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地鐵車輛車門安全聯(lián)鎖回路故障判斷方法

文檔作者：高琦文檔來源：中國南車南京浦鎮(zhèn)車輛有限公司動車設(shè)計部		點擊數(shù)：	更新時間： 2020年12月02日
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溲 聵蔥 溷爨 套 蠢 棗萎 謄
地鐵車輛車門安塋聯(lián)鎖回路故H|~l斷方法
高 琦
(中國南車南京浦鎮(zhèn)車輛有限公司動車設(shè)計部，210(}31，南京∥工程師)
摘要針對地鐵車輛運營過程中，車門安全聯(lián)鎖回路經(jīng)常
發(fā)生故障且故障不易排查的情況，提出一種基于多點采集判
斷車門安全聯(lián)鎖回路故障點的方案。詳細介紹了如何利用
多點采集來判斷故障點以及該方法的應(yīng)用情況。經(jīng)實際運
用表明，該方法能快速有效地判斷車門安全聯(lián)鎖回路故障
點，幫助維護人員查明故障原因、排除故障。
關(guān)鍵詞地鐵車輛；車門；安全聯(lián)鎖回路；故障
中圖分類號U 231．7；U 270．38 6
Diagnosis M ethod of Door Safety Interlock Circuit Fault in
M etro Vehicle
Gao Qi
Abstract Aiming at the frequent faults in metro door safe—
ty interlock circuit during the daily operation，and the difficulties
in fault clearing，a way of multi—point collection is
adopted to judge the location of door safety interlock circuit
fault．The usage of this method to detect the safety inter—
lock circuit fault and the condition of application are intro—
duced in detail．The practical application shows that this
method call effectively judge the location of door safety in—
terlock circuit fault，helping the maintainers to identify the
causes of the malfunctions and shoot the troubles timely．
Key words metro vehicle；door；safety interlock circuit；
fault
Author’s address EMUS Design Dept．，CSR Nanjing
Puzhen Co．，Ltd．，210031，Nanjing，China
在地鐵車輛中，車門系統(tǒng)是一個非常關(guān)鍵、復(fù)
雜，同時也是涉及安全的系統(tǒng)。地鐵車輛的車門數(shù)
量多，操作頻繁，通常1列6輛編組的列車，有6()個
客室車門，運營過程中平均每2 min就要開關(guān)門一
次 ]。而車門的狀態(tài)關(guān)系到列車牽引和制動的實
施，車站上靜止的列車如車門沒有全部關(guān)閉，就無法
起動。所以，在車輛電路設(shè)計時，都會設(shè)置車門安全
聯(lián)鎖回路，用來監(jiān)控所有車門的狀態(tài)，同時將車門狀
態(tài)送給ATC(列車自動控制)系統(tǒng)，以保證車輛的安
全和正常運營。但是，因為該連鎖回路所串觸點數(shù)
· 1 38 ·
量較多，車門使用非常頻繁，同時也因為該回路的正
常工作關(guān)系到列車的正常運行，所以一旦發(fā)生故障
就需要快速準確地排查出故障點，并解決故障。
1 車門安全聯(lián)鎖回路
車門安全聯(lián)鎖回路一般分為左右兩路，通過單
個車門自身的門關(guān)閉觸點和緊急解鎖觸點，將單側(cè)
的車門全關(guān)閉狀態(tài)串聯(lián)，并通過繼電器來表達(如圖
1所示)。
門
注：EDCu一主電子門控制單元：I3、I5一接口名稱
圖I 單個車門安全聯(lián)鎖回路不意圖
圖1中DCOS為單門隔離開關(guān)，EUS為緊急解
鎖開關(guān)，DCLS為門關(guān)閉限位開關(guān)。上述開關(guān)的一
對觸點串入門安全聯(lián)鎖回路，另外一對觸點則接到
EDcu；EDCU根據(jù)該對觸點的狀態(tài)來確定門的狀
態(tài)。同一側(cè)車門的上述觸點全部串聯(lián)起來，最終激
活車輛的一個車門安全聯(lián)鎖回路繼電器。當某一側(cè)
所有相應(yīng)的客室門全部關(guān)好，車門安全聯(lián)鎖回路閉
合，則該側(cè)的車門安全聯(lián)鎖回路繼電器得電。當某
一側(cè)有任意一扇車門打開或被緊急解鎖時，該側(cè)車
門安全聯(lián)鎖繼電器立即失電，并通過指示燈提示司
機，同時在司機顯示屏上也會有相應(yīng)顯示。
只有當所有車門安全聯(lián)鎖環(huán)路閉合，所有車門
安全聯(lián)鎖繼電器得電時，列車才能起動。
在ATP(列車自動保護)正常的情況下，列車運
行時當車門安全聯(lián)鎖環(huán)路斷開，車門安全聯(lián)鎖繼電
．． ．． i ii i i曩 曩≮ ≤ 廁 臻
器失電時，會觸發(fā)緊急制動。
如有單個車門故障，安全聯(lián)鎖回路無法貫通，在
確保車門關(guān)閉的情況下，可以操作單門隔離開關(guān)，旁
路單個車門的狀態(tài)，以保證車門安全聯(lián)鎖環(huán)路的閉
合，實現(xiàn)安全聯(lián)鎖。
1客室門
l隔離
客室門
關(guān)且鎖好
客室門
緊急解鎖
DC 110 M
緊急疏散
門關(guān)好
l客室門
l隔離
客室門
關(guān)且鎖好
客室門
緊急解鎖
DC 110、
前單元右
側(cè)1O個門
后單元左
側(cè)10個門
2 安全聯(lián)鎖回路故障判斷方法
前單元左
側(cè)1O個門
后單元右
側(cè)1O個門 左
側(cè)
門
關(guān)
圖2為車門安全聯(lián)鎖回路的組成框圖及車門聯(lián)
鎖信號在列車各系統(tǒng)中的應(yīng)用。從圖2可以看到，
ATP、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)、車輛駕駛控制等都需要
使用該安全聯(lián)鎖信號。
注：TCMS一列車監(jiān)控管理系統(tǒng)
圖2 車門安全聯(lián)鎖回路邏輯圖
2．1 門體本身安全回路的故障判斷
從圖1中可以看出，EDCU會從車門安全聯(lián)鎖
回路接收來自I3和I5的信號。其中，I3為安全互
鎖回路輸入端信號，I5為安全互鎖回路輸出端信
號。根據(jù)DCos、EUS、DCLS的閉合情況可以分析
出I3和I5有以下3種情況：
1)當門被隔離時，安全互鎖回路通，I3和I5的
電平狀態(tài)應(yīng)該相同；
2)當門未隔離，未操作緊急解鎖，且門關(guān)到位，
I3和I5的電平狀態(tài)應(yīng)該相同；
3)當門未隔離，操作了緊急解鎖或者門未關(guān)到
位，I5應(yīng)始終為低電平。
以上3種情況為車門安全聯(lián)鎖回路未出現(xiàn)異常
情況下，I3和I5應(yīng)該出現(xiàn)的狀態(tài)；如果I3和I5出
現(xiàn)其他的狀態(tài)，可以認為是單扇門的安全聯(lián)鎖回路
狀態(tài)異常。
現(xiàn)參照圖1詳細說明EDCU如何根據(jù)DCOS、
EUS、DCLS的閉合情況來確定I3和I5對應(yīng)的狀
態(tài)，具體見表1。
表1 門體安全聯(lián)鎖回路故障判斷
在表1中：
a)為DCOS打到隔離位(觸點1—2閉合，觸點
3—4斷開)，該門隔離，EUS和DCLS相當于被旁
路，所以不用考慮EUS和DCLS的狀態(tài)，此時I3和
I5的狀態(tài)應(yīng)當一致。
b)為正常的關(guān)到位且鎖到位(DCLS觸點1—2
閉合，觸點3—4斷開)，沒操作緊急解鎖(EUS觸點
1—2閉合，觸點3—4斷開)，未隔離的狀態(tài)(DCOS
觸點1—2斷開，觸點3—4閉合)，此時I3和I5的
狀態(tài)應(yīng)當一致
c)又分3種情況：① 在車門未隔離的狀態(tài)下
(DCOS觸點1—2斷開，觸點3—4閉合)，未關(guān)到位
· 1 39 ·
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(DCLS觸點1—2斷開，觸點3—4閉合)，操作了緊
急解鎖(Eus觸點1—2斷開，觸點3—4閉合)；②
在車門未隔離的狀態(tài)下既關(guān)到位也操作了緊急解
鎖；③ 在車門未隔離的狀態(tài)下即未關(guān)到位又未操
作緊急解鎖。在這3種情況下，無論I3為何狀態(tài)，
I5應(yīng)始終為低電平。
對于EDCU來說，DCOS、EUS、DCLS不同狀
態(tài)的組合，I3和I5所表現(xiàn)出來的狀態(tài)是確定的，如
果出現(xiàn)不符合上述a)、b)、c)3種情況的其他情況
時，則可以判定該扇門的“安全聯(lián)鎖回路”狀態(tài)異常。
需要注意的是，上述功能的實現(xiàn)是建立在I3為
輸入，I5為輸出的基礎(chǔ)上。但是鑒于地鐵車輛設(shè)計
的對稱性，安全聯(lián)鎖回路會出現(xiàn)前半列車I3為輸
入、I5為輸出，后半列車變成I3為輸出、I5為輸入
的情況。司機室換端后，情況則相反。所以，對于整
列車而言，如果要實現(xiàn)上述功能，門控器還需要知道
本端司機室和對端司機室激活信號，用于判斷當前
處于激活端的司機室是哪一個；EDCU根據(jù)具體的
司機室激活情況，再結(jié)合自身所在車輛的位置來判
斷當前門應(yīng)該采用“I3輸入，I5輸出”還是“I3輸出，
I5輸入”。司機室激活信號和車輛位置信號可以通
過TCMS送到每輛車的主門控器，再由主門控器送
到各個車門的門控器。
狀態(tài)異常的判斷可以通過EDCU的軟件來實
現(xiàn)。每個門控器將判斷后的結(jié)果通過內(nèi)網(wǎng)送給每輛
車的主門控器，然后在主門控器傳送給TCMS的
MVB(多功能車輛總線)數(shù)據(jù)流中增加“安全互鎖回
路故障位”，告知TCMS相應(yīng)車門安全互鎖回路的
狀態(tài)；TCMS將收到的信息在司機室人機接口
(HMI)上顯示，使司機或維護人員能夠及時方便地
排查故障。
2．2 f-I體之間的安全回路故障判斷
因為安全聯(lián)鎖回路是將所有車門的狀態(tài)串聯(lián)在
一起，除了對車門本身安全回路的故障檢測外，門體
之間的回路也可能發(fā)生故障，如斷線或者連接器松
動等都有可能造成門體間聯(lián)鎖回路發(fā)生故障。
兩個門體間的故障，可以通過TCMS根據(jù)每個
門控器反饋的安全聯(lián)鎖回路的輸入I3和輸出I5(或
者相反)的狀態(tài)來進行判定。
1)正常狀態(tài)下，前一節(jié)車門的安全聯(lián)鎖回路的
輸出端的狀態(tài)應(yīng)與后一節(jié)車門的安全聯(lián)鎖回路輸入
端狀態(tài)相同，如果不同則認為門體間的安全聯(lián)鎖回
路狀態(tài)異常。
· 1 40 ·
2)當有一個EDCU斷電或者出現(xiàn)通信故障
時，TCMS已經(jīng)無法獲得該門的安全聯(lián)鎖回路狀態(tài)
信號。在這種情況下，通過故障EDCU的前一節(jié)車
門和后一節(jié)車門來判斷：如果故障EDCU前一節(jié)車
門的安全聯(lián)鎖回路輸出狀態(tài)和故障EDCU后一節(jié)
車門的安全互鎖回路的輸入狀態(tài)不一致，則認為門
體間的安全聯(lián)鎖回路狀態(tài)異常。
圖3為某節(jié)車廂的車門安全聯(lián)鎖回路示意圖，車
廂左右側(cè)各有5扇車門。若LDCU 3通信發(fā)生故障，
此時TCMS檢測到MDCU1的輸出I5和LDCU5的
輸入I3電平狀態(tài)不一致，則可判斷出MDCU1和
LDCU5之間的安全聯(lián)鎖回路存在故障。
因為TCMS畫面顯示的原因，出現(xiàn)上述兩種故
障時，都可以人為地將故障位置設(shè)定在前一節(jié)或者
后一節(jié)車門上，同時提供故障診斷代碼，幫助司機或
維護人員快速識別和排除故障。
前一 右側(cè) 某節(jié)車廂(共10個車門) 乒一節(jié)
：左側(cè) 發(fā)生故障 。i
。注：MDCU-JEfigS：I'~控制單元； ‘
LDCu一從電子門控制單元
圖3 單節(jié)車廂車門安全聯(lián)鎖回路故障示意圖
表2為門體本身的故障，表3為門體之問的
故障。
3 結(jié)語
本文的故障判斷方法在具體的工程項目應(yīng)用上
可能存在差異。
有的項目在門體本身安全回路的故障判斷上，
對于第三種情況(即表1中的c))，因為TCMS未向
門控器發(fā)送司機室激活信號，門控器無法得知當前
是哪一端的司機室處于激活狀態(tài)，從而導(dǎo)致門控器
所檢測的I3和I5狀態(tài)沒有輸入和輸出之分。所以
在第三種情況的故障判斷上，門控器設(shè)置為檢測到
安全互鎖回路I3和I5狀態(tài)均為高電平，則報故障。
因為如果出現(xiàn)第三種情況，此時I3和I5中的一個
必然為低電平，若都為高電平，肯定是有故障發(fā)生。
如果發(fā)現(xiàn)I3、I5中一個為高電平、一個為低電平的
情況，因無法判斷輸出和輸出，所以無法判斷出是否
發(fā)生故障。
期 。 0。0 0 0 0 曩蚤 碧碧謄謄 薯 0薯專圭0 套曩 曩 i 廁
表2 門體本身故障表
I3是否為輸入DCOS狀態(tài) EUS狀態(tài)DCLS狀態(tài) 前一節(jié)車輛輸出電平 后一節(jié)車輛輸人電平 是否故障
在門體之間安全回路的故障判斷上，有一些工
程項目并非完全是由TCMS來處理的，而是由
MDCU來做比較判斷，這樣也能實現(xiàn)故障判斷的功
能。但是，由于不同車輛之問的EDCU是沒有通信
的，所以前一節(jié)車的最后一個EDCU和后一節(jié)車的
第一個EDCU之間的安全聯(lián)鎖回路狀態(tài)是沒辦法
判斷的。如果集中由TCMS來判斷，則不會存在此
問題。
在客流高峰時，車內(nèi)乘客異常擁擠，車門系統(tǒng)頻
繁承受超常工況[3]，這就決定了地鐵車門系統(tǒng)必須
具有高可靠性和高可用性。這個要求以及車輛功能
本身的需求，決定了車門安全聯(lián)鎖回路的存在。車
門安全聯(lián)鎖回路的重要性，決定了對車門安全聯(lián)鎖
(上接第137頁)
隨著全國軌道交通建設(shè)的迅速發(fā)展，本檢測平臺的
推廣應(yīng)用必將帶來顯著的經(jīng)濟效益與社會效益。
參考文獻
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[4] 許晶，郭海龍，董海，等．基于DSP的微弱信號檢測采集系統(tǒng)設(shè)
回路故障點檢測的必要性。本文介紹的基于多點采
集判斷車門安全聯(lián)鎖回路故障點的方案，經(jīng)過實際
運用，確實可以幫助司機或維護人員快速地找到故
障點，并排除故障，給運營和維護帶來了便利。
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