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标题

天津地铁门控器改进趋势分析

范文

武星宇

摘? 要：根据天津地铁车辆门控器的运营状况，对天津地铁各条线路的车辆门控器进行深度解析，从门控器内部结构和电子元器件入手，对比各条线路车辆门控器的不同之处，分析内部元件特点。并在此基础上，归纳出天津地铁各条线路门控器的改进趋势，为现有门控器优化提供理论依据。

关键词：地铁车辆;门控器;控制电路

中图分类号：U231? ? ? ? ? ? ? ? 文献标志码：A

0 前言

天津地铁已经安全运营14年，现已开通运营了6条线路，形成了贯穿天津的地铁网络。随着地铁线路的增加，车辆结构多样化日益明显，但车门系统一直是故障率最高的系统，其中门控器故障是数量最多、最难预防的故障点。因此，分析各种型号门控器内部结构的分布特性和故障率，总结出门控器内部结构设计优点以及元件选型原则，对降低门控器故障率，提高系统稳定性具有重要意义。

1 门控器简介

天津地铁现有的1、3、6号线车辆门控器属于同一厂家同一系列的门控器，主要由6个部分组成，分别是电源供电电路、电机驱动电路、外部驱动电路、通信电路、中央控制电路、信号输入电路，如图1所示。天津地铁运营14年来，门控器也在不断地改进，故障率也不断下降。从最早的1号线老车门控器，历经1号线更新换代后的门控器和3号线车辆门控器，到最新的6号线门控器，这6大模块内部电路不断更新、改进，但6大模块的位置区域分布基本没有变化。其中对门控器可靠性影响最大的是电源供电电路、中央控制电路和电机驱动电路，下面将对这3大模块逐一进行分析。

2 供电电路分析

供电电源最主要的元件就是电源模块，从表1可以看出厂家在选择电源模块时，在国内主流电源生产厂家中挑选，并在实际运用中确认电源稳定性合格后，就不在更换电源模块品牌型号，这样有利于后期新型号门控器故障跟踪，为门控器设计优化提供稳定的数据收集平台。从应用状况来看，厂家还对单输入双输出的电源形式和备用电源形式进行了实验。经过长期的应用和维修，单输入双输出的电源形式可靠性低，易发生偶发性故障;备用电源形式也并不能提高门控器的可靠性，还使得生产成本和维修成本增加。因此，后期的门控器取消了单输入双输出的电源形式和备用电源形式。

在电源滤波方面，逐渐改善滤波电容设计，提高抗高频干扰和低频干扰的能力，减少电路中的电压波动。并在增加滤波电容的基础上，增加高频扼流圈，滤除共模干扰信号和差模干扰信号，使门控器的抗干扰能力更强。

在稳压方面，通过在控制电路上口增加稳压模块，避免了上电电压不稳对后续电路造成冲击，提高了控制电路的运行可靠性。

3 中央控制电路分析

中央控制电路使用的元器件大部分都是国际大品牌的进口元器件，其更新换代与生产厂家产品更新换代保持一致，其中也考虑到了现场应用的可靠性和成本控制。现有门控器采用的芯片均为美国德州仪器公司生产的DSP芯片。该芯片分为3大系列，2000、5000、6000，2000系列用在机电控制方面;5000系列用在音频通信处理方面;6000系列用在圖像处理方面。64K的2000系列DSP各个系列内部的区别不大，24xx系列和28xx系列，都是针对电机控制，28的寄存器更大，适合更精密的控制。每种型号门控器的中央处理器见表2。

4 电机驱动电路分析

1号线1代门控器采用F740AS搭建的逆变电路，通过IR2136S芯片驱动逆变电路工作。此后天津地铁采购的门控器都采用集成电机驱动器，见表3。该芯片将驱动桥和驱动芯片集成到一个芯片内，这种新型号的集成驱动器增强了门控器的驱动和耐压能力，并新增了温度检测等功能。这种芯片可以垂直于电路板安装，既节省了空间也有效避免了电机驱动时热量传导到主电路板上带来的隐患，减少电机驱动电路温度升高对其他区域元器件的干扰。

5 结论

通过上述分析，总结出以下几点门控器改进方向：

（1）不断提高门控器关键元器件的稳定性，象电源模块和中央控制芯片，尽量使用经过实际运用验证后的元器件。

（2）逐步增加滤波元器件，改善滤波效果。滤波电路是保证门控器稳定性的关键因素，天津地铁现有门控器逐步采用最新的滤波理念。象采用高频扼流圈，提高门控器的抗干扰能力，在重要的芯片或电路之前增加稳压模块，避免输入电压不稳对重要电路造成不良影响。

（3）采用集成化程度高且性能稳定性强的新型元器件。集成化程度高可以减少故障点，新型元器件在提高运行速度的同时，还可以提高可靠性。

参考文献

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