地鐵屏蔽門的常見故障

地鐵屏蔽門的常見故障譚鐵仁;關(guān)振宇;張君鵬【摘要】北京地鐵5號線地下車站屏蔽門系統(tǒng)采用西屋公司的全高安全門，具有安全、節(jié)能、減噪等優(yōu)點.但當(dāng)屏蔽門發(fā)生故障時，會對乘客及車輛造成影響.在諸多故障中,常見故障包括站臺單元控制器故障、安全回路故障、驅(qū)動電源故障、絕緣故障.針對這4種常見故障進(jìn)行分析，闡述其發(fā)生原因及處理辦法.【期刊名稱】《現(xiàn)代城市軌道交通》【年（卷），期】2013（000）001【總頁數(shù)】4頁（P28-31）【關(guān)鍵詞】屏蔽門;故障分析;故障處理【作者】譚鐵仁;關(guān)振宇;張君鵬【作者單位】【正文語種】中文0引言隨著城市軌道交通的快速發(fā)展，地鐵安全問題日益被人們所重視，為此，地鐵所有新建線路都采用了屏蔽門系統(tǒng)。地鐵屏蔽門除了能保障乘客安全以外，本身也是一道亮麗的風(fēng)景線。按照屏蔽門結(jié)構(gòu)樣式不同可分為：屏蔽門系統(tǒng)（指門體完全將站臺與軌道區(qū)隔離，達(dá)到同時屏蔽人員及空氣流通的一種屏蔽門系統(tǒng)）；全高安全門系統(tǒng)（指門體高度在2.5m左右，門頂箱與站臺頂端結(jié)構(gòu)未完全封死的一種屏蔽門系統(tǒng)）；半高安全門系統(tǒng)（指門體高度在1.5m左右，一般用在地面車站的一種屏蔽門系統(tǒng)）。北京地鐵5號線是北京第1條安裝了屏蔽門系統(tǒng)的地鐵線路。5號線全程共23座車站，7座地上車站均采用半高安全門系統(tǒng)，而地下的16座車站均采用西屋公司的全高安全門系統(tǒng)。5號線屏蔽門系統(tǒng)投入使用后，得到了社會各界人士的好評。從安全的角度來看，屏蔽門的存在，隔離了站臺候車乘客和軌道的接觸，避免因大客流量出現(xiàn)的擁擠而導(dǎo)致乘客跌落軌行區(qū)的情況發(fā)生，保障了乘客的人身安全；其次，屏蔽門的存在，避免了地鐵活塞風(fēng)對于站臺溫度的影響，提高了車站空調(diào)的利用率，起到了節(jié)能作用；同時，最大限度地降低了列車在進(jìn)出站時所發(fā)出的噪聲，改善了站臺公共區(qū)的候車環(huán)境。屏蔽門的使用，帶來了諸多便利之處，但出現(xiàn)故障時，對乘客安全和列車運(yùn)行會產(chǎn)生一定影響。下面針對5號線地下車站全高安全門常見故障，分析其原因，闡述解決方法。1站臺單元控制器故障1.1站臺單元控制器簡介屏蔽門站臺單元控制器（PEDC）是繼電器邏輯和單片機(jī)的組合，面板上有發(fā)光二極管和試燈按鈕、通道切換按鈕，使用航空插頭與外部電氣連接，安裝在設(shè)備間的中央接口盤（PSC）機(jī)柜內(nèi)。功能是：執(zhí)行列車自動控制系統(tǒng)（ATC）送來的開、關(guān)門命令，經(jīng)過內(nèi)部的繼電器和單片機(jī)等電氣、電子電路邏輯處理后輸出開門和使能2路50V交流電壓，2路50V交流電壓控制門控器（DCU）的開、關(guān)動作；通過發(fā)光二極管顯示滑動門、合頁門的狀態(tài)；將門狀態(tài)信息和機(jī)械、電氣故障信息記錄并通過協(xié)議轉(zhuǎn)換器傳送給綜合監(jiān)控系統(tǒng)（ISCS）。站臺單元控制器與主監(jiān)視系統(tǒng)（MMS）之間的監(jiān)測信號是通過總線連接來實現(xiàn)的。每個單元控制器將為主監(jiān)視系統(tǒng)的邏輯輸入模塊提供其操作狀態(tài)（邏輯電平信號）。由主監(jiān)視系統(tǒng)監(jiān)測屏蔽門系統(tǒng)的基本操作狀態(tài)1.2PEDC故障分析及處理自5號線開通以來，已經(jīng)更換了雍和宮、東單等車站約30個PEDC。目前發(fā)現(xiàn)4種常見PEDC故障現(xiàn)象：（1）整側(cè)滑動門無法開、關(guān)；（2）ISCS顯示“PEDC故障”，但不影響開、關(guān)門；（3）ISCS顯示“PEDC通道故障”，但不影響開、關(guān)門；（4）ISCS顯示“CanBus故障”，但不影響開、關(guān)門；1.2.1故障1分析及處理故障分析：信號ATC無法開、關(guān)整側(cè)滑動門。由于廠家PEDC的控制邏輯電路設(shè)計存在疏漏，造成整側(cè)滑動門無法關(guān)閉。PEDC是由電源板、邏輯控制電路板、安全繼電器、航空插頭等組成，已經(jīng)確認(rèn)電源板、安全繼電器、航空插頭等沒有質(zhì)量或安裝問題。處理措施：重新啟動PEDC或更換PEDC，故障PEDC返廠維修，但返修后的PEDC仍故障頻發(fā)。1.2.2故障2分析及處理故障分析：發(fā)生此故障時，就地控制盒（LCB）、就地控制盤（PSL）可以開、關(guān)屏蔽門，ISCS報“PEDC故障”，同時ISCS的PEDC故障顯示由綠色變?yōu)榧t色，遠(yuǎn)程監(jiān)視設(shè)備（PSA）也有故障歷史記錄顯示。處理措施：發(fā)生此故障，可以通過將控制電源斷電重新啟動PEDC，由于西屋PEDC設(shè)備不穩(wěn)定，可以通過敲擊振動臨時處理，如上述方法無法恢復(fù)，應(yīng)更換PEDC。1.2.3故障3分析及處理故障分析：通道故障指示燈閃爍，ISCS報通道故障。原因是PEDC的單片機(jī)故障引起。處理措施：將PEDC斷電重新啟動，如仍然無法恢復(fù)，證明是內(nèi)部單片機(jī)有損壞情況，應(yīng)及時更換PEDC。1.2.4故障4分析及處理故障分析：數(shù)據(jù)總線插頭松動，影響門控器（DCU）與PEDC間通信。處理措施：逐個檢查數(shù)據(jù)總線插頭，主要檢查PL7插頭，插牢并擰緊。2安全回路故障2.1安全回路簡介北京地鐵5號線屏蔽門系統(tǒng)的安全回路是由若干行程開關(guān)與從動繼電器單元的安全繼電器線圈串聯(lián)組成的環(huán)行電路，行程開關(guān)為滾輪觸點的機(jī)械式行程開關(guān)，相對于目前行業(yè)大量采用的非接觸式行程開關(guān)故障率要高一些。安全回路故障通常是由于行程開關(guān)和相關(guān)連接器、端子等引起的。2.2安全回路故障分析及處理2.2.1行程開關(guān)所引起的安全回路故障分析及處理滑動門和應(yīng)急門的行程開關(guān)進(jìn)入安全回路，每次滑動門打開、關(guān)閉過程中，行程開關(guān)都要動作，在每天5點至24點的運(yùn)營時間內(nèi)，列車通過次數(shù)約280次，所以，鎖緊機(jī)構(gòu)內(nèi)的4個行程開關(guān)每天要動作280次。在運(yùn)營中，行程開關(guān)的觸點因振動時通時斷，但屏蔽門DCU沒有監(jiān)視進(jìn)入安全回路的行程開關(guān)觸點的功能，安全回路斷開故障發(fā)生時，可以使用LCB開關(guān)將每道滑動門打手動關(guān)門，觀察PSL的〃關(guān)閉且鎖緊”指示燈，若某道滑動門該指示燈亮，表明該道滑動門行程開關(guān)等發(fā)生故障。但由于這種故障是隨機(jī)發(fā)生的，門體振動導(dǎo)致行程開關(guān)振動，有時促使觸點恢復(fù)正常，加上運(yùn)營高峰時，行車間隔短，檢查整側(cè)24道滑動門，時間不夠，經(jīng)常發(fā)生沒有檢查幾道滑動門，下次列車進(jìn)站，滑動門開關(guān)動作時的振動又使行程開關(guān)觸點恢復(fù)正常。針對上述故障，需定期檢測行程開關(guān)?？刹捎萌f用表打電阻擋，表筆接行程開關(guān)的常開觸點，用拇指搬動滾輪，滾輪動作后電阻應(yīng)為0或小于0.10，反復(fù)搬動滾輪，如出現(xiàn)滾輪動作后電阻無窮大應(yīng)更換行程開關(guān)。針對安全回路故障持續(xù)時間短，門體動作或振動后即恢復(fù)的特點，研制了信號開、關(guān)門模擬裝置，在夜間停運(yùn)后，使用站臺屏蔽門通號命令模擬裝置反復(fù)開、關(guān)滑動門，當(dāng)滑動門關(guān)閉后安全回路沒有接通，即停止發(fā)送開、關(guān)門命令。2.2.2DCU主板、連接器所引起的安全回路故障分析及處理每道滑動門門機(jī)內(nèi)安裝有DCU主板。安全回路的電源為直流60V，送到距離屏蔽門設(shè)備間最遠(yuǎn)的滑動門門機(jī)主板上，串聯(lián)120個行程開關(guān)的常開觸點后，此電壓送入屏蔽門設(shè)備間內(nèi)PSC的從動繼電器單元的安全繼電器線圈，從動繼電器單元向ATC設(shè)備發(fā)送〃關(guān)閉且鎖緊”命令。使用過程中，發(fā)現(xiàn)主板上PL14和PL15連接器有時松動或個別插針?biāo)蓜?，造成安全回路斷開，故障發(fā)生時，ISCS和PSA沒有故障門的任何記錄。行程開關(guān)的固定螺釘松動，行程開關(guān)調(diào)整不當(dāng)均可造成所有滑動門、應(yīng)急門關(guān)閉且鎖緊后，安全回路為低電平。應(yīng)緊固插針，必要時將所有插頭重新安裝，調(diào)整行程開關(guān)，保證安全回路工作正常。3驅(qū)動電源故障3.1驅(qū)動電源簡介全高屏蔽門使用的驅(qū)動電源為在線式不間斷電源UPS，即由市電交流380V給驅(qū)動電源的PK柜供電，PK柜將380V交流電變?yōu)橹绷麟?，同時給2組蓄電池充電，1組為蓄電池柜內(nèi)的270V蓄電池組充電，另1組為PK功率模塊內(nèi)的135V蓄電池組充電，整流的直流電壓輸入給逆變器，輸出380V的工頻交流電。當(dāng)市電失電時，蓄電池投入工作，為逆變器提供應(yīng)急直流電壓。PK的逆變器是一直工作的。旁路柜的作用是當(dāng)逆變器系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，斷開逆變的相關(guān)電路，將市電直接投入到電源控制柜（PDP），此時的PDPT作電壓、頻率與車站高壓供電機(jī)房輸出380V三相交流電相同。3.2驅(qū)動電源故障分析及處理驅(qū)動電源故障對行車的影響極大，5號線自開通以來，常見驅(qū)動電源故障現(xiàn)象分為以下2種。（1）上、下行信號ATC無法打開、關(guān)閉整側(cè)滑動門；“滑動門、應(yīng)急門關(guān)閉鎖緊”指示燈亮；門狀態(tài)指示燈熄滅；設(shè)備間內(nèi)的PSC柜PEDC指示燈顯示故障；PDP內(nèi)的電壓表顯示0。此時，PK機(jī)柜退出工作且旁路柜的市電也沒有旁路，造成UPS無法輸出380V三相交流電。（2）驅(qū)動電源UPS的單塊整流、逆變功率模塊發(fā)生故障，退出工作。PK機(jī)架共安裝9個功率模塊，經(jīng)常發(fā)生某個功率模塊故障退出工作并告警。3.2.1故障1分析及處理故障分析：驅(qū)動電源故障造成PDP沒有380V交流電輸出，單道門的供電單元380V/39.4V變壓器沒有電流輸出，DCU沒有投入工作，所以，單道門的LCB模式開關(guān)無法打開滑動門，優(yōu)先級的5個操作只有三角鑰匙手動開門可以使用，其余的LCB、綜合后備控制盤（IBP）、PSL、信號開門均失效，由于DCU無法工作，所以，門狀態(tài)指示燈熄滅。發(fā)生此故障后應(yīng)使用萬用表檢查PDP柜內(nèi)的+3—Q1和+5—Q1是否有電，檢查驅(qū)動UPS和旁路柜的饋入、饋出電壓，檢查ATS的工作位置和電壓，檢查驅(qū)動UPS的PK模塊的工作狀況和故障指示。逐一檢查雙電源配電箱、旁路柜、PK柜的饋入和饋出，根據(jù)以往的故障記錄，旁路柜內(nèi)ATS的故障率較高，容易出現(xiàn)左右2個空氣開關(guān)動作不同步的故障，即左邊的PK逆變開關(guān)斷開而右邊的市電旁路空氣開關(guān)沒有投上，導(dǎo)致旁路柜沒有380V市電輸出，造成PDP柜沒有380V三相交流電輸入。處理措施：應(yīng)立即將ATS恢復(fù)，如ATS損壞，應(yīng)將旁路空氣開關(guān)手動合閘，恢復(fù)供電，機(jī)電人員應(yīng)現(xiàn)場看護(hù)，待停運(yùn)后更換ATS。3.2.2故障2分析及處理故障分析：廠家設(shè)備存在一定缺陷，其逆變過程，是通過幾個逆變器并聯(lián)運(yùn)行的，而交流電源不像直流電源可以直接并聯(lián)，逆變器要并聯(lián)必須同頻、同相，若達(dá)不到規(guī)格要求，輸出的初相角不一致，導(dǎo)致電流內(nèi)部循環(huán)，嚴(yán)重時甚至?xí)a(chǎn)生環(huán)流。處理措施：進(jìn)行驅(qū)動電源改造，將市電380V直接接入PDP電源柜。因為驅(qū)動電源和控制電源是1級負(fù)荷，市電輸入端采用雙路供電，即使1路供電故障，另1路也能及時供電，所以，可以將市電經(jīng)過隔離變壓器后直接送到每個門機(jī)箱內(nèi)的三相變壓器的輸入端子，保證所有滑動門的電動開關(guān)門正常。4絕緣故障4.1屏蔽門絕緣簡介屏蔽門門體結(jié)構(gòu)的頂部和底部采用絕緣安裝，同時在站臺裝修層下站臺邊緣敷設(shè)絕緣帶，實現(xiàn)門體與大地之間的絕緣，避免跨步電壓對人體造成傷害。4.2絕緣故障分析及處理根據(jù)設(shè)計要求，屏蔽門的站臺門體的固定門、立柱、滑動門、司機(jī)門、端門、應(yīng)急門等門體的金屬部分應(yīng)使用等電位電纜相互連接，使單側(cè)站臺的門體金屬部分成為一個大的金屬導(dǎo)體且內(nèi)阻非常小，門機(jī)箱的頂部連接的1根走行軌等電位電纜穿過立柱和站臺板與端門夕卜側(cè)的走行軌連接，門機(jī)箱頂部連接的另1根導(dǎo)線通過線纜橋架到屏蔽門設(shè)備間連接該側(cè)的隔離變壓器的中性點N端，隔離變壓器為角入、星出。5號線開通前，屏蔽門門體與站臺板的絕緣不符合要求，門機(jī)箱頂部的走行軌等電位連接電纜與走行軌可靠連接，但與門機(jī)箱上部沒有連接，電纜的端子使用膠帶纏繞，即走行軌沒有與站臺屏蔽門門體等電位，廠家將屏蔽門設(shè)備間的隔離變壓器的中性點N端使用接地電纜連接屏蔽門設(shè)備間的接地箱，這樣使得屏蔽門的門體金屬部分與走行軌或列車間有約DC30V的電壓。但廠家并沒有向運(yùn)營單位說明該設(shè)計的更改，移交的圖紙中仍然標(biāo)明走行軌與門體、隔離變壓器的中性點N端連接且沒有連接接地箱。5號線自開通以來安全運(yùn)營已有近5年的時間，通過對現(xiàn)有屏蔽門系統(tǒng)進(jìn)行絕緣參數(shù)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)屏蔽門與車站結(jié)構(gòu)之間的絕緣值有下降趨勢，絕緣值小于設(shè)計要求的0.5MQ，這會對正常候車乘客和正常上下車乘客的安全產(chǎn)生威脅?！阏J(rèn)為絕緣值下降的原因有3點：①車輛上部、底部散發(fā)的熱量導(dǎo)致絕緣層變軟，抗剪強(qiáng)度逐漸下降，溫升導(dǎo)致絕緣退化，促使絕緣層的局部破裂；②車站的強(qiáng)電磁污染導(dǎo)致絕緣材料的里面和外表空隙出現(xiàn)放電現(xiàn)象，屢次放電使門體的絕緣性能下降；③地鐵地下空間的各種灰塵、有害氣體、水分、油滴等加速絕緣層的變質(zhì)、老化。但5號線的絕緣問題非上述原因引起，開通前即存在該故障，應(yīng)為安裝施工階段造成或存在設(shè)計瑕疵。5號線的絕緣問題發(fā)生在2007年開通前后，到目前為止絕緣問題尚未解決。曾經(jīng)有列車司機(jī)反映在一手扶車門，一手扶屏蔽門時有觸電感覺；安全員使用輪椅坡道時，曾經(jīng)發(fā)生坡道鋁合金在列車與屏蔽門地檻間打火現(xiàn)象。目前采用的補(bǔ)救辦法是在門體的站臺側(cè)金屬部件粘貼絕緣膠帶并定期修補(bǔ)、更換，此外再沒有更好的解決力'法。宋家莊車站曾經(jīng)發(fā)生絕緣問題導(dǎo)致屏蔽門設(shè)備間的隔離變壓器的中性點N端與站臺屏蔽門門體的連接電纜發(fā)熱變紅并將端子的電工膠木燒毀變形的事故。原因是：屏蔽門的門機(jī)箱頂部的連接走行軌的等電位電纜的端子使用膠帶纏繞與門機(jī)箱絕緣，但等電位電纜在穿過門機(jī)箱殼體時，廠家沒有在鋁合金門機(jī)梁、后蓋板上打孔并加裝塑料護(hù)口，而是將電纜從門機(jī)后蓋板的金屬縫隙中穿過，金屬板材的毛刺的刮蹭和擠壓導(dǎo)致電纜的絕緣層破損，使得等電位線纜的導(dǎo)線與門機(jī)箱的金屬部分連接，而隔離變壓器的中性點N端已經(jīng)被廠家連接接地箱，導(dǎo)致30V直流電壓作用在隔離變壓器的中性點N端線纜的導(dǎo)線末端，長時間發(fā)熱、燒蝕導(dǎo)致端子的電工膠木變形，當(dāng)有列車進(jìn)、出車站或?？繒r，該線纜即發(fā)熱，變成紅色，同時站臺門體的線纜破損處出現(xiàn)打火。將線纜破損處擴(kuò)孔并絕緣處理后，故障消失。由于破損處線纜與門機(jī)梁連接時，隔離變壓器的輸出三相電流不平衡，曾被認(rèn)為是隔離變壓器故障，幾乎拆卸隔離變壓器，造成影響地鐵運(yùn)營的重大事故。5結(jié)論城市軌道交通站臺屏蔽門系統(tǒng)是一項集建筑、機(jī)械、電氣、自動控制和計算機(jī)等多種學(xué)科于一體的高科技產(chǎn)品，它與運(yùn)營息息相關(guān)，在日常工作中，必須減少屏蔽門故障的發(fā)生。上述針對5號線16座地下車站全高半封閉屏蔽門系統(tǒng)常見故障進(jìn)行了簡述，不難看出，故障多因環(huán)境因素與設(shè)備老化導(dǎo)致，這就