韓志遠(yuǎn),劉克思,李豐輝,陳海嘯,王化新,肖 剛

(中國(guó)鐵路濟(jì)南局集團(tuán)有限公司 青島動(dòng)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(cè)、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(guó)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(dòng)車組客室側(cè)門無(wú)法關(guān)閉時(shí),會(huì)導(dǎo)致動(dòng)車組無(wú)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(lái)降低車門故障率對(duì)保障鐵路運(yùn)輸暢通顯得尤為重要[2]。

本文通過(guò)對(duì)CRH2A動(dòng)車組客室側(cè)門工作原理及驅(qū)動(dòng)汽缸動(dòng)作原理分析,總結(jié)了造成車門關(guān)閉故障的原因。同時(shí)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)檢修經(jīng)驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析,重點(diǎn)對(duì)車門關(guān)閉過(guò)程中存在的風(fēng)險(xiǎn)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(dòng)車組客室側(cè)門采用電控氣動(dòng)多點(diǎn)壓緊密封式側(cè)拉門,主要由承載驅(qū)動(dòng)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(dòng)車組開關(guān)門主要通過(guò)整車邏輯電路對(duì)門系統(tǒng)的電磁閥進(jìn)行邏輯和時(shí)序控制。門機(jī)構(gòu)通過(guò)安裝開到位、關(guān)到位位置限位開關(guān)將門的實(shí)時(shí)狀態(tài)信號(hào)反饋給整車電路[3]。

氣路控制原理采用2個(gè)二位五通電磁閥控制開關(guān)門驅(qū)動(dòng)汽缸和壓緊汽缸;開關(guān)門電磁閥DV11得電時(shí)開門,失電時(shí)關(guān)門;壓緊電磁閥 DV12得電時(shí)壓緊裝置壓緊,失電時(shí)松弛,如圖1所示。

圖1 開關(guān)門原理圖

1.2 驅(qū)動(dòng)汽缸工作原理

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

圖2 驅(qū)動(dòng)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(hào)通過(guò)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(hào),則上報(bào)車門關(guān)閉故障。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢查以及試驗(yàn),分析故障原因主要包括3個(gè)方面。

2.1 風(fēng)壓大小

車門關(guān)門速度由驅(qū)動(dòng)汽缸直接控制,驅(qū)動(dòng)汽缸動(dòng)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(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),在測(cè)試不同供風(fēng)壓力的條件下,對(duì)動(dòng)車組開關(guān)門時(shí)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(dòng)車組關(guān)門時(shí)間 s

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

2.2 調(diào)整螺釘過(guò)緊

由車門汽缸驅(qū)動(dòng)工作原理可知,車門關(guān)門速度除了與動(dòng)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(shí)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(shí),此時(shí)通過(guò)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(guò)緊時(shí),會(huì)導(dǎo)致供風(fēng)風(fēng)量減少,風(fēng)壓降低,影響關(guān)門時(shí)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(guò)緊時(shí),同樣會(huì)導(dǎo)致排風(fēng)速度減慢,導(dǎo)致關(guān)門時(shí)間延長(zhǎng)。

2.3 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)卡滯

如圖3所示,通過(guò)對(duì)故障車門驅(qū)動(dòng)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(huì)形成明顯凸點(diǎn),同時(shí)驅(qū)動(dòng)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(dòng)過(guò)程中當(dāng)活塞軸劃痕部位或凸起部位在經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)汽缸端蓋位置時(shí),摩擦阻力增大,導(dǎo)致活塞無(wú)法順利通過(guò),出現(xiàn)偶發(fā)性卡滯或驅(qū)動(dòng)汽缸漏氣,導(dǎo)致車門關(guān)門時(shí)間延長(zhǎng),報(bào)出故障。

圖3 故障車門驅(qū)動(dòng)汽缸拆解檢查結(jié)果

3 邏輯優(yōu)化

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

(1) 在CRH2A動(dòng)車組車門技術(shù)參數(shù)中,要求動(dòng)車組車門關(guān)閉標(biāo)準(zhǔn)時(shí)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(shí)間。為防止關(guān)門時(shí)間過(guò)長(zhǎng),在現(xiàn)有的3萬(wàn)km車門專項(xiàng)修作業(yè)中在司機(jī)室MON屏上對(duì)開關(guān)門時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn),以此來(lái)判斷關(guān)門時(shí)間是否符合要求[5]。即MON屏關(guān)門試驗(yàn)時(shí)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(shí)間;實(shí)際車門關(guān)閉時(shí)間=按壓關(guān)門按鈕至開到位限位開關(guān)釋放的時(shí)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(shí)間。

通過(guò)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(shí)間并不一致,即汽缸動(dòng)作時(shí)間存在誤差,車門開到位限位開關(guān)釋放最快至最慢時(shí)間相差約3 s。因此,在MON屏開關(guān)門實(shí)驗(yàn)時(shí)間滿足要求的情況下,若汽缸動(dòng)作遲緩也存在一定的機(jī)率導(dǎo)致車門關(guān)門時(shí)間超過(guò)9 s,報(bào)出車門關(guān)閉故障。因此,MON屏關(guān)門試驗(yàn)時(shí)間并不符合實(shí)際車門關(guān)閉時(shí)間,建議將MON屏關(guān)門試驗(yàn)時(shí)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(shí)際車門關(guān)閉時(shí)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(shí)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?cái)嗄骋卉囬T供風(fēng)閥門,此時(shí)車門未動(dòng)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(dòng)車組運(yùn)行中晃動(dòng)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(dòng)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(dòng)壓緊報(bào)警功能,若未壓緊則及時(shí)檢查車門供風(fēng)截?cái)嗳T狀態(tài)。

(3) MON屏關(guān)于開關(guān)門顯示問(wèn)題,網(wǎng)絡(luò)終端通過(guò)采集車門開到位限位開關(guān)觸發(fā)信號(hào),來(lái)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(shí),車門仍然顯示為關(guān)門狀態(tài),此時(shí)關(guān)門指示燈不亮。以安全導(dǎo)向?yàn)樵瓌t,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(duì)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(guò)對(duì)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(dòng)作時(shí)間不一致,存在3 s以內(nèi)的時(shí)間誤差,建議將關(guān)門時(shí)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(duì)走行公里數(shù)較高的動(dòng)車組車門驅(qū)動(dòng)汽缸結(jié)合高級(jí)修對(duì)活塞軸進(jìn)行打磨潤(rùn)滑處理,避免活塞軸表面的凸起部位造成驅(qū)動(dòng)汽缸卡滯,影響關(guān)門時(shí)間;

(3) 建議結(jié)合春秋整修及高級(jí)修后零公里整備作業(yè),檢查車門驅(qū)動(dòng)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(guò)緊導(dǎo)致供風(fēng)風(fēng)壓減小或排風(fēng)速度過(guò)慢引起的車門關(guān)閉故障。

5 結(jié)論

本文通過(guò)分析CRH2A 型動(dòng)車組車門關(guān)閉及車門驅(qū)動(dòng)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(dòng)車組車門關(guān)閉故障存在的風(fēng)險(xiǎn)隱患并提出了邏輯優(yōu)化方案和檢修建議,保障了動(dòng)車組安全運(yùn)營(yíng)。