天津地铁2号线列车客室门安全回路分析改造.doc

1、天津地铁 2 号线列车客室门安全回路分析改造摘要： 文章对地铁列车客室门安全回路的组成进行了介绍，并重点分析了天津地铁 2 号线列车车门系统安全回路改造及遇到的问题。 关键词：地铁；车门；安全回路；分析；改造 中图分类号：U231 文献标识码： A 1.引言 地铁列车站间距短，开关门动作频繁，不论是电气部件或是机械部件都易故障，同比列车的各个系统，车门故障为正线运营的第一大故障，如何延长车门部件的故障维修周期，降低故障后的影响程度，是车辆设计和运营共同追求的目标。本文就天津地铁 2 号线客室门安全回路改造及遇到的问题进行简单介绍。 2.车门安全回路简介 天津地铁 2 号线列车为 B1 型车辆，

2、采用 6 节编组型式，每节车客室每侧设 4 扇电动塞拉门。整列车车门安全回路由 48 套门的单门安全回路串联组成，只有当所有的车门锁闭，且信号传输正常时，门全关闭继电器 DCR 得电，列车牵引回路才能建立。 车门安全回路原理如图 1 所示： 图 1 整车车门安全回路原理图 单门安全回路如图 2 所示： S1 锁闭开关； S2 紧急解锁行程开关； S3 隔离锁行程开关 图 2 单门安全回路（原理图） （1）单门安全回路： 单门安全回路如上图 2 所示，主要由锁闭开关和紧急解锁开关的常闭触点串联并与隔离行程开关的一个常开触点并联组成。正常情况下，当车门关闭，锁闭开关 S1 复位，紧急解锁未被触发时

3、，DC110V 由端子排号 7 位置经 305A、S1 开关、M704 线、S2 开关、305B 线、端子排号 8 位置输出。 （2）整车车门安全回路： 列车车门控制短路器 EDCN2 闭合的前提下，头车主控钥匙打至 ON 位后，尾车的 RCR 得电，其常闭触点断开、常开闭合。回路里 DC110V 由尾车的 EDCN2、63 线、RCR 常开触点、385 线，经过串联的 48 个单门安全回路后，通过头车的 385 线、RCR 常闭触点、384 线使得 DCR 继电器得电，从而使得整列车门安全回路建立。回路建立后司机台“门锁紧指示灯”亮，TCMS 显示屏运行界面 “全列车门关闭” 显示为关闭（图

4、 3 所示） 。 3.改造原因 目前 2 号线列车对于车门安全环路组网的器件没有监控，当出现TCMS 的 HMI 运行界面车门状态栏显示门状态正常且已关好，门锁紧指示灯不亮等故障时，正线运营时司机将无法判定车门安全环路故障位置，按现行的电客车出库/下线标准 ，司机只能启用车门旁路，清客下线，这将对线网的正常运行造成影响，同时给出行的乘客也造成极大的不便。同时检修时，检修人员也无法最短时间内发现故障、处理故障，恢复列车的正常使用，来保证限时服务。 4. 改造原理 分析车门安全回路组网器件使用频率、故障率及车门结构等多方面因素，提出对单门安全环路系统增加检测，便于正线运营时司机排故和库内检修。由于

5、门控器输入端口内部有二极管，同时输入口与内部控制单元都设计有 1000V 的光隔离保护，因此可以避免门控器和安全回路之间的相互干扰，改造的原理如图 4 所示： 图 4 增加对单门安全回路检测 在单门安全环路起点端子排号 7（安全环路进线口） 、终点端子排号8（安全环路出线口）处分别增设一条线束（305A-1/305B-1） ，将该线束接入门控器的输入端预留口中，通过门控器判断本门安全回路是否正常并输出相应的信号，判断逻辑如表 1 所示： 安全回路进线 305A-1 电压 安全回路出线 305B-1 电压 EDCU 判断 0 0 正常 0 1 非正常逻辑情况 1 0 故障 1 1 正常 表 1

6、门控器对单门安全环路的判断 当某客室门安全回路断开时，即 EDCU 检测出该门的安全回路进线为1、出线为 0，EDCU 判断本门的安全回路为故障状态。此时门控器通过RS485 线输出 SDR“门安全环路故障”至 TCMS，TCMS 在 HMI 运行界面上显示该门为红色故障状态，并报相应的故障，门罩板上状态指示灯黄灯亮，本节车体侧墙灯亮起，门控器数码管显示环路 L 故障；当车门完成隔离操作后，隔离灯（红灯）点亮，车体侧墙灯灭，即 隔离前 隔离后 单门安全回路故障 a. HMI 运行界面显示故障门红色； b. HMI 故障界面报“安全回路故障” ； c. 门区黄色指示灯亮； d. 故障门所在车的侧

7、墙灯亮 e. EDCU 数码管显示环路故障 L。 a. HMI 运行界面显示故障门隔离状态 b. 门区红色指示灯亮 5. 改造时发现的问题及处理措施 由于在对 2 号线车门安全回路增加检测是在整车已经运营 1 年后提出的，项目前期针对此项内容未留有足够的裕量，导致整改时遇到了以下几个主要问题： （1）门控器预留 I/O 口不够 2 号线列车车门门控器输入口 X11 连接器为 12 针，目前已经使用了10 针，仅留有 2 针未用，且其中一针为地址编码器位，预留的 I/O 接口明显不够。改造时如果不借用地址编码位，就需要重新设计门控器，对2 号线共 23 列车 1104 个门控器进行更换，综合考虑

8、成本太高，因此实施改造时借用了地址编码位。 （2）程序问题 2 号线列车的门控器程序分主程序和通讯程序两种，分别设有独立的CPU。改造借用的地址编码位的状态由通讯模块检测，检测后将状态信号发送给主程序，主程序才能判断单门安全回路的状态，因此实施改造时需要对主程序和通讯程序同时进行升级。 在对首列车增加车门安全回路检测功能的模拟测试中发现，在某扇门的安全回路断开瞬间，TCMS 显示屏故障界面显示其他正常车门出现同样了故障，该故障 2s 内自动排除，多次试验故障重现，且受影响的车门数量和位置具有随机性。经分析原因为为借用地址编码位导致，由于主程序对增加的两电平信号判断的等待时间为零，导致单门安全回

9、路断开瞬间干扰其他车门与 TCMS 通信。 考虑到正常情况下 TCMS 对 EDCU 的轮询周期为 50ms，一节车为400ms，当 CPU1 故障后，CPU2 对 EDCU 的轮询周期为 100ms，一节车为800ms，EDCU 判断安全回路是否正常的等待时间至少为 800ms， 在主程序中增加对回路判断的等待时间，再次试验 显示正常，首列车门安全回路改造上线运营 4 个 月期间，未出现任何问题，改造取得初步成功。 （3）无法监控整条回路 由于门控器只能检测单门的安全回路，对于单门间的情况无法判断，这也是本次改造未解决的问题。 如果对整条回路进行监控，一般采用的方式有： （1）门控器将门安全回路的相关信息上传给 TCMS，TCMS 完成判断；（2）升级门控器硬件和软件，由主门控器完成判断。 6. 结论 地铁列车车门系统是一项集机械、电子和自动控制等一体的产品，也是列车各系统中故障率最高的一个系统，在保证车门基本功能的条件下，应尽量对车门进行结够优化，提高控制精度同时延长设备的故障维修周期。 参考文献： 1 丁宝英，广州地铁 4 号线列车车门系统安全回路故障分析及措施，2009 2 天津地铁 2 号线车辆电气原理图J，中国，大连机车，2010