浅析动车组塞拉门应急保护系统

王洋 智雷勇

摘 要：以CRH380B型动车组为例，剖析由关到位检测模块、障碍检测模块、紧急解锁和隔离模块和安全回路模块组成的塞拉门应急保护系统的控制电路和运行逻辑。找出电控系统关到位行程开关存在的冗余设计失效问题，并提出优化措施，以期提升塞拉门系统稳定性和列车运行安全。

关键词：塞拉门;障碍检测;紧急解锁

中图分类号：U270.386 文献标识码：A

0 前言

当前广泛应用的塞拉门，采用嵌入式门控系统作为控制核心[1]，以电机、电磁阀、电磁铁等作为电控对象，以各类开关信号作为闭环反馈信号，大大提升了侧门系统的安全性和舒适性。兰州交通大学段毅刚的研究结果表示：在充分考虑到各事件的不确定性时，塞拉门系统的失效概率在57.78%～62.96%变化[2]，一定程度上反映出塞拉门的可靠程度比较低，故障率比较高。各类电控设备的使用、以及各类开关信号对塞拉门各机械装置的检测，形成了一个庞大的闭环反馈信号系统，不仅需要满足日常使用功能，还需满足紧急情况下的应急保护功能，这就大大增加了电控系统的复杂性和检修难度，因此电控系统的设计，还需要兼顾电控系统故障的自动检测，提升塞拉门检修效率和故障处理速度，不断提升安全性和舒适性。本文以CRH380B型动车组长客高寒车塞拉门的应急保护系统为例进行分析，并从安全、自检、故障处理等角度，对其提出一些优化措施。

1 塞拉门应急保护系统

动车组塞拉门电控系统由门控器、电磁阀、电磁铁、行程开关、压力开关、按钮等组成[3]，以门控器为控制核心，行程开关、压力开关、按钮等为门控器提供输入信号，门控器输出信号控制电机、电磁阀、电磁铁等。

1.1 门控器的主要输入输出信号装置

门控器的主要输入信号是由一些行程开关、旋钮开关、按钮、敏感边缘和压力开关等装置组成，如表1所示。

门控器的主要输出信号是由一些电磁阀和电磁铁等装置组成，如表2所示。

1.2 塞拉门应急保护系统

塞拉门应急保护系统分为关到位检测模块、障碍检测模块、紧急解锁和隔离模块、安全回路模块等[4]。

1.2.1 门关到位检测[5]

如图1所示，98%关到位行程开关S4与S8采用冗余设计，防止一个异常时影响关门。S4与S8的常闭触点串联后引入门控器的信号输入，只要S4或S8有1个被压下，门控器输入信号就会改变，同时S4和S8分别与门隔离行程开关S2行程两路安全回路，这些充分体现了S4与S8的冗余设计。

1.2.2 紧急解锁电磁铁Y4与车门隔离

如图2所示，紧急情况下需要开门时，首先操作紧急操作按钮S12或紧急操作开关S13（两者为并联关系，二选一即可），然后通过内部把手拉动钢丝绳，拉动主锁解锁装置来实现紧急情况下的车门解锁（主锁和辅助锁）。钢丝绳中间部位被电磁铁组件所截断，将钢丝绳分成两段，两个钢丝绳接口处皆采用销钉孔结构。紧急解锁电磁铁Y4控制销钉伸缩，伸出时插入两个销钉孔中，两部分钢丝绳合为一体可正常解锁;缩回时两个销钉孔中无销钉，两段钢丝绳各自运动互不影响，不可解锁。

紧急解锁电磁铁Y4得电时，拉动插销缩回，两部分钢丝绳相互独立，拉动紧急解锁把手时钢丝绳末端不动无法解锁。紧急解锁电磁铁Y4失电时，插销依靠弹簧力伸出，插入两部分钢丝绳接口的销钉孔中，将两部分钢丝绳合为一体，拉动紧急解锁把手时钢丝绳末端拉动主锁解锁机构转动，采用机械方式将主锁解锁。同时压下紧急解锁行程开关S3，其常闭触点断开，门控器对辅助锁电磁阀供电被常闭触点截断;其常开触点闭合，门控器接收到紧急解锁输入信号，断开辅助锁闭锁电磁阀的供电。

列车在关门时，如站台补偿器无法正常收回，则可先断开QF1，手动将踏板收回，并隔离站台补偿器，踏板隔离行程开关S16被压下，再手动关闭车门，并手动隔离车门，使门隔离行程开关S2被压下。

1.2.3 障碍检测

当车门受到障碍物的阻挡时，门控器有三种相互独立的检测方式：

（1）内敏感边缘和外敏感边缘：两个边缘任何一个发生变形，电阻值即发生变化[6]，则认为有障碍物，障碍检测反应速度快;

（2）电机电流监控：关门过程中如电机的实时电流超过设定值，则认为有障碍物，检测较慢，适用于机械故障造成的障碍，触发行程开关S4或S8后，此障碍检测失效;

（3）门位置监测：通过门位置传感器，将门的运动区域分成多个距离段，如果在给定的时间内门未通过对应的距离段，则认为有障碍物。

1.2.4 安全回路

安全回路的作用是提供给司机室车门安全互锁信号，防止车门未关闭列车就开始行进，防范安全隐患[7]。

如图3所示，安全回路由3条旁路并联而成：

第1条由隔离行程开关S2常开触点1和关到位行程开关S8常开触点串联组成。

第2条由隔离行程开关S2常开触点1和关到位行程开关S4常開触点1串联组成。在异常情况下使用隔离锁时，只要车门关闭到位，压下关到位行程开关S4或S8即可导通回路1或回路2。

第3条由关到位行程开关S4常开触点2、主锁锁到位行程开关S1常闭触点和辅助锁锁到位行程开关常开触点串联组成。其中任何一条回路导通，列车即可正常运行，否则列车无牵引动力输出。

在正常情况下，车门关闭到位，压下关到位行程开关S4;辅助锁闭锁，压下辅助锁锁到位行程开关S5;主锁闭锁，松开主锁锁到位行程开关S1;当以上三者都满足时回路3才导通。

2 存在问题与改进建议

98%关到位行程开关S4和S8采用冗余设计，S4和S8的安装精度要求高，安装调试过程较为复杂，且两者常闭触点串联后接入到门控器输入接口，给安装调试增加了难度。安装时，如S8的位置在关门时不能被压下，工人又疏于调试，则门控系统是无法检测出来的，是有可能带病运行的。正常关门时，如S4正常，即使S8位置异常不被压下，门控器和安全回路也检测不到异常;如S8正常，S4位置异常关门时无法压下，则只有安全回路才能检测出异常，而门控器检测不到;如S4和S8位置都异常时，门控器才能检测出来。

障碍检测功能与S4和S8有关，如S4和S8都异常，电机电流检测障碍功能在门关到位时会有效，造成门难以关上，造成安全隐患。因此从安全的角度和便于安装调试的角度来看，门控器应使用两个输入接口分别接收S4和S8的输入信号，保证冗余功能的有效性和门控系统的安全性。

3 结论

本文以塞拉门的应急保护系统为例，剖析了电控系统关到位检测模块、障碍检测模块、紧急解锁和隔离模块、安全回路模块的控制电路和运行逻辑，从提升列车运行安全性和故障智能自检的角度出发，找出电控系统关到位行程开关存在的冗余设计失效问题。并提出门控器使用两个输入接口接收S4和S8信号的优化措施，不断提升塞拉门系统稳定性和列车安全性。

参考文献：

[1]卜云祥.基于OMAPL138的塞拉门控制器研究[J].计算机与数字工程，2019，47（08）：2080-2085.

[2]段毅刚，齐金平.基于模糊故障树的动车组塞拉门系统可靠性分析[J].模糊系统与数学，2019，33（05）：166-174.

[3]陆敏恂，肖庭林.高速列车电动塞拉门设计[J].现代制造技术与装备，2019，55（02）：31-32.

[4]郭显鹏.电动塞拉门控制系统故障分析与诊断方法初探[J].现代制造技术与装备，2018，54（06）：99+101.

[5]王雪梅，倪文波，李芾.基于DSP的铁道车辆塞拉门状态监测系统[J].计算机测量与控制，2007，15（03）：310-312.

[6]许志泉.CRH380BL型动车组塞拉门故障分析及改进措施[J].上海铁道科技，2015，37（02）：91-93.

[7]陈子卿.高速动车组塞拉门安全环路实现方法研究[J].铁道制造，2016，54（01）：12-13+43+7.