广州地铁二八号线屏蔽门接口设备优化研究

广州地铁二八号线屏蔽门接口设备优化研究

黄奇

广州地铁集团公司广东广州510308

摘要：为保障乘客安全，提供更舒适的车站环境，广州地铁二、八号线车站的站台均设置了屏蔽门设备；屏蔽门由信号系统控制，给出开关门命令，同时信号轨旁ATP采集屏蔽门的状态信息，与列车的运行位置构成安全的逻辑控制关系。近两年二八号线屏蔽门接口设备故障率上升，对运营安全、运行效率以及乘客舒适度产生很大的影响。本文以二八号线屏蔽门系统为研究背景，根据近两年的故障数据，分析产生屏蔽门安全回路故障的原因；提出改进方案和措施，以降低屏蔽门安全回路的故障率，提高设备维护质量，保障地铁安全高效的运营。

关键词：屏蔽门安全回路故障改造

引言：本文根据近两年的故障数据，分析产生屏蔽门安全回路元件18X故障的原因；提出对屏蔽门采集安全回路的技术改造方案，包括克服安全回路闪断信号的改造措施、安全回路电磁锁单元的机械改进以及故障处置方法的优化。

1背景概况

目前二、八号线，指向屏蔽门的元件18X故障时有发生，对运营效率造成了较大的影响。为了改善18X故障的情况，降低屏蔽门采集安全回路故障对运营的影响，本文分析近年来二八号线指向屏蔽门的元件18X的故障情况，分析原因，提出相应的对策、措施，以降低指向屏蔽门安全回路元件18X的故障的发生率，保障地铁安全、高效运营。

2屏蔽门系统原理结构

广州地铁二八号线所使用的站台屏蔽门系统是由列车自动控制系统（LZB700M）进行控制和监控的，下图显示了控制和监控屏蔽门的功能单元：

图1站台屏蔽门监控组成

当列车靠近站台时，PSD的状态在ATP报文中被传到列车，列车在PSD关闭的状态下顺利驶入站台，停稳在停车点预定的ATP停车窗内，此时列车车载单元发出车门车门释放信号打开车门，同时ATO发出“PSD打开”的命令。本文涉及的元件18X报警是发生在屏蔽门状态采集的安全回路。

2.1出现元件18X故障原因

根据笔者对屏蔽门安全回路的测试验证：元件181-189报警代码指向屏蔽门单元，在以下两种情况下会发生元件181-189报警：

当屏蔽门安全回路短时频繁通断（试验时1秒内通断3次），会出现181-189代码；

当屏蔽门安全回路继电器双通道不同步达到100ms以上时，会出现181-189代码。

下面是信号设备与屏蔽门的接口电路图，做进一步分析：

图2信号与屏蔽门采集安全回路接口图

从上图分析，结合厂家给出的报元件181-189代码的情况，总结出以下几方面可能导致元件18X报警的情况：

（1）采集KA2继电器状态的采集回路接点接触不好，或者线路绝缘不良、破皮、接地，导致频繁通断。

（2）采集KA2继电器的采集回路供电异常。

（3）PSD继电器板工作不稳定，双通道不一致。

（4）ATP采集板卡故障或接触不良

（5）表征屏蔽门状态的安全回路或KA2继电器工作不稳定。

2.2出现元件18X故障时会导致列车收不到速度码、紧制，造成影响大

元件18X的报警表征轨旁ATP在屏蔽门应该关好的时候采集到有屏蔽门没有关好的异常状态。此时ATP认为屏蔽门在该关好的时候没有关好，出于安全设计，ATP部不许列车动车，即列车的速度应该为“0”，于是当列车在站台准备动车而未动车时，列车会因收不到速度码而无法动车；当列车在站台附近已经动车了，列车则会紧制，对运营的效率产生很大影响。

3故障统计分析

从2014年至2016年6月，二八号线运营期间，总共发生指向屏蔽门安全回路的元件18X报警共29次，故障原因分为四类：

（1）电磁锁工作不稳定；电磁锁工作不稳定，导致安全回路闪断，触发报警。

（2）屏蔽门施工；故障处理或者作业过程中未能断开安全回路，并致使安全回路闪断，触发报警。

（3）PSD继电器模块故障；PSD继电器模块故障或者工作不稳定，双通道动作不一致，触发报警。

（4）未明原因。暂时未有证据直接指向上述原因。

对于上述四个方面原因，屏蔽门电磁锁占55%，屏蔽门施工作业占10.5%，PSD故障占7%，不明原因占27.5%。PSD故障属于信号设备，占比不高，但是一旦发生，却会导致列车紧制，无法ATO动车，对运营效率影响极大。

4原因分析及措施

通过以上统计分析得出，导致元件18X报警的原因有四大点：电磁锁工作不稳定；屏蔽门施工；PSD继电器模块故障；未明原因。

本文从提高设备维护质量，降低故障对运营影响的角度出发，针对第一、第三点原因进行深入分析，提出应对策略，对于未明原因的部分提出分析判断，需进一步实验分析。

4.1电磁锁工作不稳定

电磁锁属于机械开关，原先的结构，使用时间长了容易出现不稳定状况，对于该问题，在原先结构基础上进行优化改进：

4.1.1门位机构滚轮由机加工式变更为轴承式，降低滚轮磨损量

图3门位机构滚轮改造

4.1.2增强锁舌硬度，改善滚轮压紧力

图4门位机构锁舌增加加强筋

4.2在屏蔽门安全回路加装电容，抵消大部分短时闪断

结合元件18X的产生机制，以及信号系统采集周期，在安全回路加装充放电时间为300ms的电容，可以克服大部分电磁锁工作不稳定带来的短时闪断。

图5门梯侧安全回路串入300ms电容

4.3PSD继电器模块

对故障PSD继电器的检测分析主要结果为继电器接点电阻值异常偏大，统计正常的PSD继电器接点，电阻值均在5Ω以下，故障的PSD继电器电阻值高达几十欧姆。过去两年时间里目前就16年发生两次PSD模块导致的故障，技术资料显示，同类型继电器的寿命为200万次，根据二八号线的运行频次，计算出继电器寿命为16年，满足维修规程的要求。对于故障的两个PSD继电器板件均来自二八延长线的批次，后也计划在延长线和老二号线分别抽样轮换下线，进行检查分析PSD继电器的状况，评估后续是否需要提前轮换维修。针对故障的PSD模块采取送基地检验，更换小继电器的模式维修。

4.4PSD防雷加装电压测试端子

安全回路的采集电源由信号侧电源屏提供，经过屏蔽门方面表征屏蔽门状态的KA2继电器反馈给信号侧PSD模块，因此，60V采集电压的测量对于故障判断非常重要，防雷原本带有测试孔，但是无法固定表笔；屏蔽门故障时偶发的，若需要人为长时间的一直监测电压则不便，加装测试端子之后，表笔可以固定在测试端子上实时监测记录接口电压。

4.5加装安全回路60V电压LED指示

信号侧的屏蔽门安全回路除了ATP本身报警外，无其他的检测手段，对此考虑加装LED指示灯实时反映安全回路送出去以及送回来的60V直流电压情况。如图6，通过发光二级管来指示安全回路送出及返回的60V电压，指示模块采用并联的方式接在安全回路上，LED二级管的亮灯电压被稳压二极管控制在48V，与PSD继电器的有效工作电压一致；同时为防止稳压二极管、发光二极管击穿后将安全回路短路，在发光二极管后面串联了1000Ω的电阻，保障不会短路安全回路。

图6加装LED指示灯模块电路图

5结语：本文通过分析广州地铁二八号线指向屏蔽门安全回路的故障情况，总结分析出导致故障的原因，并提出了以下针对性的措施：安全回路串接电容，抵消短时闪断；施工协调提出作业前断开安全回路的施工建议，减少施工作业带来报警；PSD继电器模块抽样调查，评估在线PSD状况，轮换维修；建立故障处理指引，提高现场人员应急处置能力；加装LED指示模块，实时表征PSD模块的电压情况，提高屏蔽门接口设备的故障处理效率。为降低广州地铁二八号线信号-屏蔽门接口故障起到借鉴作用。

参考文献：

[1]广州市轨道交通二号线工程信号系统技术规格书，2001

[2]城市轨道交通岗位技能培训教材—信号检修工.北京：中国劳动社会保障出版社，2010

[3]广州地铁二号线PSD（屏蔽门）系统设计规格书，2001