林立春

（青島歐特美交通裝備有限公司，山東 青島 266101）

1 前言

隨著城市人口流動越來越迅速，道路交通也得到快速發(fā)展，城軌車輛有效的克服了交通擁堵狀況，而車門系統(tǒng)是列車的重要組成部分。在地鐵站間距較短的情況下，經(jīng)常開關車門，車門的控制系統(tǒng)和傳動機構處于高負荷工作狀態(tài)，極易發(fā)生故障。車門的故障率不僅取決于配件制造精度和性能穩(wěn)定性，在高頻率的工作狀態(tài)下，零件的實際使用壽命和理論壽命周期都被打破，導致零件在接近壽命周期時，不能及時修理或更換，為整個車門系統(tǒng)留下安全隱患。另外，在各級維修中，不對系統(tǒng)的主要部件進行可靠性分析，就不能準確的進行維修更換保養(yǎng)。由于車門控制系統(tǒng)元器件的穩(wěn)定性和可靠性對城市軌道交通車門和車門系統(tǒng)的正常運行有關鍵性影響，因此分析車門系統(tǒng)元器件的壽命和慣量就可以掌握車門系統(tǒng)的失效模式和壽命，采用Go模型對城軌列車車門進行可靠性分析，找出車門故障形成的原因，并根據(jù)傳統(tǒng)的故障樹計算出可靠性、故障率等可靠性指標，對城軌列車車門性能的可靠性進行分析，提出了故障樹的定性分析，并對城軌列車車門進行了可靠性分析，得出了城軌列車車門的失效情況，根據(jù)車門的失效模式和主要控制元件的使用壽命，對車門系統(tǒng)部件的使用壽命和慣性進行了統(tǒng)計分析，提出了提高車門系統(tǒng)服務水平的方法，降低了故障率，降低了非計劃故障對線性運營乘客的影響。

2 列車車門系統(tǒng)概述

城軌列車車門較多，包括客室門、司機室門和列車前端緊急疏散門等。緊急疏散門和司機室門的設計和原理相對簡單，車門數(shù)量少，一般每列車配備四套司機室門和兩套緊急疏散門，所以日常維護較少。每列車中客室門作為乘客上下車的重要通道，車門數(shù)量多，開關門次數(shù)多，是整列車中故障率最高的部件。因此，客室門故障將直接影響城軌列車的正常運行和乘客的安全通行。

城市軌道交通站間距短，需要頻繁開關車門，故障率也相應增加，影響運營安全，如果保養(yǎng)太多，容易造成資源浪費，增加運營成本，所以必須制定合理科學的維護保養(yǎng)周期。在車輛的正常運營過程中，每天車輛入庫和車輛運營前都需要對車門進行開關試驗，確認車門工作正常。如果規(guī)定每天的維護工作內容較多，所有車門的檢查維護工作會占用大量時間，而車輛每天大部分的時間都在運營，過長的維護保養(yǎng)時間會影響車輛的正常運營，所以每天過長維修保養(yǎng)時間是過度的。需要一種可靠并且優(yōu)化后的算法以找到最佳的解決方案。

本文提出了基于城市交通風險的列車車門維修策略，該策略包括引入EDCU模塊作為主要車門子系統(tǒng)，從成本角度評估與EDCU相關的風險，為了延長車門的使用時間，降低車門的故障率，優(yōu)化車門的生命周期，提出了一種車門的使用模式。首先將事故數(shù)據(jù)與Heinrich安全準則進行比較，然后利用Amasa模型確定故障分布，根據(jù)車門系統(tǒng)的結構和數(shù)據(jù)分析，提出了一種預測方法。研究結果可為城市交通車門維護保養(yǎng)周期的確定提供技術支持。

在單目標優(yōu)化循環(huán)的基礎上，以可用性和經(jīng)濟性優(yōu)化為目標，在多功能優(yōu)化的基礎上，通過模糊、多目標和優(yōu)化分析方法，建立了城軌列車車門服務循環(huán)模型，使車門的維護保養(yǎng)與車門狀態(tài)具有一致性。在保證行車安全的前提下，可以達到最大的維修效率。

3 典型故障及原因分析

軌道交通的距離比站臺短。在運行過程中，門始終處于關閉狀態(tài)，這使得車門制動部分容易磨損，從而增加了故障頻率。車門系統(tǒng)失效的原因基本上由車門開關失效等因素決定，考慮到近年來城市交通的發(fā)展，可分為兩類。

3.1 電氣故障

基本上在門控單元、電源、指示燈、電機等位置，這種故障都會影響車輛的正常運營。蘇州地鐵3號線在運營過程中，由于外部信號的異常干擾，門控系統(tǒng)未能及時接收到控制指令，造成車門開關困難。同時，當信號傳輸長時間中斷、電流瞬間增大導致電機運轉中斷時，都會影響車輛的安全性和穩(wěn)定性。另外，每天車輛運營結束后都需要對車體外部進行清洗，在清洗過程中，水可能會進入車體內部，破壞電氣件；在寒冷地區(qū)，車廂內部會形成冷凝水，在潮濕地區(qū)，濕氣較大，這些因素也會導致電氣件的使用壽命降低；同時，繼電器觸點間的接觸電阻在長期使用的情況下會增大，當電阻增大到一定程度，會對電流傳輸產(chǎn)生一定的影響，從而可能導致繼電器故障等，這些因素最終會導致車門控制故障，影響車輛的安全穩(wěn)定運行。

3.2 機械故障

造成這種故障的原因有很多，其中最重要的是車門相關零件因壓縮而變形，或者在生產(chǎn)過程中，由于尺寸誤差大，技術條件不符合要求，因為車門開關頻率高，導致運行過程中出現(xiàn)故障。車門金屬部件的疲勞故障也是導致故障的主要原因。當人流量高峰時，乘客會比較多，車廂內非常擁擠，許多乘客擠靠在車門上，在車輛長時間運營后，車門狀態(tài)會發(fā)生變化，從而導致車門開關門異常，這將阻礙軌道交通的正常運行。

4 車門系統(tǒng)故障統(tǒng)計

車門分析系統(tǒng)在城軌列車上分析車門系統(tǒng)的主要部件故障。根據(jù)歷年車門故障統(tǒng)計數(shù)據(jù)，按車門各部位年平均故障率計算，開關門故障的故障率最高。開關門故障主要由門控器、繼電器、電機、限位開關等故障引起，直接影響列車運行質量。需要注意的是，造成車門故障的主要原因也是門控器、繼電器、電機和限位開關，占全部故障80%以上，外部人為原因和機械參數(shù)故障不在統(tǒng)計范圍內。

可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下、在規(guī)定的時間內完成規(guī)定的功能的能力。這種能力通常指概率值（R）t。這是在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內，元器件(產(chǎn)品)、設備或者系統(tǒng)穩(wěn)定完成功能的程度或性質，產(chǎn)品的失效往往是特定分布函數(shù)的正態(tài)分布、指數(shù)分布、對數(shù)正態(tài)分布、威布爾分布等，這是一個非線性模型。

5 門系統(tǒng)故障數(shù)據(jù)整理

在同一工作模式下，同一設備的故障導致多種故障模式時，同一設備或裝置或多個報警只記錄一次。在多個設備或部件發(fā)生故障的情況下，不可能證明一種故障導致另一種故障，每種故障記錄一個故障。當系統(tǒng)記錄故障和實際維修故障重復時，必須將其與最初報告的故障結合起來進行分析。由獨立故障引起的依賴故障不包括在系統(tǒng)故障中，此類故障被認為不重要的故障，這種認知是為減少分析的復雜性，不是錯誤的認知。

6 結束語

根據(jù)長期故障記錄，采用威布爾資源模型對車門系統(tǒng)關鍵部件進行可靠性分析，提高了安全性、降低了故障率，提高了車門系統(tǒng)部件的使用壽命。在維護保養(yǎng)方面，研究了部分部件更換和修理的可能性。這樣的生命周期分析可以延長車輛的使用壽命，為今后車門的維護保養(yǎng)和有針對性的門系統(tǒng)調查提供數(shù)據(jù)庫，有助于更好地了解車門系統(tǒng)的使用規(guī)律，降低故障率，提高維修針對性，提高工作質量和服務質量。