城轨车辆车门故障诊断技术研究
发表时间：2019-04-18T15:49:40.687Z 来源：《基层建设》2019年第5期作者：吕会宾马辉
[导读] 摘要：城轨列车在城市的交通体系中占据了十分重要的地位，车辆运行中乘客保护的基础装置就是车门，车门的工作状态决定了列车的安全性与列车的稳定性。

中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛 266111
摘要：城轨列车在城市的交通体系中占据了十分重要的地位，车辆运行中乘客保护的基础装置就是车门，车门的工作状态决定了列车的安全性与列车的稳定性。

车门作为成轨车辆的重要组成，是城市轨道提速的保证，也是乘客安全的保证。

本文将分析城市轨道交通车辆车门的基本组成，分析其结构及原理，了解车门的工作状态，之后分析车门常见的故障，找出故障的成因，最后提出车门故障的诊断技术，对提升城轨车辆的安全性有重要意义。

关键词：城轨车辆；车门；故障诊断；技术
0引言
随着国内经济的不断发展，城市化的进程不断推进，城市的人口也在不断增加，城市轨道交通作为市民的主要出行工具，是城市的基础性交通设施。

城轨车辆的运行速度较快，是一种载客数量极大的交通工具，在很大程度上降低了城市的交通压力，促进了城市经济的快速发展与人们生活水平的提高。

随着乘客要求的不断增加，列车的功能的也在不断增加，车辆的结构也越来越复杂，车门系统也是如此。

城轨车辆运行的安全性在很大程度上由车门系统决定，车门故障在车辆总体故障中所占的比例较大，占据30%以上，严重制约了车辆的安全性能，也对市民的生命安全造成极大的威胁。

所以，应在车门现有故障的基础上，提升故障诊断水平，完善现有的维护体系，保障列车的运行的稳定性与乘客的安全性。

1城轨车辆车门的构成
城轨车辆的车门结构复杂，功能全面。

按驱动原理的差异车门被分为电动车门与气动车门，电动车门的动力来源为交流电机或直流电机，是直接由电路进行驱动的；气动车门的主要动力来源为汽缸，在汽缸的驱动下完成各种开合工作。

城轨车辆车门根据安装位置的差异还可分为外挂门、塞拉门与内藏门。

外挂门主要的安装与设计模式为模块化结构，其中通常车门悬挂机构、传动机构与门页安装在车体外侧，电子驱动部分则通常位于车体内侧。

外挂门除了上述部分，还包含丝杆、螺母、复位开关、行程开关与紧急按钮等结构。

塞拉门涉及形式新型，符合现代化的美学观念。

在车门开启时，车门会自动运行到车箱的外侧，不占据多余空间；在车门关闭时，车门会直接填补车厢入口的空缺，实现自动部位，使车体形成一个统一的平面。

这种设计大大降低了车辆运行中的阻力与噪音，提升了车辆的运行速度与车辆的美观性能。

塞拉门结构复杂，组成众多，通常包含支撑结构、门叶、托架结构、传动机构、制动单元、门控组件与紧急制动组件等。

除此之外，还有复位开关、行程开关与电气控制等独立系统，复位开关（EDCU）负责车门状态的监控，实现对车门的控制与通信。

内藏门也就是对开式滑门，在车门关闭与开启时，门叶的移动空间为车辆的夹层，这个夹层是内饰与车厢组成，不会影响车辆的整体外观结构。

内藏门主要由闭锁结构、门叶、车门引导装置、传动结构、控制单元与电气组件构成。

门叶的连接部分为钢丝绳，左叶直接连接驱动汽缸，钢丝绳与左叶门上部的调整装置连接；右叶门也通过调整装置连接到钢丝绳，并通过钢丝绳调整门叶张紧力的大小。

门叶上的闭锁装置，可以保证车门的安全性，实现在门叶闭合后对门叶锁紧。

内藏门汽缸的前进与后退由中央控制器控制，气缸连接了钢丝绳，在传动机构的作用下实现门叶的开合。

2城轨车辆车门故障及原因分析
城市轨道交通车辆往往速度快，中间站台数量多，车门的开合动作较多，因此车辆车门的磨损严重，故障的频率也较多。

故障表现从简单的反应迟钝，到车门的打开越来越困难，对乘客的安全影响程度也越来越大。

对现有城市轨道交通车辆的车门故障进行统计分析，可以发现车门的的故障原因为：车门结构的故障，车门的结构比较复杂，传动部分也比较精密，因此，造成车门故障的原因也较多，通常包含限位开关故障、控制按钮故障、汽缸驱动故障、门锁机构异常与继电器故障等；车门的控制软件故障，随着车门自动化化程度的不断提高，对软件的要求也越来越高，当前车门的软件故障主要变现为复位开关的控制故障；外部环境的影响，城市轨道交通车辆的运行受到运行环境的影响，车体的变形或地面的振动会影响车辆运行的稳定性，乘客的拥挤与车门的往复碰撞逐渐加深了车门故障的发生；人为因素的影响，城市轨道交通车门主要控制主体为列车司机，司机的操作失误降低了车门的性能，检修维护人员的技能水平与乘客随意破坏控制装置也是导致车门故障的一个方面。

3 城轨车辆车门的故障诊断技术
城轨车辆作为运输量大、速度较快的基础交通设施，车门的开闭程度比较频繁，因此车门的故障频率较大，故障的具体表现形式也多种多样。

一旦车辆车门出现故障，就应结合具体情况，采用合适的手段进行分析排查。

许多故障多出现在列车的运行中，因此对故障诊断的要求也较高。

随着科技的不断进步，各种诊断技术层出不穷，本文将主要介绍贝叶斯网络诊断技术、人工神经网络诊断技术与决策树诊断技术。

（1）贝叶斯网络诊断技术。

它作为图形化概率分析模型，可以用于诊断前故障数据与诊断过程故障数据的概率描述，在采集信息有限时也能实现对故障的定量与定性分析。

贝叶斯网络诊断方法，在复杂系统的现有故障与潜在故障的分析中应用较多，常用来进行不确定性与复杂关系的分析，进而推测出各种故障原因的发生程度。

（2）人工神经网络诊断技术。

人工神经网络诊断技术顾名思义是一种复杂的非线性诊断系统，依靠‘神经元’进行连接而成，集学习、统计、处理、联想与误差等功能与一身，是当前相当先进的诊断技术。

该技术主要用于非线性模拟、系统运行状态的识别与预测推理等方面，它除了具备在系统运行中的在线学习能力，还可以实现离线状态下的自我学习。

神经网络诊断技术在车门的故障诊断中，首先要分析车门故障的基本状态，建立故障模型，之后采用样本训练的方式进行车门故障网络的训练，对网络的阈值与加权值进行优化，然后对比样本判断出故障的分类，诊断的基本程序为：车门故障数据的统计-车门故障特征参数的提取-神经网络的建立-网络参数的训练优化-故障的诊断。

（3）决策树诊断技术通过树形结构实现对数据的集合与分类，将诊断对象根据特征差异划分为不同分支。

决策树诊断技术的理论基
础为信息论原理，通过对样本参数的整合与回归分析实现。

生成决策树的结点就是样本的属性，根据样本属性取值的不同再决定分支的数量。

决策树诊断技术在车门故障的诊断过程中安全可靠，可以通过对车门故障信息的整合，发现故障潜在的规律进而生成车门故障决策树，进而实现对车门故障的分类与判断。

主要流程为：故障数据的整合-决策树算法的应用-根据故障参数进行节点的划分-对比参数进行判断。

4结束语
本文先是分析了城轨车辆车门的基本组成，详细讲解了车门各个组成形式的原理与功能，便于后续的分析。

之后对车门的故障进行分析，从软硬件到客观原因，指出了导致列车故障的成因；最后讲解常见的故障诊断技术，通过对贝叶斯诊断技术、人工神经网络诊断技术与决策树诊断技术的分析，了解了当前先进的车门故障诊断技术。

通过对现有车门故障诊断技术的不断研究分析可以完善现有的检测维护体系，加强对城轨车辆车门的监督，为提升城轨车辆车门的安全性，保障车辆运行的稳定性与乘客的安全提供指引。

5参考文献：
[1]杜亚林，李小英，何劲辉.城轨车辆车门故障诊断技术研究[J].中国设备工程，2018..
[2]倪挺，李钢锋.上海地铁车辆客室车门故障分析与对策[J].电力机车与城轨车辆，2003，26（5）：50-51.
[3]王建兵，朱小娟，浦汉亮.上海地铁车辆客室车门故障原因及整改措施[C].城市轨道交通关键技术论坛暨地铁学术交流会.2010.
[4]邢宗义.城轨列车车门系统及可靠性分析[M].科学出版社，2015.。