CRH2A動車組車門關(guān)閉故障分析及邏輯優(yōu)化

韓志遠(yuǎn),劉克思,李豐輝,陳海嘯,王化新,肖 剛

(中國鐵路濟(jì)南局集團(tuán)有限公司 青島動車段,山東 青島 266111)

客室側(cè)門作為旅客及乘務(wù)人員上下車的通道,具有開關(guān)門、故障隔離、緊急開門、障礙檢測、牽引互鎖、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控與故障診斷等功能[1]。伴隨著我國高速鐵路事業(yè)的快速發(fā)展,客室側(cè)門可靠性成為保障軌道車輛運(yùn)行的重要指標(biāo)。當(dāng)動車組客室側(cè)門無法關(guān)閉時,會導(dǎo)致動車組無法牽引行車,影響鐵路運(yùn)行秩序,因此,研究車門關(guān)閉故障并制定有效措施來降低車門故障率對保障鐵路運(yùn)輸暢通顯得尤為重要[2]。

本文通過對CRH2A動車組客室側(cè)門工作原理及驅(qū)動汽缸動作原理分析,總結(jié)了造成車門關(guān)閉故障的原因。同時結(jié)合現(xiàn)場檢修經(jīng)驗及數(shù)據(jù)分析,重點(diǎn)對車門關(guān)閉過程中存在的風(fēng)險進(jìn)行了研判并提出了相應(yīng)的邏輯優(yōu)化方案。最后,結(jié)合日常運(yùn)用檢修制定了有效防控措施。

1 原理分析

1.1 電氣原理

CRH2A動車組客室側(cè)門采用電控氣動多點(diǎn)壓緊密封式側(cè)拉門,主要由承載驅(qū)動機(jī)構(gòu)、 壓緊裝置(加壓鎖)、門扇、下部導(dǎo)向裝置(下導(dǎo)軌組件及下支架)、隔離鎖裝置、開關(guān)門到位開關(guān)、門碰及氣路控制模塊等組成。CRH2A動車組開關(guān)門主要通過整車邏輯電路對門系統(tǒng)的電磁閥進(jìn)行邏輯和時序控制。門機(jī)構(gòu)通過安裝開到位、關(guān)到位位置限位開關(guān)將門的實時狀態(tài)信號反饋給整車電路[3]。

氣路控制原理采用2個二位五通電磁閥控制開關(guān)門驅(qū)動汽缸和壓緊汽缸;開關(guān)門電磁閥DV11得電時開門,失電時關(guān)門;壓緊電磁閥 DV12得電時壓緊裝置壓緊,失電時松弛,如圖1所示。

圖1 開關(guān)門原理圖

1.2 驅(qū)動汽缸工作原理

驅(qū)動汽缸工作原理如圖2所示。當(dāng)車門處于關(guān)門狀態(tài)時,壓縮空氣通過關(guān)門電磁閥后從驅(qū)動汽缸OFF口進(jìn)氣,通過固定節(jié)流孔后經(jīng)過A口及B口進(jìn)入汽缸推動活塞軸動作,左側(cè)壓縮空氣通過關(guān)門速度調(diào)整螺釘及關(guān)門緩沖調(diào)整螺釘后,從驅(qū)動汽缸的ON口排出,通過關(guān)門電磁閥排至大氣;當(dāng)緩沖缸動作至緩沖橡膠位置處,壓縮空氣通過緩沖缸節(jié)流孔進(jìn)一步推動活塞動作,形成關(guān)門緩沖,此時緩沖缸內(nèi)壓縮空氣通過關(guān)門緩沖調(diào)整螺釘后排至大氣。當(dāng)車門處于開門狀態(tài)時,壓縮空氣通過關(guān)門電磁閥從驅(qū)動汽缸的ON口進(jìn)氣,后通過球閥(2)、關(guān)門速度及緩沖調(diào)整螺釘三路進(jìn)入汽缸推動活塞軸動作,壓縮空氣通過開門速度、緩沖調(diào)整螺釘及固定節(jié)流口后,從驅(qū)動汽缸的OFF口排出,通過關(guān)門電磁閥排至大氣。

圖2 驅(qū)動汽缸工作原理圖

2 故障原因分析

在車門關(guān)閉到位狀態(tài)下,車門關(guān)到位限位開關(guān)閉合,關(guān)到位狀態(tài)繼電器得電,車門關(guān)閉到位信號通過M243線反饋至網(wǎng)絡(luò)終端[4]。當(dāng)司機(jī)在操作集控關(guān)門9 s后,若網(wǎng)絡(luò)終端未接收到車門關(guān)閉到位信號,則上報車門關(guān)閉故障。通過現(xiàn)場檢查以及試驗,分析故障原因主要包括3個方面。

2.1 風(fēng)壓大小

車門關(guān)門速度由驅(qū)動汽缸直接控制,驅(qū)動汽缸動作速度由供風(fēng)風(fēng)壓調(diào)節(jié),因此供風(fēng)風(fēng)壓大小直接影響車門的關(guān)門速度。通過現(xiàn)場試驗,在測試不同供風(fēng)壓力的條件下,對動車組開關(guān)門時間影響,具體數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 不同供風(fēng)壓力下動車組關(guān)門時間 s

由表1可知,隨著動車組供風(fēng)壓力降低,動車組關(guān)門時間隨之延長,當(dāng)風(fēng)壓降低200 kPa時,關(guān)門時間延長0.49 s。

2.2 調(diào)整螺釘過緊

由車門汽缸驅(qū)動工作原理可知,車門關(guān)門速度除了與動車組供風(fēng)風(fēng)壓直接相關(guān)外,還與排氣口排風(fēng)速度相關(guān)。供風(fēng)壓力除了供風(fēng)風(fēng)壓外,同時受開門速度調(diào)整螺釘、開門緩沖調(diào)整螺釘控制;排氣口排風(fēng)速度由關(guān)門速度調(diào)整螺釘及關(guān)門緩沖調(diào)整螺釘控制。

當(dāng)處于開門狀態(tài)時,此時通過關(guān)門速度調(diào)節(jié)螺釘及關(guān)門緩沖調(diào)節(jié)螺釘協(xié)調(diào)控制供風(fēng)壓力,由開門速度調(diào)節(jié)螺釘及開門緩沖調(diào)節(jié)螺釘共同調(diào)節(jié)排風(fēng)速度,兩者相互配合共同決定車門關(guān)門速度。因此,當(dāng)關(guān)門速度調(diào)節(jié)螺釘或關(guān)門緩沖調(diào)節(jié)螺釘過緊時,會導(dǎo)致供風(fēng)風(fēng)量減少,風(fēng)壓降低,影響關(guān)門時間;同理當(dāng)開門速度調(diào)節(jié)螺釘或開門緩沖調(diào)整螺釘調(diào)節(jié)過緊時,同樣會導(dǎo)致排風(fēng)速度減慢,導(dǎo)致關(guān)門時間延長。

2.3 驅(qū)動機(jī)構(gòu)卡滯

如圖3所示,通過對故障車門驅(qū)動汽缸進(jìn)行拆解分析發(fā)現(xiàn),活塞軸表面存在明顯劃痕,劃痕端部會形成明顯凸點(diǎn),同時驅(qū)動汽缸襯套內(nèi)部存在劃傷、軸密封端蓋及毛氈內(nèi)部積存了相當(dāng)多的發(fā)黑污物。因此,在運(yùn)動過程中當(dāng)活塞軸劃痕部位或凸起部位在經(jīng)過驅(qū)動汽缸端蓋位置時,摩擦阻力增大,導(dǎo)致活塞無法順利通過,出現(xiàn)偶發(fā)性卡滯或驅(qū)動汽缸漏氣,導(dǎo)致車門關(guān)門時間延長,報出故障。

圖3 故障車門驅(qū)動汽缸拆解檢查結(jié)果

3 邏輯優(yōu)化

通過分析總結(jié)車門故障原因,有針對性地提出邏輯優(yōu)化方案如下:

(1) 在CRH2A動車組車門技術(shù)參數(shù)中,要求動車組車門關(guān)閉標(biāo)準(zhǔn)時間為5.5～6.5 s,即關(guān)門電磁閥DV11消磁到關(guān)門到位開關(guān)觸點(diǎn)狀態(tài)發(fā)生改變?yōu)橹沟臅r間。為防止關(guān)門時間過長,在現(xiàn)有的3萬km車門專項修作業(yè)中在司機(jī)室MON屏上對開關(guān)門時間進(jìn)行試驗,以此來判斷關(guān)門時間是否符合要求[5]。即MON屏關(guān)門試驗時間=車門離開開到位限位開關(guān)至關(guān)到位限位開關(guān)觸發(fā)的時間;實際車門關(guān)閉時間=按壓關(guān)門按鈕至開到位限位開關(guān)釋放的時間+車門離開開到位限位開關(guān)至關(guān)到位限位開關(guān)觸發(fā)的時間。

通過分析多次故障數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),當(dāng)司機(jī)室操作關(guān)門按鈕后,各車門開到位限位開關(guān)釋放的時間并不一致,即汽缸動作時間存在誤差,車門開到位限位開關(guān)釋放最快至最慢時間相差約3 s。因此,在MON屏開關(guān)門實驗時間滿足要求的情況下,若汽缸動作遲緩也存在一定的機(jī)率導(dǎo)致車門關(guān)門時間超過9 s,報出車門關(guān)閉故障。因此,MON屏關(guān)門試驗時間并不符合實際車門關(guān)閉時間,建議將MON屏關(guān)門試驗時間采集更改為關(guān)門按鈕觸發(fā)至關(guān)到位限位開關(guān)觸發(fā),更貼近實際車門關(guān)閉時間。

(2) 當(dāng)所有車門關(guān)閉到位后,各車車門DIRRII、DIRR21關(guān)到位繼電器得電,主控端車門關(guān)門環(huán)路DIR繼電器得電,門關(guān)閉指示燈亮,同時DIR繼電器觸點(diǎn)串聯(lián)在PCR牽引使能環(huán)路,DIR觸點(diǎn)閉合后,在其他牽引條件滿足的情況下,才可牽引行車[6]。

若截斷某一車門供風(fēng)閥門,此時車門未動作,車門壓緊釋放,關(guān)到位限位開關(guān)仍然觸發(fā),關(guān)門指示燈亮,仍然具備牽引走車條件,一旦動車組運(yùn)行中晃動導(dǎo)致車門關(guān)到位限位開關(guān)釋放,關(guān)門指示燈熄滅,牽引丟失,動車組停車,存在運(yùn)行隱患。因此建議車門關(guān)閉到位后增加自動壓緊報警功能,若未壓緊則及時檢查車門供風(fēng)截斷塞門狀態(tài)。

(3) MON屏關(guān)于開關(guān)門顯示問題,網(wǎng)絡(luò)終端通過采集車門開到位限位開關(guān)觸發(fā)信號,來判定車門狀態(tài),即車門開到位限位開關(guān)觸發(fā),MON屏車門界面顯示車門為開啟狀態(tài),除此之外車門均為關(guān)閉狀態(tài),因此當(dāng)車門未關(guān)閉到位或關(guān)閉一半時,車門仍然顯示為關(guān)門狀態(tài),此時關(guān)門指示燈不亮。以安全導(dǎo)向為原則,建議將車門狀態(tài)顯示采集由開到位限位開關(guān)更改為關(guān)到位限位開關(guān)。

4 檢修建議

針對當(dāng)前車門關(guān)閉故障存在的安全隱患,建議采取以下檢修措施:

(1) 通過對多次車門故障的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)車門汽缸動作時間不一致,存在3 s以內(nèi)的時間誤差,建議將關(guān)門時間標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整為5～6 s,減少車門關(guān)閉故障;

(2) 建議對走行公里數(shù)較高的動車組車門驅(qū)動汽缸結(jié)合高級修對活塞軸進(jìn)行打磨潤滑處理,避免活塞軸表面的凸起部位造成驅(qū)動汽缸卡滯,影響關(guān)門時間;

(3) 建議結(jié)合春秋整修及高級修后零公里整備作業(yè),檢查車門驅(qū)動汽缸開關(guān)門速度調(diào)節(jié)螺釘及緩沖螺釘,防止出現(xiàn)螺釘調(diào)節(jié)過緊導(dǎo)致供風(fēng)風(fēng)壓減小或排風(fēng)速度過慢引起的車門關(guān)閉故障。

5 結(jié)論

本文通過分析CRH2A 型動車組車門關(guān)閉及車門驅(qū)動汽缸工作原理,總結(jié)了導(dǎo)致車門關(guān)閉故障的原因,分析了當(dāng)前動車組車門關(guān)閉故障存在的風(fēng)險隱患并提出了邏輯優(yōu)化方案和檢修建議,保障了動車組安全運(yùn)營。