地铁屏蔽门的常见故障

地铁屏蔽门的常见故障谭铁仁;关振宇;张君鹏【摘要】北京地铁5号线地下车站屏蔽门系统采用西屋公司的全高安全门，具有安全、节能、减噪等优点.但当屏蔽门发生故障时，会对乘客及车辆造成影响.在诸多故障中,常见故障包括站台单元控制器故障、安全回路故障、驱动电源故障、绝缘故障.针对这4种常见故障进行分析，阐述其发生原因及处理办法.【期刊名称】《现代城市轨道交通》【年（卷），期】2013（000）001【总页数】4页（P28-31）【关键词】屏蔽门;故障分析;故障处理【作者】谭铁仁;关振宇;张君鹏【作者单位】【正文语种】中文0引言随着城市轨道交通的快速发展，地铁安全问题日益被人们所重视，为此，地铁所有新建线路都采用了屏蔽门系统。地铁屏蔽门除了能保障乘客安全以外，本身也是一道亮丽的风景线。按照屏蔽门结构样式不同可分为：屏蔽门系统（指门体完全将站台与轨道区隔离，达到同时屏蔽人员及空气流通的一种屏蔽门系统）；全高安全门系统（指门体高度在2.5m左右，门顶箱与站台顶端结构未完全封死的一种屏蔽门系统）；半高安全门系统（指门体高度在1.5m左右，一般用在地面车站的一种屏蔽门系统）。北京地铁5号线是北京第1条安装了屏蔽门系统的地铁线路。5号线全程共23座车站，7座地上车站均采用半高安全门系统，而地下的16座车站均采用西屋公司的全高安全门系统。5号线屏蔽门系统投入使用后，得到了社会各界人士的好评。从安全的角度来看，屏蔽门的存在，隔离了站台候车乘客和轨道的接触，避免因大客流量出现的拥挤而导致乘客跌落轨行区的情况发生，保障了乘客的人身安全；其次，屏蔽门的存在，避免了地铁活塞风对于站台温度的影响，提高了车站空调的利用率，起到了节能作用；同时，最大限度地降低了列车在进出站时所发出的噪声，改善了站台公共区的候车环境。屏蔽门的使用，带来了诸多便利之处，但出现故障时，对乘客安全和列车运行会产生一定影响。下面针对5号线地下车站全高安全门常见故障，分析其原因，阐述解决方法。1站台单元控制器故障1.1站台单元控制器简介屏蔽门站台单元控制器（PEDC）是继电器逻辑和单片机的组合，面板上有发光二极管和试灯按钮、通道切换按钮，使用航空插头与外部电气连接，安装在设备间的中央接口盘（PSC）机柜内。功能是：执行列车自动控制系统（ATC）送来的开、关门命令，经过内部的继电器和单片机等电气、电子电路逻辑处理后输出开门和使能2路50V交流电压，2路50V交流电压控制门控器（DCU）的开、关动作；通过发光二极管显示滑动门、合页门的状态；将门状态信息和机械、电气故障信息记录并通过协议转换器传送给综合监控系统（ISCS）。站台单元控制器与主监视系统（MMS）之间的监测信号是通过总线连接来实现的。每个单元控制器将为主监视系统的逻辑输入模块提供其操作状态（逻辑电平信号）。由主监视系统监测屏蔽门系统的基本操作状态1.2PEDC故障分析及处理自5号线开通以来，已经更换了雍和宫、东单等车站约30个PEDC。目前发现4种常见PEDC故障现象：（1）整侧滑动门无法开、关；（2）ISCS显示“PEDC故障”，但不影响开、关门；（3）ISCS显示“PEDC通道故障”，但不影响开、关门；（4）ISCS显示“CanBus故障”，但不影响开、关门；1.2.1故障1分析及处理故障分析：信号ATC无法开、关整侧滑动门。由于厂家PEDC的控制逻辑电路设计存在疏漏，造成整侧滑动门无法关闭。PEDC是由电源板、逻辑控制电路板、安全继电器、航空插头等组成，已经确认电源板、安全继电器、航空插头等没有质量或安装问题。处理措施：重新启动PEDC或更换PEDC，故障PEDC返厂维修，但返修后的PEDC仍故障频发。1.2.2故障2分析及处理故障分析：发生此故障时，就地控制盒（LCB）、就地控制盘（PSL）可以开、关屏蔽门，ISCS报“PEDC故障”，同时ISCS的PEDC故障显示由绿色变为红色，远程监视设备（PSA）也有故障历史记录显示。处理措施：发生此故障，可以通过将控制电源断电重新启动PEDC，由于西屋PEDC设备不稳定，可以通过敲击振动临时处理，如上述方法无法恢复，应更换PEDC。1.2.3故障3分析及处理故障分析：通道故障指示灯闪烁，ISCS报通道故障。原因是PEDC的单片机故障引起。处理措施：将PEDC断电重新启动，如仍然无法恢复，证明是内部单片机有损坏情况，应及时更换PEDC。1.2.4故障4分析及处理故障分析：数据总线插头松动，影响门控器（DCU）与PEDC间通信。处理措施：逐个检查数据总线插头，主要检查PL7插头，插牢并拧紧。2安全回路故障2.1安全回路简介北京地铁5号线屏蔽门系统的安全回路是由若干行程开关与从动继电器单元的安全继电器线圈串联组成的环行电路，行程开关为滚轮触点的机械式行程开关，相对于目前行业大量采用的非接触式行程开关故障率要高一些。安全回路故障通常是由于行程开关和相关连接器、端子等引起的。2.2安全回路故障分析及处理2.2.1行程开关所引起的安全回路故障分析及处理滑动门和应急门的行程开关进入安全回路，每次滑动门打开、关闭过程中，行程开关都要动作，在每天5点至24点的运营时间内，列车通过次数约280次，所以，锁紧机构内的4个行程开关每天要动作280次。在运营中，行程开关的触点因振动时通时断，但屏蔽门DCU没有监视进入安全回路的行程开关触点的功能，安全回路断开故障发生时，可以使用LCB开关将每道滑动门打手动关门，观察PSL的〃关闭且锁紧”指示灯，若某道滑动门该指示灯亮，表明该道滑动门行程开关等发生故障。但由于这种故障是随机发生的，门体振动导致行程开关振动，有时促使触点恢复正常，加上运营高峰时，行车间隔短，检查整侧24道滑动门，时间不够，经常发生没有检查几道滑动门，下次列车进站，滑动门开关动作时的振动又使行程开关触点恢复正常。针对上述故障，需定期检测行程开关。可采用万用表打电阻挡，表笔接行程开关的常开触点，用拇指搬动滚轮，滚轮动作后电阻应为0或小于0.10，反复搬动滚轮，如出现滚轮动作后电阻无穷大应更换行程开关。针对安全回路故障持续时间短，门体动作或振动后即恢复的特点，研制了信号开、关门模拟装置，在夜间停运后，使用站台屏蔽门通号命令模拟装置反复开、关滑动门，当滑动门关闭后安全回路没有接通，即停止发送开、关门命令。2.2.2DCU主板、连接器所引起的安全回路故障分析及处理每道滑动门门机内安装有DCU主板。安全回路的电源为直流60V，送到距离屏蔽门设备间最远的滑动门门机主板上，串联120个行程开关的常开触点后，此电压送入屏蔽门设备间内PSC的从动继电器单元的安全继电器线圈，从动继电器单元向ATC设备发送〃关闭且锁紧”命令。使用过程中，发现主板上PL14和PL15连接器有时松动或个别插针松动，造成安全回路断开，故障发生时，ISCS和PSA没有故障门的任何记录。行程开关的固定螺钉松动，行程开关调整不当均可造成所有滑动门、应急门关闭且锁紧后，安全回路为低电平。应紧固插针，必要时将所有插头重新安装，调整行程开关，保证安全回路工作正常。3驱动电源故障3.1驱动电源简介全高屏蔽门使用的驱动电源为在线式不间断电源UPS，即由市电交流380V给驱动电源的PK柜供电，PK柜将380V交流电变为直流电，同时给2组蓄电池充电，1组为蓄电池柜内的270V蓄电池组充电，另1组为PK功率模块内的135V蓄电池组充电，整流的直流电压输入给逆变器，输出380V的工频交流电。当市电失电时，蓄电池投入工作，为逆变器提供应急直流电压。PK的逆变器是一直工作的。旁路柜的作用是当逆变器系统出现故障时，断开逆变的相关电路，将市电直接投入到电源控制柜（PDP），此时的PDPT作电压、频率与车站高压供电机房输出380V三相交流电相同。3.2驱动电源故障分析及处理驱动电源故障对行车的影响极大，5号线自开通以来，常见驱动电源故障现象分为以下2种。（1）上、下行信号ATC无法打开、关闭整侧滑动门；“滑动门、应急门关闭锁紧”指示灯亮；门状态指示灯熄灭；设备间内的PSC柜PEDC指示灯显示故障；PDP内的电压表显示0。此时，PK机柜退出工作且旁路柜的市电也没有旁路，造成UPS无法输出380V三相交流电。（2）驱动电源UPS的单块整流、逆变功率模块发生故障，退出工作。PK机架共安装9个功率模块，经常发生某个功率模块故障退出工作并告警。3.2.1故障1分析及处理故障分析：驱动电源故障造成PDP没有380V交流电输出，单道门的供电单元380V/39.4V变压器没有电流输出，DCU没有投入工作，所以，单道门的LCB模式开关无法打开滑动门，优先级的5个操作只有三角钥匙手动开门可以使用，其余的LCB、综合后备控制盘（IBP）、PSL、信号开门均失效，由于DCU无法工作，所以，门状态指示灯熄灭。发生此故障后应使用万用表检查PDP柜内的+3—Q1和+5—Q1是否有电，检查驱动UPS和旁路柜的馈入、馈出电压，检查ATS的工作位置和电压，检查驱动UPS的PK模块的工作状况和故障指示。逐一检查双电源配电箱、旁路柜、PK柜的馈入和馈出，根据以往的故障记录，旁路柜内ATS的故障率较高，容易出现左右2个空气开关动作不同步的故障，即左边的PK逆变开关断开而右边的市电旁路空气开关没有投上，导致旁路柜没有380V市电输出，造成PDP柜没有380V三相交流电输入。处理措施：应立即将ATS恢复，如ATS损坏，应将旁路空气开关手动合闸，恢复供电，机电人员应现场看护，待停运后更换ATS。3.2.2故障2分析及处理故障分析：厂家设备存在一定缺陷，其逆变过程，是通过几个逆变器并联运行的，而交流电源不像直流电源可以直接并联，逆变器要并联必须同频、同相，若达不到规格要求，输出的初相角不一致，导致电流内部循环，严重时甚至会产生环流。处理措施：进行驱动电源改造，将市电380V直接接入PDP电源柜。因为驱动电源和控制电源是1级负荷，市电输入端采用双路供电，即使1路供电故障，另1路也能及时供电，所以，可以将市电经过隔离变压器后直接送到每个门机箱内的三相变压器的输入端子，保证所有滑动门的电动开关门正常。4绝缘故障4.1屏蔽门绝缘简介屏蔽门门体结构的顶部和底部采用绝缘安装，同时在站台装修层下站台边缘敷设绝缘带，实现门体与大地之间的绝缘，避免跨步电压对人体造成伤害。4.2绝缘故障分析及处理根据设计要求，屏蔽门的站台门体的固定门、立柱、滑动门、司机门、端门、应急门等门体的金属部分应使用等电位电缆相互连接，使单侧站台的门体金属部分成为一个大的金属导体且内阻非常小，门机箱的顶部连接的1根走行轨等电位电缆穿过立柱和站台板与端门夕卜侧的走行轨连接，门机箱顶部连接的另1根导线通过线缆桥架到屏蔽门设备间连接该侧的隔离变压器的中性点N端，隔离变压器为角入、星出。5号线开通前，屏蔽门门体与站台板的绝缘不符合要求，门机箱顶部的走行轨等电位连接电缆与走行轨可靠连接，但与门机箱上部没有连接，电缆的端子使用胶带缠绕，即走行轨没有与站台屏蔽门门体等电位，厂家将屏蔽门设备间的隔离变压器的中性点N端使用接地电缆连接屏蔽门设备间的接地箱，这样使得屏蔽门的门体金属部分与走行轨或列车间有约DC30V的电压。但厂家并没有向运营单位说明该设计的更改，移交的图纸中仍然标明走行轨与门体、隔离变压器的中性点N端连接且没有连接接地箱。5号线自开通以来安全运营已有近5年的时间，通过对现有屏蔽门系统进行绝缘参数监测，发现屏蔽门与车站结构之间的绝缘值有下降趋势，绝缘值小于设计要求的0.5MQ，这会对正常候车乘客和正常上下车乘客的安全产生威胁。—般认为绝缘值下降的原因有3点：①车辆上部、底部散发的热量导致绝缘层变软，抗剪强度逐渐下降，温升导致绝缘退化，促使绝缘层的局部破裂；②车站的强电磁污染导致绝缘材料的里面和外表空隙出现放电现象，屡次放电使门体的绝缘性能下降；③地铁地下空间的各种灰尘、有害气体、水分、油滴等加速绝缘层的变质、老化。但5号线的绝缘问题非上述原因引起，开通前即存在该故障，应为安装施工阶段造成或存在设计瑕疵。5号线的绝缘问题发生在2007年开通前后，到目前为止绝缘问题尚未解决。曾经有列车司机反映在一手扶车门，一手扶屏蔽门时有触电感觉；安全员使用轮椅坡道时，曾经发生坡道铝合金在列车与屏蔽门地槛间打火现象。目前采用的补救办法是在门体的站台侧金属部件粘贴绝缘胶带并定期修补、更换，此外再没有更好的解决力'法。宋家庄车站曾经发生绝缘问题导致屏蔽门设备间的隔离变压器的中性点N端与站台屏蔽门门体的连接电缆发热变红并将端子的电工胶木烧毁变形的事故。原因是：屏蔽门的门机箱顶部的连接走行轨的等电位电缆的端子使用胶带缠绕与门机箱绝缘，但等电位电缆在穿过门机箱壳体时，厂家没有在铝合金门机梁、后盖板上打孔并加装塑料护口，而是将电缆从门机后盖板的金属缝隙中穿过，金属板材的毛刺的刮蹭和挤压导致电缆的绝缘层破损，使得等电位线缆的导线与门机箱的金属部分连接，而隔离变压器的中性点N端已经被厂家连接接地箱，导致30V直流电压作用在隔离变压器的中性点N端线缆的导线末端，长时间发热、烧蚀导致端子的电工胶木变形，当有列车进、出车站或停靠时，该线缆即发热，变成红色，同时站台门体的线缆破损处出现打火。将线缆破损处扩孔并绝缘处理后，故障消失。由于破损处线缆与门机梁连接时，隔离变压器的输出三相电流不平衡，曾被认为是隔离变压器故障，几乎拆卸隔离变压器，造成影响地铁运营的重大事故。5结论城市轨道交通站台屏蔽门系统是一项集建筑、机械、电气、自动控制和计算机等多种学科于一体的高科技产品，它与运营息息相关，在日常工作中，必须减少屏蔽门故障的发生。上述针对5号线16座地下车站全高半封闭屏蔽门系统常见故障进行了简述，不难看出，故障多因环境因素与设备老化导致，这就