基于靜態(tài)故障樹的地鐵門控系統(tǒng)安全性分析

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針對安好性要求較高的地鐵門控系統(tǒng)，提出一種基于故障樹的安好性分析方法，通過構(gòu)建組件之間的錯誤傳播路徑，轉(zhuǎn)化為靜態(tài)故障樹舉行定性分析，最終確定系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)以提升地鐵門控系統(tǒng)的安好性。

地鐵車門；安好分析；故障樹

1引言

隨著社會經(jīng)濟與科技的快速進展，城鎮(zhèn)化節(jié)奏加快，城市人口數(shù)目增加，城市交通工具面臨巨大挑戰(zhàn)。地鐵因其速度快、容量大的特點成為市民出行的首選交通工具。受環(huán)境因素和自身條件的影響，地鐵車門在高頻次使用過程中輕易產(chǎn)生零部件磨損或電路故障，導致重大安好隱患。本文對地鐵門控系統(tǒng)工作原理和布局舉行了分析，闡述了門控系統(tǒng)各組件之間的關聯(lián)，并將錯誤模型轉(zhuǎn)換為故障樹模型舉行安好性分析。

2城市地鐵門控系統(tǒng)工作原理

門控系統(tǒng)主要包括總控、電氣操縱單元、驅(qū)動裝置單元、傳感器裝置等子系統(tǒng)組成，通過各子系統(tǒng)間的信號傳導執(zhí)行開關門電機的運轉(zhuǎn)、車門系統(tǒng)狀態(tài)檢測、安好養(yǎng)護等操作。

2.1總控單元

總控片面包含多個輸入輸出接口，例如RS232通訊端口與列車操縱系統(tǒng)的總線相連，獲得電力支持，通過接收總線信號操縱門控系統(tǒng)各設備，并實時將各設備狀態(tài)，功能狀態(tài)回傳給總線從而保證門控單元與外部設備數(shù)據(jù)的實時對接；RS485與門控單元其他設備相連，根據(jù)總線信號執(zhí)行車門開啟和關閉等操作。

2.2電氣操縱的單元

電氣操縱單元接收總控發(fā)出的操縱信號并向驅(qū)動單元輸出執(zhí)行信號。列車操縱信號包括開/關門車輛操縱信號、車輛零速信號；執(zhí)行機構(gòu)信號包括門隔離限位開/關、緊急裝置限位開/關和門位置傳感器信號[1]

2.3驅(qū)動電機信號

列車驅(qū)動裝置由電機，傳力螺母，門葉，閉鎖限位開關等組成。當電動機接收門控信號跳轉(zhuǎn)時傳動裝置操縱門翼完成開關門動作。

2.4傳感器

傳感器通過微波或紅外線的方式在車門開啟或關閉時探測障礙物并將信號回傳至總控，尤其是關門時探測，制止乘客被車門夾傷?？偪亟邮招盘柛鶕?jù)系統(tǒng)設定條件發(fā)送相應的信號至電氣操縱單元。

3地鐵門控系統(tǒng)故障分析

地鐵各系統(tǒng)根據(jù)功能和作用可被劃分為8個系統(tǒng)，包括門控系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)、車體系統(tǒng)、走行系統(tǒng)、供風制動系統(tǒng)、電路操縱系統(tǒng)、列控系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)等。根據(jù)北京地鐵運營公司統(tǒng)計的近年來北京地鐵列車故障停車的處境，由車輛理由導致的列車事故的174次故障中，因車門故障造成的達59次，占全體故障數(shù)的33.9%[]?？蛙囬T因其布局的繁雜性與其頻繁的使用率成為保障故障安好運行的關鍵環(huán)節(jié)。

3.1車門常見故障及理由

根據(jù)常見的機械和電子零部件失效形式，常見的故障模式分為如下幾類[2]：

（1）損壞型故障，包括斷裂、擊穿、變形、壓痕等。

（2）松脫型故障，包括松動、脫落等。

（3）失調(diào)性故障，包括電壓過高過低、行程失調(diào)等。

（4）退化型故障，包括奇怪磨損、剝落、老化等。

（5）滲透與堵塞型故障，包括漏水、漏氣、氣阻、滲油等。

（6）性能衰退或功能失效型故障，包括過熱、異響、性能衰減等。

造成客車門失效的理由根本可以分為機械類故障和電器類故障，其中機械類故障主要為機械組件失效或維護不當造成的門鎖失效、車門變形、螺母松動等。地鐵在行進過程中大片面時間處于動態(tài)，列車門反復開關，極易導致車門尺寸變形，咬合不當；在客流顛峰期，乘客對車門的擠壓也極輕易導致車門變形，展現(xiàn)固定裝置松動的處境。電器類故障主要為各操縱或驅(qū)動單元狀態(tài)奇怪導致的如操縱盒失效，門控單元信號奇怪等。

3.2靜態(tài)故障樹建立

故障樹的建立過程往往是一個反復深入、逐步完善的過程。本文采用演繹法，首先需要找到導致頂事情發(fā)生的諸多因素，暫且將這些因素稱為中間事情。在中間事情的根基上再次分析，迭代出更深層次的理由，生成中間事情，直到事情無法再劃分，這些事情就被稱為底事情。結(jié)果再分析這些事情之間的規(guī)律關系，利用相應的規(guī)律門將它們組合成一個整體。

列車門控系統(tǒng)的常見故障為：行程開關故障、傳感器回傳錯誤等。其中電氣操縱單元故障可進一步細化為：門控系統(tǒng)自身組件損壞，物理車門開合錯誤，開關門按鈕失效。引起物理車門開合奇怪的因素可持續(xù)歸納為：驅(qū)動電機失效，門隔離開關失效。驅(qū)動電機包含的故障有：門鎖故障，門葉故障，操縱車門絲桿扭簧組件失效，電機故障。其他不屬于門控系統(tǒng)考慮范圍內(nèi)的組件引發(fā)的故障歸類到其他故障下。

3.3故障樹的定性分析

故障樹定性分析的目的是找出可能引起頂事情發(fā)生的因素，求出故障樹最小割集，預估潛在故障，得出系統(tǒng)安好性最薄弱的地方，以便提升運營和維護方案。擯棄其他故障中包含的諸多因素，列車門控系統(tǒng)最終能夠得到9個最小割集，每個一階最小割集對應故障樹的一個底事情，這些底事情可認定為導致頂事情發(fā)生的主要因素。

3地鐵車門維護建議

3.1調(diào)整地鐵車門布局

調(diào)整地鐵車門布局有利于裁減門體與車體的摩擦，制止門板位置錯位。在調(diào)整門布局時需要對門板弧度舉行科學、合理的測量，實時矯正車門或更換門板。

3.2嚴格操縱門控系統(tǒng)各元件質(zhì)量

在組裝前對元件舉行篩選，保證元件質(zhì)量。同時，在安裝時需要留神安裝手法，留神調(diào)整開關門時行程開關的位置，保證門觸電和開關觸點所處位置恰當。對于絲桿螺母這種機械轉(zhuǎn)動裝置的保養(yǎng)需要定期添加潤滑油，提高轉(zhuǎn)動裝置的動力作用，定期做保養(yǎng)工作以裁減因疏忽保養(yǎng)造成的機械損傷，實時更換零部件制止故障牽扯其他部件導致連鎖故障。

3.3實時更換磨損部件

因地鐵在長期運行中內(nèi)部組件的高頻振動和高頻使用輕易導致部件損失、松動等處境，在處理此類故障時，需要在各級修理中定期更換外觀已破損、復位彈簧失效、出點服飾的行程開關，定期清潔外觀正常的行程開關，重新校