1、79中国仪器仪表 CHINA INSTRUMENTATION2023年 第10期USE AND MAINTENANCE 使用与维修轨道交通车辆门控器常见故障维修与维护Rail Transit Vehicle Electronic Door Control Unit Common Fault Repair and Maintenance毛 鲲 杨 浩 杜 峰（北京市地铁运营有限公司运营一分公司，北京 100082）Kun Mao,Hao Yang,Feng Du(Beijing Mass Transit Railway Operation Co.,Limited,Beijing 100044)摘
2、要：近几年，随着地铁的快速发展，尤其是新线开通带动周边人口和商贸区的飞速增长，地铁以安全、准确、快速、便利的特点，成为了城市居民上下班、购物、出行的首选交通工具，客流量逐年递增。在带来较大经济效益的同时，人们也对地铁车辆的正点率有了更高的要求，尤其是工作日早晚高峰期间因客流较大引起的车门故障造成的延误问题日益突出，运营形式不容乐观。通过研究分析发现，门控器故障是车门故障的重要原因之一，对门控器采取有效的维护对策，成为了保障地铁车辆安全运营的重要环节。关键词：轨道交通车辆 故障 门控器 维护Abstract：Over the past few years,as the rapid develop
3、ment of subways has brought about a significant increase in population and commercial activity around new lines that have opened up,subway transportation has become an essential means for commuters to travel to work,shop,and go out during rush hours.With the increasing popularity of subway transport
4、ation comes higher demands on punctuality by commuters due to large traffic volumes causing door failures resulting from malfunctions of doors controllers.This is becoming more problematic with the increased demand for subway transportation during peak working days when there are larger numbers of c
5、ommuters.In order to ensure safe and efficient operation of subway vehicles,it becomes important to take effective measures against door controller failures.Key words：Subway vehicle Faults Door control uint Maintenance收稿日期：2023-06-02作者简介：毛鲲（1982-），男，山东德州，汉族，大学本科，副主任，主要研究方向为轨道交通车辆电器。运营线上使用的车门都有着自己的特点
6、。车门作为地铁车辆的重要部件，其工作情况直接关系到地铁车辆运行的安全性以及效率。随着车门技术的发展，地铁的车门形式分为塞拉门、内藏门、外挂门。但是不论任何形式的车门都已经从曾经风动门转变为现在的电动门。电动门对比过去的风动门更加的人性化，因其可以防止夹人引言近几年地铁发展迅速，随着线路的增加，每条80 CHINA INSTRUMENTATION2023年 第10期使用与维修 USE AND MAINTENANCE的。车门打不开，车门无法关闭，电磁铁动作主要是门控器的MOS管不导通造成；电机过流是门控器编码电路故障造成。为了减少这些故障发生，可制定门控器的维护方案，定期对相应元器件进行预处理。2
7、 维护方案2.1 电路原理分析门控器内部板卡的元器件分布情况，板卡内部主要分为数字电路区、光耦隔离区和模拟电路区域。其中，数字电路区域集成部分比较强，编程的命令全部集中于单片机芯片当中。如果单片机无故障，一般情况下不会发生故障，数字电路区域故障非常低；光耦隔离区是把发光二极管和光敏二极管封装在一起，利用其特性让数字电路和模拟电路之间没有直接的电连接，防止因有电连接而引起干扰，在使用过程中故障率较低；模拟电路区域是最终执行单片机发出命令的区域，车门的电器故障大部分都发生在此区域。由于长时间工作，元器件容易出现发热、过流等情况使元器件性能下降，因此模拟电路区域故障率较高。所以本文主要是在模拟电路区
8、域进行维护。由于地铁列车是在震动、高温、高尘等恶劣环境下运行，元器件的寿命相对于理想环境大幅度降低。经过实际测量发现电容、电阻、电源、MOS管这夹物等情况，而风动门是无法实现此功能的。电动门随着运行时间的不断累积，其故障也越来越多。对电动门故障的原因进行查找、分析影响因素，发现门控器故障是引起车门故障的最大原因之一。门控器作为门驱动中一个重要的核心部件，开关门驱动电机的好坏直接影响到开关门是否正常。故对门控器导致的门故障采取有效的对策，全面提升车辆正点率从而提升运营服务质量尤为迫切，更为重要。本文所述线路已经运营7年，车门的故障率越来越高。如何找到故障原因并解决故障，已经成为检修工作的一个重要
9、课题。本文将通过对门控器的故障分析，并且制定出门控器的维护方法，从而保障地铁列车安全运营。1 主要故障及原理分析通过对历年车门电器故障进行统计和分析，车门电器故障情况可分为：通信故障，电机故障，电源故障，软件故障，关联故障等几部分。其中，车门无法打开，车门无法关闭，电磁铁无动作，车门电机过流是地铁车辆在正线运营时车门最经常发生的典型故障。根据图1所示原理图进行门控器的电器原理分析可知，车门的电器故障大部分都是由门控器故障造成图1 门控器原理图81中国仪器仪表 CHINA INSTRUMENTATION2023年 第10期USE AND MAINTENANCE 使用与维修2.2.2 拆除电容电烙
10、铁温度调至350左右，用其蹭去板背面覆盖在引脚上的三防漆。在拆卸的电解电容的电路板背面焊点处加少许焊锡，两引脚逐个加热，慢慢将器件拆下，务必不能对电路板有任何损伤，如果三防漆在正面将电容粘住，用热风枪在背面吹。8个电解电容全部拆下后，用吸锡器将电路板焊盘残留焊锡去除，待用。（1）工具防静烙铁，吸锡器，焊锡，热风枪，防静电托盘，橡胶手套，物料盒，周转箱等。（2）注意事项这块电路板设计，多数电解电容的焊盘被其他电路借用。它的通断会影响其他电路功能，拆卸电容一定要小心谨慎，放置焊盘损坏，去除焊锡后再对其进行检查。（3）检查每个焊盘过孔都无残留锡。2.2.3 拆除MOS管电烙铁温度调至350左右，用电
11、烙铁蹭去板背面覆盖在引脚上的三防漆。在拆卸的MOS管的电路板背面焊点处加少许焊锡，三个引脚逐个加热，慢慢将器件拆下，同样不能对电路板有任何损伤。5个MOS管全部拆下后，用吸锡器将电路板焊盘残留焊锡去除，待用。（1）工具防静烙铁，吸锡器，焊锡，热风枪，防静电托盘，橡胶手套，物料盒，周转箱等。（2）注意事项拆卸MOS管时务必不能对电路板有任何伤害。（3）检查每个焊盘过孔都无残留锡。2.2.4 拆除电阻由于这些20k电阻涂有三防漆，长期工作温度升高，导致变色，影响性能，所以要把老化变色严重的电阻换掉。（1）工具防静烙铁、吸锡器，焊锡，热风枪，防静电托些元器件出现的。典型故障现象如下：（1）电容故障正
12、常电容值207.4pF。测量电容值为309.1pF时电容值变大，测量电容值为1.36pF时电容坏，测量电容值为196.8pF时电容值变小。电容故障一般分为电容变小或者断路，电容故障会引起板卡中的电压滤波不好使电压不稳，造成电路工作不稳定。（2）电阻故障电阻在发生故障时会变色。电阻在板卡中的作用是限流、压降、以及分压的作用，电阻性能下降直接影响整个电路工作。（3）12V电源模块老化电源模块老化后实际输出电压不平稳，造成板卡供电不稳定。（4）MOS管故障测量击穿的MOS管，其电阻值为0.5。MOS管击穿或者断路，都会造成车门打不开，关不上，以及电磁铁不动作。2.2 维护工作流程根据上述元器件的故障
13、情况，通过清洗、拆解、焊接、喷三防漆等工作对门控器进行维护工作，以确保门控器工作稳定，从而达到降低车门故障目的。为了让工作更加的标准化，根据现场操作情况制作出工艺卡片，主要核心工作有以下几部分：2.2.1 去胶将红圈所示的8个电解电容旁用于固定电容的胶去掉，以方便拆卸；用钳子、一字螺丝刀、刀、镊子等工具。（1）工具一字螺丝刀，剪线钳，镊子，橡胶手套，物料盒，周转箱等。（2）注意事项电解电容可以损坏，但不能损坏电路板以及周围器件。（3）检查电路板上可以有胶残留，待电解电容拆卸后再进行彻底去除。82 CHINA INSTRUMENTATION2023年 第10期使用与维修 USE AND MAIN
14、TENANCE2.3 测试检验门控器所有的维护工作结束后，进行静态检查及试验台功能测试检验，根据工作内容以及实验内容编制了维护记录单便于今后的故障追踪。3 典型案例8D分析随着对门控器工作原理越来越熟悉，对一些故障门控器进行了维修，下面分析一个维修的故障典型案例：（1）基本信息日期：1月18日；运行线路：车辆段到端头折返；运行模式：ATO自动驾驶。（2）小组成立车门维修小组。（3）问题描述015车3号车2门关不上。（4）临时措施此门打到隔离位，拉隔离帘，由工作人员现场维护秩序。到下一站清人后回库处理。（5）根本原因门控器不得电，空开无法闭合。MOS管触发是由U14、U15控制的，开门时Q3、Q
15、2导通；关门时Q1、Q4导通。如图2所示。图2 MOS管触发原理图根据原理图使用万用表沿PCB板上的电机输出一路对电器原件进行逐一测量。主要包括保险F1，电感L1，二极管D1，MOS管Q1、Q2、Q3、Q4，以及用示波器对驱动芯片U15、U14各个管脚的输入情况进行测量。按照电路图逐一测量，量到MOS管Q3、Q4时发现MOS管Q3、Q4两个MOS管的3个管脚之间通路，因此确认管子被击穿损坏。此为故障1。更换MOS管后，门控器可正常送电，此时车门正常开门，但无法关门，关门时门控器报电机开路。此为故障2。继续对门控器进行试验，发现车门在开门过程时没有先盘，橡胶手套，物料盒，周转箱等。（2）注意事项
16、每块电路需要更换的电阻位置、数量不一定，不要有遗漏。（3）检查电阻、电源的焊盘过孔都是畅通的。2.2.5 焊接器件（1）电容的焊接由于8个电解电容，有7个电路板上的封装是一样的；还有两个的外形、尺寸、大小是一样的，需对应安装元件，电路板封装用+标识出电容正极。（2）电阻的焊接正反面都需要焊接，使其焊点牢固、可靠、接触充分、导电良好。（3）电源的焊接紧贴电路板，焊盘过孔透锡充分。1）工具：辅助工具、辅料，包括防静电烙铁、吸锡器，焊锡，热风枪、防静电刷子，防静电托盘，橡胶手套，物料盒，周转箱等。2）注意事项：耐压值过大和正负极接反都会致使电容爆炸。3）检查：A、焊接完成后，检查电容方向。B、电阻无
17、方向，焊接要牢靠、整齐。2.2.6 焊接MOS管MOS管有两种型号焊接时注意位置，焊接完成后将MOS管散热片进行更换。（1）工具防静烙铁，吸锡器，焊锡，热风枪、防静电刷子，防静电托盘，橡胶手套，物料盒，周转箱等。（2）注意事项1）MOS管型号有两种不能焊错位置：Q1、Q2、Q3、Q4型号是460A；Q5型号是9240。2）散热片在安装时注意不能让绝缘漆破损，绝缘漆破损容易使MOS管接地。（3）检查：1）MOS管型号。2）散热片是否有破损。83中国仪器仪表 CHINA INSTRUMENTATION2023年 第10期USE AND MAINTENANCE 使用与维修其中，门控器故障一直在车门故
18、障中占比高，而且一直居高不下，从20152017年无下降趋势。图4 2015年至2017年门控器维保前故障情况4.2 维护后数据统计门控器维护后，通过数据统计，如图5所示，可以看出门控器故障数量明显下降，车门故障总数明显下降。图5 2018年到2022年维保后故障情况通过上述统计可以看出：门控器维护之后，车门故障呈下降趋势，效果显著。5 结论通过把门控器板卡模拟电路部分的电容、电阻、MOS管、电源等元器件进行更换，以及对电路板重新喷涂三防漆，不仅使门控器的工作情况稳定，还可以修旧利废，更加有效地预防了因元器件老化引起的车门打不开、关不上、防挤压等车门故障。同时，也保证了车门机械部分的稳定运行，
19、使车门的故障明显下降，确保车门在车辆运营的时候更加稳定，从而保证地铁安全运营。随着维护经验的不断积累，可以继续更深入了解其他元器件的性能和寿命，进一步使门控器的工作达到更稳定的状态。关门再开门的动作，故判断门控器关门回路仍存在故障，继续对电路进行测量，发现U15驱动芯片在关门过程中LO端有输出，波形为如图3所示。图3 L0端输出波形图同时SD端为高电平，所以初步判断U15驱动芯片有问题，进行更换后发现故障仍然存在。对电路继续检查发现，U15的LO端给MOS管Q4的G极输出高电平，但是Q4的G极与R39之间断路，导致Q4的G极和S极之间无电压，使Q4不导通，无法构成关门回路。将U15的G极和R3
20、9之间用短链线焊接后，上车实验功能正常。因为MOS管触发，是由U14、U15驱动芯片交替触发，为确保门控器工作正常，所以预防性更换U14驱动芯片。（6）纠正措施1）更换MOS管Q3、Q4。2）U15的G极和R39之间用短连线焊接。（7）预防措施预防性更换U14、U15驱动芯片。（8）维修效果上述门控器故障是一个比较典型的门控器故障。随着对门控器工作越来越深入，以能够对越来越多的故障门控器进行维修，缓解了门控器坏后只能换新的尴尬局面。4 维护前后的数据对比本文所述线路自开通以来车门故障率一直高居不下。对过去几年的故障统计发现，门控器故障是车门的主要故障，也成为了影响车辆正点运营的主要因素。为了降低车门故障、保障车辆正点运营，对该线路列车全部门控器进行了维护。4.1 维护前数据统计门控器维护前对故障进行统计及分析如图4所示，分析结果表明车门故障在总故障中占比非常高。
