地铁屏蔽门的常见故障_谭铁仁VIP

28 MODERN URBAN TRANSIT 1 / 2013 现代城市轨道交通 设 备 检 修 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2.5 m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1.5 m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50 V交流 电压，2路50 V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 1.2 PEDC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”， 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。 关键词：屏蔽门；故障分析；故障处理 谭铁仁：北京市地铁运营有限公司，高级工程师，北京 100043 29 现代城市轨道交通 1 / 2013 MODERN URBAN TRANSIT 设 备 检 修 但不影响开、关门； (3）ISCS显示“PEDC通道故 障”，但不影响开、关门； (4）I S C S显示“C a n B u s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（L C B）、就地控制盘 （PSL）可以开、关屏蔽门，ISCS 报“P E D C故障”，同时I S C S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0.1 ，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。 2.2.2 DCU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60 V，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P L15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 地铁屏蔽门的常见故障 谭铁仁等 30 MODERN URBAN TRANSIT 1 / 2013 现代城市轨道交通 设 备 检 修 地铁屏蔽门的常见故障 谭铁仁等 在线式不间断电源UPS，即由市电 交流380 V给驱动电源的PK柜供电， PK柜将380 V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270 V蓄电池组充电，另1组 为PK功率模块内的135 V蓄电池组 充电，整流的直流电压输入给逆变 器，输出380 V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PDP工作电压、频 率与车站高压供电机房输出380 V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，P K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380 V三相 交流电。 (2）驱动电源U P S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380 V交流电输出，单道门 的供电单元380 V/39.4 V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+3Q1和+5Q1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、P K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380 V市电输 出，造成PDP柜没有380 V三相交流 电输入。 处理措施：应立即将A T S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380 V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外 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D C30V 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。 31 现代城市轨道交通 1 / 2013 MODERN URBAN TRANSIT 设 备 检 修 地铁屏蔽门的常见故障 谭铁仁等 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0.5 M，这会对正常候车乘客和正常上 下车乘客的安全产生威胁。 一般认为绝缘值下降的原因 有3点：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；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；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办法。 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30 V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， 这就需要制定详细周全的检查与调 试计划，并细心全面地维护和保 养，为乘客出行、地铁运行