城市轨道交通车辆维修工艺与设备报告潘汪洋Word文档格式.docx
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我国目前许多大中型城市都在加速建设城市轨道交通系统。
城市轨道交通系统在城市发展和市民日常生活中正发挥着越来越重要的作用。
在运输过程中车辆除了消耗电能量,还会由于车辆已经零件的设计,材料,工艺和装配等各种原因引起“失效”、“故障”。
当车辆的关键零部件失效时,就意味着车辆处于故障状态,将会对运营安全造成极大的危害。
车辆维修的目的就是不断地修复和更换已经受到损伤的零部件,避免关键零部件的失效,恢复其原有的原始技术状态,以保证城市轨道交通安全,正常的运营。
任何事物的产生、发展和消亡都有它自身的规律。
城市轨道交通车辆每个零部件的设计,制造,运用,损伤以至失效也有它自身的规律。
因此,车辆维修的目的不仅仅是把零部件的损伤修复,而且要研究和掌握损伤产生的原因,发展的规律以及预防失效的方法,从而采取必要的措施,减少失效的发生或减缓损伤的发展速度。
而在城市轨道交通中,客室车门是一个非常重要的零部件。
它在停靠车站时开启,从而让乘客能进入车厢。
而在驶离车站前关闭,从而保障了车辆在区间内的运行安全。
如果车门无法开启或关闭,轻则列车无法在车站办理正常的上下车业务,导致车辆请客退出运营,重则直接危害乘客安全,造成重大人身伤亡事故。
因此,降低车门的故障率在保障城市轨道交通运营安全中就显得尤为关键。
2城市轨道交通客室车门简介
2.1内藏门
开关车门时门翼在车辆侧墙的外档与内护板之间的夹层内移动,传动装置设于车厢内侧车门的顶部,装有导轮的门翼可在导轮上移动并与传动装置的钢丝绳或皮带相接,借助气缸或电动机驱动传动机构,从而使钢丝绳或皮带带动门翼动作。
2.2外挂门
外挂门有时也称为外移门,与内藏门区别在于开关车门时,门翼均处于侧墙的外侧。
外挂门采用模块化设计和安装,门页,车门悬挂机构以及传动机构的部分部件安装于侧墙外侧,电子门控单元和驱动电机装于车体侧墙的内侧。
此外,车门还装有车门关闭行程开关,锁闭行程开关,切除行程开关以及紧急解锁开关。
外挂门由电机带动丝杆传动,丝套在丝杆上的横向移动带动门页在导轨上滑动。
外挂门外观如图所示。
2.3塞拉门
塞拉门主要由门叶、电机、支撑杆、托架组件、车门导轨、传动组件、制动组件、紧急解锁机构、车门旁路机构以及EDCU等组成车门还装有锁闭行程开关,切除开关,紧急解锁开关和EDCU复位开关,实现对车门的电气控制。
2.4三种门的特点对比表
内藏门
外挂门
塞拉门
造型
凹
凸
流线型
可维修性
差
较差
一般
可靠性
高
较高
成本
3塞拉门的基本原理及故障分析
3.1动作原理
这里以上海地铁普遍使用的电控电动塞拉门系统为研究对象。
电控电动塞拉门系统主要包括:
车门悬挂及导向机构、车门驱动装置、左右门页、内外操作装置、紧急入口装置、上部左右部密封胶条(安装于车体)等机械部件,以及电子门控单元、负责检测的各类行程开关、指示灯等。
通常将子部件按照系统功能分为六个子系统,包括承载导向装置、驱动锁闭装置、控制系统、门扇装置、内外操作装置和基础部件。
承载导向机构主要包括底架,丝杆,短导柱支架,长导柱支架,携门架组件,长导柱以及短导柱等。
携门架组件如图3.1所示,由携门架挂架和套筒组成。
为了使门扇具有更高的安装适应性,在携门架组件中设有可调节装置。
携门架挂架和门扇连接,保证门扇与车体外侧面之间的平行度。
挂架设有偏心轮,通过对其进行调整可以改变门扇V形尺寸及门扇与车体外侧面的角度。
塞拉门系统通过安装架与车体连接,长导柱通过3个挂架与安装在承载支架上的短导柱,长短导柱保证了车门门页在平行和垂直于车体侧面方向上的运动。
门页的开关门动作由电子门控器EDCU控制,车门电机驱动通过丝杆螺母副转化为门页的开合动作,其中携门架作用连接门页和丝杆螺母副,使门页平稳运动。
塞拉门系统的电气系统和车门机械操纵机构之间通过电子门控器EDCU连接。
在零速信号有效和收到开门使能信号的前提下,EDCU接收到开门指令后会控制电动机朝开门方向动作(关门过程相反),并将车门的相关状态,如门页位置传感器,电机电流信号,开门力等信号传送给列车控制及诊断系统。
子系统
基本组成部件
承载导向装置
安装架,机架,携门架,挂架,压轮
上下导轨,直线轴承,滚轮摆臂组件,长短导柱
驱动锁闭装置
直线电机,丝杆,螺母组件,丝杆支撑
LS锁闭机构
控制系统
关闭行程开关,切除行程开关,紧急解锁开关,锁闭行程开关
门扇装置
门页,玻璃,定位销,嵌块,缓冲头
内外操作装置
内部解锁操作手柄,内部解锁钢丝绳组件,端部解锁装置,中间解锁组件
外部紧急解锁操作手柄,外部解锁钢丝绳组件
基础部件
防夹橡胶条,密封胶条,蜂鸣器,内外部指示灯,车门切除指示灯,门关好指示灯,接地线
图3.1
3.3塞拉门的故障树
4塞拉门维修工艺瓶颈及改进方法
4.1塞拉门的当前维修方法
车门定期检查的目的是为了检查零件在正常使用中是否损耗,遗失和松动。
上述情况的发生将降低车门的操作性能。
因此需及时采取补救措施。
(1)检查客室门各装配部件的螺钉,要求紧固完好,无松动,防送线标记明显。
如果螺钉松动,那么必须拆除,清洁,再进行紧固,并重新补划防送线。
(2)清洁和检查上下导轨,要求清洁无异物,无变形,丝杠螺母,导柱与轴承间配合良好。
清洁车门拱形板内部,润滑丝杠,导柱和2个携门架中的直线轴承,对上滑道圆弧处、下滑道内侧、平衡压轮周边和门周边胶条进行润滑。
(3)检查车门外观、橡胶条和玻璃窗,要求门叶外观整洁,门叶无变形,损伤,开门后门叶上下部摆出尺寸满足技术要求(左右门叶的摆出距离最大相差±
2mm),玻璃无破损,密封良好,门叶胶条无异常磨损。
定期更换窗玻璃。
(4)检查携门架和丝杆固定处的卡簧挡片、开门缓冲橡胶止挡、要求防松标记无错位,无损坏。
止档无弯曲、无脱位。
(5)检查车门导向螺栓及导向槽,要求相互之间无接触,定位销侧面与定位槽内侧面的间隙尺寸满足技术要求,定位销底面与定位槽底面应满足技术要求、防送标记无错位。
(6)检查开关门动作以及指示灯、蜂鸣器功能,要求指示灯亮,蜂鸣器声音响亮,动作灵活、开关门动作整齐到位。
(7)检查摆臂的滚轮,压轮及携门架上的滚轮,要求滚轮滚动灵活,压轮位置正确,用手基本不能转动
(8)检查清洁门槛条,要求完好无损,安装牢固,无污垢。
检查内门槛条安装是否与周边的地板平齐,否则须重新安装。
定期更换门槛嵌块。
(9)检查车门电路部分以及地线接线牢固,应无松动,无虚接。
电线表面无破损。
(10)检查门控器各插头是否安插到位,通信插头紧固螺栓是否松动。
连接控制线是否紧固良好,无松动。
(11)检查车门切除功能,门灯及DDU状态,要求隔离开关动作,内外红色警告灯亮。
DDU显示车门状态正确。
定期更换门到位开关,隔离开关和紧急解锁开关。
(12)定期更换所有门的密封件,门锁组件,钢丝绳,档销组件,平衡轮组件和摆臂组件的滚轮,左右螺母组件。
4.2瓶颈问题
4.2.1背景介绍
《地铁车门连续两天被挤坏》2011年11月4日
昨日早上8点5分,北京地铁5号线由北向南的列车,车门在北苑北站时被挤坏,故障造成列车停运约15分钟,地铁5号线由北向南全线晚点,部分上班族迟到约半小时。
据了解,前天早上8点左右,地铁5号线由天通苑北开往宋家庄方向的一趟列车行驶至北苑路北站,乘客太多导致车门发生故障,由于工作人员没能当场排除故障,列车同样只好清人后直接回库检修。
两天内连续发生同样故障,北京地铁公司呼吁广大乘客,乘坐地铁时请“按线候车、排队上车、先下后上、快下快上”,并自觉遵守《北京市城市轨道交通安全运营管理办法》,不要挤门、扒门,以免造成车门故障,遇有清人回库车辆时,请配合工作人员疏导,尽快下车,以确保宝贵的列车站停时间,从而保证列车正常的运营秩序。
《上海轨道交通4号线车门被挤坏 殃及4条线换乘》2009-03-06
昨天上班早高峰时间段,轨道交通4号线内圈的一辆列车在西藏南路进站时,因人流较大车厢拥挤致车门损坏无法关闭,事故延误该班次列车运行约10分钟。
由于轨道交通“牵一发而动全身”,所以事故对4号线后续列车及3、6、8号线的换乘都造成了一定影响。
4.2.2瓶颈问题
实际上,在全国各大城市的地铁线路中,由于早晚高峰的客流拥挤,从而导致车门被挤坏,最终只能采取列车清客回库,造成高峰期间乘客大量积压,严重影响运营的事件时有发生。
因此,如果对车门进行针对性的维修,防止车门在运营中因变形过大无法正常开关是一个迫在眉睫的问题。
在当前的对地铁客室车门的维修方法中,主要采取的是普遍性的维修方法,并没有针对个别被挤情况较为严重的车门的针对性的维修。
因此,这或许是当前地铁客室车门维修的瓶颈问题。
4.3改进方法
4.3.1基本思路
根据本人早晚高峰时乘坐地铁的观察,乘客挤压车门的情况主要发生在两个阶段:
(1)关门时。
由于早晚高峰时客流拥挤,个别乘客站在门槛处,在关门动作时,当遇到障碍物时,根据EDCU的指令,车门会试关门数次,夹紧力会随着关门次数的增多逐渐增大。
当多次试关门之后车门依旧无法正常关闭时,车门会完全打开,此时司机需再次按下关门键进行关门动作。
如图所示,由于障碍物的存在,车门在关门时会受到与导轨方向呈一定角度的力F的作用,长此以往,车门会发生变形,最终导致无法正常开关。
(2)车门完全关闭后。
在车门关闭后,由于车厢内十分拥挤,许多乘客会靠在车门上。
此时车门会受到垂直于导轨的力。
如图所示。
长此以往,车门也会因此而发生弯曲变形现象。
针对第一种情况,如果EDCU能够记录下当天车门试关门的次数供维修人员参考,则就可以对试关门次数较多的车门重点检查。
第二种情况,可以在车门和车体的固定点安装压力传感器,将压力传感器采集的数据存储到指定的存储设备上,维修人员在维修前调阅存储设备中压力传感器记录的数据,对压力作用较大,时间作用较长的门进行重点检查。
这两种方案一方面可以降低车门的故障率,保证运营的平稳有序。
另一方面可以增加维修的效率,减少不必要的人力成本。
4.3.2具体方法
第一种方案的操作较为简单,只需对EDCU的工作回路稍加调整,对试关门动作的回路添加计数装置即可。
第二种方案:
根据塞拉门的结构,在车门关闭后,车体上承受车门横向力的部件为主要为长导柱和携门架。
因此,可以在携门架的套筒中安装压力传感器,当车门收到横向切应力时,对应的长导柱与携门架与套筒的连接部位也会受到相应的横向切应力。
此时压力传感器便可记录下其数据。
图4.3.2(a)
图4.3.3(b)压力传感器SolidWorks三维建模图
压力传感器的安装三维建模图如图所示。
采用应变式压力传感器,安装于携门架套筒内侧。
4.3.3方案优缺点分析
优点:
1、可一定程度降低车门的故障率,保障轨道交通运营的平稳有序
2、提高检修效率,减少不必要的人力成本
3、符合当前轨道交通以可靠性为中心的维修(RCM)的理念
缺点:
需对EDCU回路及车门构件加以一定的改造,尤其是需加装压力传感器,先期投入成本较高。
5小结
《维修工艺》这门课学习了8周时间,谈不上对当前轨道交通的维修工艺有多么深入的研究,但至少对当前轨道交通的维修理念,维修制度有了一定的了解。
对当前维修的瓶颈问题有了一定接触,几周后在九亭基地的实习,或许可以对这门课中学到的知识有更深一步的了解。
在选择论文课题的最初阶段,我颇为迷茫,因为一直认真上方宇老师的课,对当前维修过程中的瓶颈问题比较了解,但是相对应的解决策略,我却一无所知。
“维修现场的老师傅都解决不了的事情,难道靠我们几个本科生就解决了?
”我一开始这么想到。
于是我尝试从我最熟悉的车门入手,我经常在上海地铁的故障新闻中听到由于客流拥挤挤坏车门导致请客的案例。
于是我便想,一个车门被挤了1次和一个车门被挤了10次,它们损坏的概率肯定是不一样的。
有什么办法能让维修工人知道哪个车门被挤了几次呢?
我豁然开朗,于是便完成了这篇论文。
从实践中来,到实践中去,或许是这篇论文最最高度的概括吧。
轨道交通的维修工艺没有我想的那么简单,也没有我想的那么复杂。
只要我认真学好理论知识,结合现场,就一定会在维修工艺的瓶颈问题上有所突破。
这次课程论文由于受到考试、课程设计答辩的影响,完成的时间较为紧张,错误之处在所难免,恳请方宇老师指正!
参考文献
[1]陈婧.地铁车辆客室塞拉门运动仿真及安装工艺分析[D].成都:
西南交通大学,2012.
[2]刘萍.基于故障树和模糊Petri网的城轨车辆塞拉门可靠性分析[D].南京:
南京理工大学,2014.
[3]廖爱华.城市轨道交通车辆维修工艺与设备[M].北京:
中国铁道出版社,2013.
[4]文永蓬.城市轨道交通车辆结构与原理[M].上海:
上海工程技术大学.
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