求的情况下,若汽缸动作迟缓也存在一定的机率导致车门关门时间超过9 s,报出车门关闭故障。因此,MON屏关门试验时间并不符合实际车门关闭时间,建议将MON屏关门试验时间采集更改为关门按钮触发至关到位限位开关触发,更贴近实际车门关闭时间。

(2) 当所有车门关闭到位后,各车车门DIRRII、DIRR21关到位继电器得电,主控端车门关门环路DIR继电器得电,门关闭指示灯亮,同时DIR继电器触点串联在PCR牵引使能环路,DIR触点闭合后,在其他牵引条件满足的情况下,才可牵引行车[6]。

若截断某一车门供风阀门,此时车门未动作,车门压紧释放,关到位限位开关仍然触发,关门指示灯亮,仍然具备牵引走车条件,一旦动车组运行中晃动导致车门关到位限位开关释放,关门指示灯熄灭,牵引丢失,动车组停车,存在运行隐患。因此建议车门关闭到位后增加自动压紧报警功能,若未压紧则及时检查车门供风截断塞门状态。

(3) MON屏关于开关门显示问题,网络终端通过采集车门开到位限位开关触发信号,来判定车门状态,即车门开到位限位开关触发,MON屏车门界面显示车门为开启状态,除此之外车门均为关闭状态,因此当车门未关闭到位或关闭一半时,车门仍然显示为关门状态,此时关门指示灯不亮。以安全导向为原则,建议将车门状态显示采集由开到位限位开关更改为关到位限位开关。

4 检修建议

针对当前车门关闭故障存在的安全隐患,建议采取以下检修措施:

(1) 通过对多次车门故障的数据进行分析,发现车门汽缸动作时间不一致,存在3 s以内的时间误差,建议将关门时间标准调整为5～6 s,减少车门关闭故障;

(2) 建议对走行公里数较高的动车组车门驱动汽缸结合高级修对活塞轴进行打磨润滑处理,避免活塞轴表面的凸起部位造成驱动汽缸卡滞,影响关门时间;

(3) 建议结合春秋整修及高级修后零公里整备作业,检查车门驱动汽缸开关门速度调节螺钉及缓冲螺钉,防止出现螺钉调节过紧导致供风风压减小或排风速度过慢引起的车门关闭故障。

5 结论

本文通过分析CRH2A 型动车组车门关闭及车门驱动汽缸工作原理,总结了导致车门关闭故障的原因,分析了当前动车组车门关闭故障存在的风险隐患并提出了逻辑优化方案和检修建议,保障了动车组安全运营。