CRH5A型動車組制動控制軟件優化方案

孟繁輝，楊 川

(長春軌道客車股份有限公司 鐵路客車開發部，吉林長春130062)

CRH5A型動車組制動控制軟件優化方案

孟繁輝，楊 川

(長春軌道客車股份有限公司 鐵路客車開發部，吉林長春130062)

介紹了CRH5A型動車組制動控制軟件的優化方案，重點闡述了停放制動診斷邏輯、故障分析以及優化方案的論證和試驗。

CRH5A;電動車組;制動控制軟件

CRH5A型電動車組是長春軌道客車股份有限公司250 km/h速度級的主型電動車組，目前在國內投入運營的CRH5A型動車組共計140列車。

根據動車組投入運用近6年的情況統計分析，CRH5A型動車組制動系統故障率低、可靠性較高，但近兩年動車組出現數起運行中誤報施加停放制動導致列車緊急制動停車的故障。為降低制動系統誤報故障對運營秩序的影響，我們對該故障進行了系統分析，并對現有制動控制軟件進行了優化。

1 故障現象及分析

1.1 故障統計

2011年9月～2013年6月期間，CRH5A型動車組共發生因運行中誤報施加停放制動而導致緊急制動停車的故障13起。故障統計見表1。

1.2 故障案例1

(1)故障描述

2012年7月17日鄭州鐵路局擔當的D134次(鄭州—北京西)CRH5039+043動車組，03900車主控，運行至保定到北京西區間，13:12緊急制動停車。機械師將03901車做關門車處理后，14:06開車，停車54 min。

(2)故障檢查

2012年 7月 17日 D134次車組晚進庫后下載CRH503901車TCMS數據和CRH503901車EBCU(電子制動控制單元)故障記錄。

CRH503901車TCMS數據見表2。

表1 誤報施加停放制動導致緊急停車故障統計表

表2 TCMS故障記錄表

CRH503901車EBCU故障記錄見表3。

表3 EBCU故障記錄表

從表2 TCMS和表3 EBCU故障記錄可以看出，CRH503901車出現施加停放制動異常故障前已經出現了MB04B板卡內部通訊故障。

(3)故障結論

造成D134次動車組緊急制動停車的原因是列車運行時CRH503901車EBCU中MB04B板卡和CB09A板卡出現內部CAN通訊故障，導致CRH503901車EBCU誤診斷為施加停放制動，為此斷開安全環路觸發緊急制動停車。

1.3 故障范例2

(1)故障描述

2011年9月24日CRH5047+052車擔當D2004次交路運行，8:18在從太原動車所出庫至太原站途中突發緊急制動停車，ATP報制動試驗失敗，8:24斷蓄電池復位，故障未消除，8:29做大復位故障未消除。

(2)故障檢查

CRH5047A和CRH5052A在9月24日下午17:00到達北京西站，進行TCMS數據下載，發現04701車故障記錄中報MB04B板卡故障，具體情況如表4所示。

表4 故障記錄

對故障車的EBCU進行故障記錄下載，發現04701車EBCU報故障代碼26、27、4A、4D，具體情況如表5所示。

表5 報故障代碼記錄

(3)故障結論

D2004次(047A+052A)，出庫途中緊急制動不緩解停車的最終原因是04701車EBCU報MB04B主板及插頭故障，導致出庫后當速度大于10 km/h時誤檢測到非正常施加停放制動，斷開安全環路，觸發全列車緊急制動。

2 故障原因分析

2.1 停放制動診斷基本原理

EBCU內與停放制動有關的板卡為EB01A板卡、EB02A板卡、MB04B板卡、CB09A板卡。各板卡之間通過EBCU內部的CAN總線進行通訊。其中EB02A板卡用于讀取停放制動隔離塞門狀態;EB01A板卡用于斷開列車緊急制動環路;CB09A板卡用于通訊傳輸，將故障診斷信息送至列車監控系統;MB04B板卡的功能為讀取停放制動壓力傳感器的壓力，同時CAN總線從EB01A板卡獲得停放制動隔離塞門的狀態，最后通過上述信息進行邏輯診斷，如果判斷為運行中施加停放制動則通過CAN總線指令EB01A板卡斷開安全環路施加緊急制動停車以確保列車安全，防止車輪擦傷以及閘片和制動盤高溫、過度磨耗等安全隱患。具體的診斷原理見圖1～圖2。

圖1 EBCU內部診斷邏輯圖

2.2 MB04B板卡試驗臺測試

由于在13起故障中存在多起由于報MB04B板卡故障而導致，為此我們將相關的6塊故障MB04B板卡分別交由兩家公司進行檢測，以確定MB04B板卡是否存成硬件故障。一家公司進行了常溫和高溫下的傳感器壓力測量通道的性能檢測;另一家公司在試驗室進行了常溫、高低溫(+70℃和－40℃)功能測試，包括模擬量輸入、頻率輸入、CAN通訊、電源輸出等測試，見圖3。

圖2 停放制動氣動模塊圖

圖3 測試的板卡圖

電路板測試在通過常溫下的功能測試后、需進行高低溫測試，在圖4標有點的溫度下，都進行了完整的功能測試。

圖4 板卡測試溫度曲線圖

兩家公司檢測結果顯示MB04B板卡不存在硬件故障。送檢的6塊MB04B板卡5塊通過了測試，1塊未通過測試(該板卡速度通道模塊故障，與停放制動無關)。根據上述試驗結果，可以判斷幾起故障中MB04B板卡的故障為可恢復的臨時硬件故障，板卡并沒有真正損壞。

2.3 MB04B板卡插頭檢測

由于在13起故障中還存在多起由于報MB04B板卡插頭松動而導致。為調查故障車插頭是否存在硬件故障，我們聯合其中一家公司共同在北京動車所對CRH5052和CRH5053的故障車MB04B板卡插頭進行了檢查，檢查項目如下:

(1)檢查每個前插里面的插針以及插針和電線的連接情況，沒有發現異常。

(2)檢查了每塊板卡的地址碼，全部正確。

(3)測量每塊板卡的信號，測量過程中嘗試壓拔并晃動前插，整個過程中信號傳輸穩定，連接良好。

檢查結果顯示MB04B板卡插頭狀態良好，沒有發現松動現象。根據上述試驗結果，可以判斷幾起故障中MB04B板卡松動故障為臨時性誤診斷故障，MB04B板卡插頭并非真正松動。

2.4 故障分析結論

經過上述分析，CRH5A型動車組出現13起非正常施加停放制動的故障原因為MB04B板卡出現臨時故障、MB04B板卡誤報插頭松動、MB04B板卡與CB09A板卡內部CAN通訊故障。針對上述3個故障原因，我們對控制軟件邏輯進行了優化。

3 技術解決方案

3.1 停放制動狀態診斷邏輯優化方案

(1)現有診斷邏輯

當滿足以下條件時，停放制動被視為緩解:

圖5 板卡插頭檢查圖

①停放制動壓力大于54 kPa，且

②停放制動壓力傳感器值有效，且

③停放制動未通過截斷塞門隔離或者EB02A板卡無效;

其中停放制動壓力傳感器值有效的判據是:

①壓力傳感器電流值在范圍內;

②MB04B板卡無故障;

③MB04B板卡插頭無松動;

④MB04B和CB09A板卡無CAN通訊故障。

(2)優化方案

由于停放制動壓力傳感器和截斷塞門狀態分別由MB04B和EB02A板卡監控。MB04B和CB09A板卡的內部網絡通訊與判斷停放制動狀態無關。也就是說即使MB04B板卡與CB09A板卡通訊存在故障，也不影響停放制動狀態的診斷。為此在停放制動壓力傳感器值有效的判據中取消MB04B板卡與CB09A板卡通訊故障。

進行此優化后即可以避免當出現MB04B板卡和CB09A板卡通訊故障時導致運行中誤診斷為施加停放制動而緊急制動停車的故障。

3.2 因施加停放制動斷開安全環路邏輯優化

(1)現有控制邏輯

現有CRH5A型動車組制動軟件中因停放制動不緩解斷開安全環路的邏輯如下:

速度信號有效，且速度大于10 km/h，而停放制動狀態診斷為未緩解，且停放制動管路截斷塞門未隔離或者EB02A板卡無效。

(2)優化方案

由于當出現MB04B板卡故障、MB04B插頭松動以及停放制動壓力傳感器故障時，并沒有真實施加停放制動，為此在上述邏輯中增加MB04B板卡故障、MB04B插頭松動和停放制動壓力傳感器故障將不會導致安全環路斷開的邏輯條件。

但為保證安全，由于當出現 MB04B板卡故障、MB04B插頭松動以及停放制動壓力傳感器故障時，EBCU已經不能保證對停放制動狀態進行有效監控。為此在上述3種條件下增加停放制動監控受干擾診斷信息，并且在司機臺屏幕上顯示給司機。司機可以考慮在就近的車站停車時對故障車停放制動進行隔離處理。

4 試驗驗證

進行優化后的制動軟件在現有列車上進行了試裝和試驗，包括單列和重聯車組的靜態試驗及動態試驗。

靜態試驗測試了每輛車的緊急制動壓力、最大常用制動壓力和保持制動壓力，并進行了自動制動試驗、菜單導向制動試驗、備用制動試驗。驗證新版軟件中停放制動狀態和停放制動意外施加導致緊急制動環路斷開的邏輯診斷測試，進行BCU和TCMS之間的通訊測試，驗證相應故障代碼是否會正確的在司機顯示屏上顯示。

動態試驗在20 km/h和60 km/h速度下進行了單組和重聯動車組的最大常用制動停車試驗，包括帶電制動和不帶電制動;單組和重聯動車組的緊急制動停車試驗，包括司機主手柄和備用制動手柄;單組和重聯動車組常用制動中電制動和空氣制動轉換測試;單組和重聯動車組運行中模擬異常施加停放制動，測試緊急制動是否會自動施加，檢測信號見圖6所示。

5 結束語

2013年8～11月，在分別配屬沈陽鐵路局、武漢鐵路局的各2列動車組上安裝了新版制動軟件，運行考核10萬km，新版軟件運用良好，未發生誤報施加停放制動導致緊急制動停車的情況。通過上述制動軟件優化方案及驗證，優化后的控制軟件可徹底消除CRH5A型動車組由于MB04B板卡出現臨時故障、MB04B板卡誤報插頭松動、MB04B板卡與CB09A板卡內部CAN通訊故障導致的誤報運行中施加停放制動而斷開安全環路觸發緊急制動停車的故障，將最大限度降低制動系統故障對運營秩序的影響，大大提高了CRH5A型動車組制動系 統的可靠性。

圖6 測試圖

［1］ 克諾爾車輛設備(蘇州)有限公司.CRH5A型動車組軟件變更建議文件［Z］.2013.

［2］ 克諾爾車輛設備(蘇州)有限公司.CRH5A型動車組軟件驗證報告［Z］.2013.

Optimization Scheme of Brake Control Software for CRH5AEMUs

MENG Fanhui，YANG Chuan
(Railway Passenger Department，Changchun Railway Vehicle Co.，Ltd.，Changchun 130062 Jilin，China)

This paper introduces the optimization scheme of brake control software for CRH5AEMUs，and expounds the parking brake diagnosis logic，the fault analysis and the demonstration and testing of optimization scheme.

CRH5A;EMU;brake control software

U266.2

A

10.3969/j.issn.1008－7842.2015.01.20

1008－7842(2015)01－0087－05

6—)男，高級工程師(

2014－08－26)