时间:2024-04-25
高成龙 连帅
摘 要:地铁车辆司控器是司机操作列车的主要电器,其性能直接影响列车行车安全性及稳定性。
关键词:地铁;司控器;故障;改进措施
司控器是操作列车的主要电器,当车辆运行中出现机械锁卡滞、速动开关失效、机构变形等故障时,会导致司机室换端失效、牵引制动指令丢失、主控手柄不能归零等现象,从而影响车辆运行安全。基于此,本文详细探讨了地铁车辆司控器故障及其改进措施。
一、司控器概述
地铁车辆司控器包含地铁车辆大部分主要操作部件,即主控钥匙、牵引系统控制操作手柄、地铁运行模式选择器等。在地铁车辆正常运行期间,司机先要通过司机钥匙开启主控系统,并将列车运行状态设为“ON”,然后才能使用司控器控制功能。此外,司控器最重要功能部件是模式选择器,包括地铁列车运行的六种操作模式,即自动列车操作(ATO)、编码手动控制(CM)、限制手动前行(RMF)、受限手动倒车(RMR)、清洗模式(WM)、空档停车模式(OFF)。明确司控器主要控制部件及控制功能实现要素,是地铁列车正常运行基本保证,也是影响地铁列车稳定性及安全性的重要因素。
二、地铁车辆司控器故障原因
1、机械锁卡滞。机械锁解锁时,旋转锁芯转动卡滞、旋转阻力大、钥匙插拔不顺畅等,导致司控器无法正常激活。其原因有:①钥匙材质不能满足使用要求,使用中有磨损和弯折,导致钥匙边缘变形、尺寸变化、插拔不顺畅;②钥匙是一个下沉的弹子孔结构,污物在弹子孔内长期积聚,导致弹子动作不灵活,机械锁卡滞,无法解锁;③旋转锁芯和锁体之间有污垢堆积,并且弹子会突出,锁芯会与机械锁表面摩擦,造成一定程度的磨耗,导致锁芯转动阻力增大,解锁时卡滞或无法解锁。
2、联锁机构功能失效。在司控器解锁过程中,联锁机构将动作。若互锁功能失效,在此过程中方向旋钮卡滞或无法转动,司机室将无法换端、驾驶模式无法切换等。其原因是:①联锁杆机构紧固螺栓松动,杆头行程位移,联动机构无法触发,导致互锁功能失效;②联锁杆头与支撑块摩擦力大,弹簧片弹力不足或过紧,导致底槽无法准确、顺畅贴合定位轮,致使方向旋钮卡滞或无法转动。
3、换向卡盘限位片变形。通常,方向旋钮换向卡盘的“断开”限位片和其他档位限位片均位于换向卡盘盘面,换向卡盘能在调速卡盘凹槽中灵活转动。当“断开”限位片变形时,它将阻挡方向旋钮旋转到“断开”位,导致司机室无法换端。
当司控器换向卡盘将主控手柄锁定在“断开”位时,换向卡盘与调速卡盘间设计有不小于0.16mm间隙。当T型手柄受到较大外力时,外力通过调速轴传递到调速卡盘,调速卡盘凹槽下端在换向卡盘“断开”限位片上形成向上作用力。當作用力足够大时,将导致“断开”限位片塑性变形并向上翘起,限位片将与槽内壁摩擦,导致方向旋钮卡滞。
4、速动开关卡滞。司控器主控手柄、方向旋钮、机械锁均配有速动开关,通过凸轮机构旋转触发不同速动开关,完成车辆监控系统对司控器输出信号的采集。当速动开关内部机构卡滞时,导致触点不能正常闭合和断开,列车不能正常换端,致使无法关闭客室车门、丢失指令、车辆牵引失效等。速动开关卡滞原因为:①外壳或动作机构变形;②弹簧力不足;③灰尘颗粒进入速动开关内部。
三、结构改进和维修运用策略
1、改进机械锁结构
①机械锁改为无弹子式结构。为避免机械锁卡滞、磨损和变形等,将原弹子式机械锁更换为无弹子式机械锁。无弹子式机械锁部件包括锁体、锁盖、锁芯、钥匙和滚珠轴承等。
插入钥匙后,可直接转动旋转锁体。锁芯与锁体间采用免维护密封滚珠轴承转动结构,避免原机械锁芯与锁体直接摩擦造成的磨损,能有效提高机械锁使用寿命。机械锁钥匙由SCS13奥氏体不锈钢制成,硬度为HRB85,可防止钥匙在使用中因边缘变形和磨损等而解锁失效。
为验证新型机械锁使用寿命和稳定性,采用计算机控制步进电机,模拟无弹子机械锁开关试验。试验表明,钥匙和机械锁部件完好无损,机械锁开关动作灵活,无卡滞现象。根据线路运营时间和检修需要,机械锁按平均每天20次运行计算,可满足司控器30年设计寿命要求。
②采取防尘设计。为解决灰尘进入机械锁造成的机械卡滞,根据地铁车辆运行环境,采用防尘设计。先在锁体上安装可旋转封盖,当钥匙未插入时,旋转封盖盖住锁芯孔,防止灰尘进入。封盖一端固定在锁体上,另一端设计有用于自锁紧的圆形球头,该方法可用于原弹子式结构或防尘效果差的机械锁。另外,改变锁芯结构。锁芯两侧增加两个防尘通槽,若污物进入锁芯,可直接从两个防尘通槽中排出,达到防尘效果。
2、维修运用策略
1)完善检修规程。根据检修规程,日常检查中对司控器进行功能检查,未规定司控器的维护。为避免联锁件结构松动、失效、换向卡盘变形、速动开关失效等故障,在日常检修维护中增加半年检查,其内容为:①检查换向卡盘,测量调速卡盘与换向卡盘间隙量。若不符合要求,调整微动定位弹簧片前后位置。②转动机械锁钥匙和方向旋钮,检查联锁机构动作是否灵活,是否错位。③手动测试速动开关是否卡滞,并根据接线端子力矩标准紧固速动开关接线,以避免接线松动导致失效。④润滑联锁机构摩擦点、调速卡盘、电位器齿轮、联锁杆和支撑块等位置,确保其正常联动。
2)优化操作指南。规定主控手柄最大操作力,包括将主控手柄从最大制动位置拉到快速制动位置,将主控手柄推到最大牵引位,不允许超过100N,以防换向卡盘变形。当主控手柄锁在“0”位时,操作力不应超过100N,以免损坏司控器内部联锁机构。
3)使用司控器试验台测试其性能。为保证司控器性能稳定、运行灵活,降低上线故障率,研制司控器动态性能试验台。司控器维修后或新司控器装车使用前,应对司控器性能进行预防性测试。试验台由上位机、下位机组成,其中,上位机用于发送和接收命令、处理变量,并将数据显示给用户。下位机包括电源模块、数字量输入输出单元、电位器采集单元等,用于采集数据,与上位机通信,接收命令后将数据发送给上位机。上位机通过RS485与下位机通信。检测时,将司控器接口与测试台接口连接。
试验时,通过操作司控器每个档位,下位机采集各速动开关动作和各级位输出电压等信号,并将其传输到上位机。上位机将存储的标准值与实际传输模拟量比较,计算百分比,并以柱状图形显示牵引力和制动力。若牵引力实际值与标准值相比超差则报警。上位机显示各速动开关是否处于良好状态。
参考文献:
[1]周启虎.地铁车辆司控器故障整改探讨[J].轻工科技,2016(05).
[2]葛兴亮.地铁车辆司控器故障分析及改进措施[J].铁道技术监督,2020(06).9503A640-8D27-4253-8BDA-540047D4493D
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