地鐵列車“制動(dòng)待命請(qǐng)求太頻繁”故障邏輯設(shè)計(jì)分析

黎 澍

（廣州地鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)營一中心，廣東廣州 510000）

1 故障邏輯分析

1.1 重點(diǎn)診斷邏輯功能塊說明

（1）復(fù)位優(yōu)先模塊RSFFRES

當(dāng)SET為1，RES為0時(shí)，則輸出端OUT被置位為1。即使SET變?yōu)?，OUT仍然保持置位狀態(tài)。如果RES為1時(shí)，則OUT被復(fù)位，此時(shí)即使SET信號(hào)為1，OUT也一直保持為0，實(shí)現(xiàn)復(fù)位優(yōu)先功能[1]。如圖1所示。

圖1 復(fù)位優(yōu)先模塊RSFFRES

（2） 脈沖信號(hào)發(fā)生功能塊EDGEDET

如果輸入IN檢測(cè)到一個(gè)上升沿信號(hào)，則產(chǎn)生一個(gè)周期為TA的脈沖信號(hào)，其脈沖信號(hào)為一個(gè)尋址周期。在此邏輯設(shè)計(jì)中，一個(gè)尋址周期為32 ms，即脈沖信號(hào)的周期TA=32 ms[2]。此模塊只檢測(cè)到上升沿信號(hào)才能產(chǎn)生脈沖，其他信號(hào)均無效。如圖2所示。

圖2 脈沖信號(hào)發(fā)生功能塊EDGEDET

（3）延時(shí)功能塊DELAYON

如果IN輸入端由0變?yōu)?，則接通將延遲一個(gè)在T輸入端處的時(shí)間間隔。在經(jīng)過T這段時(shí)間之后，OUT輸出端變?yōu)?。廣佛線在“制動(dòng)命令請(qǐng)求太頻繁”的邏輯中，則設(shè)置的是5 s延時(shí)。如圖3所示。

圖3 延時(shí)功能塊DELAYON

圖4 計(jì)數(shù)器功能塊EVENTCNT

（4）計(jì)數(shù)器功能塊EVENTCNT

當(dāng)檢測(cè)到IN輸入端有上升沿信號(hào)時(shí)，則此功能塊記錄一次。當(dāng)在時(shí)間T內(nèi)，功能塊記錄的次數(shù)達(dá)到NUM端所設(shè)置的次數(shù)時(shí)，OUT則輸出為1且一直有效。直到RES為1時(shí)可將OUT復(fù)位。如圖4所示。

1.2 二號(hào)線的故障邏輯分析

根據(jù)“制動(dòng)命令請(qǐng)求信號(hào)”觸發(fā)的邏輯圖（圖5）可知，當(dāng)列車速度大于4 km/h且出現(xiàn)緊制時(shí)，“或”功能塊ERSB12A.OUT則輸出為1，并進(jìn)入“復(fù)位優(yōu)先”的功能塊，使得“或”功能塊ERSB111A.IN1一直保持為1，從而“制動(dòng)命令請(qǐng)求信號(hào)”$AFEBA信號(hào)為1,且一直保持。當(dāng)制動(dòng)命令信號(hào)$BBBA為0時(shí)，可將$AFEBA信號(hào)復(fù)位。

列車速度在4 km/h時(shí)出現(xiàn)緊制信號(hào)后，“制動(dòng)命令請(qǐng)求信號(hào)”由0變1，且經(jīng)過上升沿信號(hào)觸發(fā)診斷模塊EDGEDET后，產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)。若在EDGEDET產(chǎn)生的脈沖信號(hào)周期內(nèi)，緊制信號(hào)立即恢復(fù)為0（在無牽引失效、無牽引超溫、無氣制動(dòng)測(cè)試、無牽引風(fēng)扇監(jiān)控故障、無清掃制動(dòng)、無三相負(fù)載失效的情況下），則ERSB23A會(huì)輸出一個(gè)脈沖信號(hào)[3]。按上述要求，在5 min內(nèi)產(chǎn)生5個(gè)脈沖信號(hào)，則“制動(dòng)待命請(qǐng)求太頻繁”信號(hào)輸出為1。當(dāng)列車處于緊急牽引模式時(shí)，可將“制動(dòng)待命請(qǐng)求太頻繁”信號(hào)復(fù)位。如圖6所示。

根據(jù)邏輯圖，當(dāng)“制動(dòng)待命請(qǐng)求太頻繁”信號(hào)為1后，可導(dǎo)致牽引封鎖并觸發(fā)牽引系統(tǒng)嚴(yán)重故障。如圖7所示。

圖5 制動(dòng)命令請(qǐng)求信號(hào)產(chǎn)生邏輯圖

圖6 制動(dòng)待命請(qǐng)求太頻繁信號(hào)產(chǎn)生邏輯

圖7 牽引系統(tǒng)嚴(yán)重故障產(chǎn)生邏輯

1.3 廣佛線的故障邏輯分析

廣佛線的“制動(dòng)命令請(qǐng)求信號(hào)”觸發(fā)的邏輯與二號(hào)線是一致的，當(dāng)“制動(dòng)命令請(qǐng)求信號(hào)”為1時(shí)，連續(xù)變化緊制信號(hào)的輸出，可產(chǎn)生脈沖信號(hào)。在5min內(nèi)產(chǎn)生5個(gè)脈沖信號(hào)，則“制動(dòng)待命請(qǐng)求太頻繁”信號(hào)輸出為1。當(dāng)列車處于緊急牽引模式時(shí)，可將“制動(dòng)待命請(qǐng)求太頻繁”信號(hào)復(fù)位。當(dāng)“制動(dòng)待命請(qǐng)求太頻繁”信號(hào)為1后，可導(dǎo)致牽引封鎖并觸發(fā)牽引系統(tǒng)嚴(yán)重故障[4]。如圖8所示。

2 二號(hào)線故障模擬情況

二號(hào)線A4車通過模擬列車在列車速度大于4 km/h時(shí)，將方向手柄回零位導(dǎo)致列車緊制。此時(shí)通過推方向手柄來變換緊制信號(hào)的輸出，但無法觸發(fā)制動(dòng)待命請(qǐng)求太頻繁導(dǎo)致牽引封鎖的故障信息[5]。

從監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)來看，雖然制動(dòng)請(qǐng)求信號(hào)經(jīng)過“復(fù)位優(yōu)先”功能塊運(yùn)算后一直保持為1，但其后面通過了脈沖觸發(fā)器功能塊后，產(chǎn)生一個(gè)周期為32 ms的脈沖信號(hào)（由于脈沖信號(hào)周期小于監(jiān)控檢測(cè)周期64 ms，因而無法監(jiān)控到脈沖信號(hào)）。由于無法在32 ms的脈沖信號(hào)周期內(nèi)完成5次緊制信號(hào)的變換，從而無法觸發(fā)“制動(dòng)待命請(qǐng)求太頻繁”信號(hào)。如圖9所示。

圖8 廣佛線的故障觸發(fā)邏輯

3 邏輯診斷設(shè)計(jì)差異性分析

通過對(duì)比二號(hào)線和廣佛線的邏輯設(shè)計(jì)，其差異性主要為當(dāng)列車產(chǎn)生制動(dòng)請(qǐng)求信號(hào)時(shí)，二號(hào)線的設(shè)計(jì)邏輯是將制動(dòng)請(qǐng)求信號(hào)通過上升沿脈沖觸發(fā)模塊，而廣佛線是通過延時(shí)模塊，如圖10所示。

廣佛線列車在4 km/h以上出現(xiàn)緊制時(shí)，“制動(dòng)請(qǐng)求信號(hào)”由于經(jīng)過“復(fù)位優(yōu)先”和“延時(shí)”功能塊的運(yùn)算，使其一直保持為1。當(dāng)人為地操作5次緊制后則觸發(fā)“制動(dòng)待命請(qǐng)求太頻繁”信號(hào)，并最終導(dǎo)致牽引封鎖。

而二號(hào)線的列車在4 km/h以上出現(xiàn)緊制信號(hào)后，“制動(dòng)請(qǐng)求信號(hào)”將由0變1。此時(shí)經(jīng)過脈沖觸發(fā)功能塊運(yùn)算后，產(chǎn)生一個(gè)周期為32 ms的脈沖信號(hào)。在脈沖信號(hào)的32 ms周期內(nèi)時(shí)，若此時(shí)緊制信號(hào)突然消失（要求在無牽引失效、無牽引超溫、無氣制動(dòng)測(cè)試、無牽引風(fēng)扇監(jiān)控故障、無清掃制動(dòng)、無三相負(fù)載失效的情況下），并且5 min內(nèi)連續(xù)出現(xiàn)5次，則可以觸發(fā)“制動(dòng)待命請(qǐng)求太頻繁”信號(hào)。而當(dāng)緊制信號(hào)消失時(shí)，脈沖信號(hào)（周期為32 ms）已經(jīng)消失，無法進(jìn)行“與”輸出運(yùn)算。從而無法觸發(fā)“制動(dòng)待命請(qǐng)求太頻繁”信號(hào)。

4 結(jié)語

通過對(duì)比廣佛線和二號(hào)線列車的“制動(dòng)待命請(qǐng)求太頻繁”的產(chǎn)生邏輯可知，二號(hào)線的邏輯設(shè)計(jì)是在無緊急制動(dòng)、無牽引系統(tǒng)失效、無牽引超溫、無清掃制動(dòng)請(qǐng)求、無牽引風(fēng)扇監(jiān)控故障、無三項(xiàng)負(fù)載故障、氣制動(dòng)測(cè)試的情況下，在5 min內(nèi)連續(xù)檢測(cè)5次氣制動(dòng)請(qǐng)求信號(hào)，VCU就會(huì)認(rèn)為這些氣制動(dòng)請(qǐng)求是非正常的，則會(huì)報(bào)出“制動(dòng)待命請(qǐng)求太頻繁”故障。而上述信號(hào)中任意一個(gè)信號(hào)觸發(fā)情況下，則請(qǐng)求氣制動(dòng)就被認(rèn)為是正常的，不會(huì)觸發(fā)故障。

因此針對(duì)制動(dòng)待命請(qǐng)求太頻繁的故障邏輯設(shè)計(jì)，廣州地鐵二號(hào)線的設(shè)計(jì)方法更具有合理性，可有效地避免非設(shè)備導(dǎo)致的故障，提高地鐵運(yùn)營安全性。

圖9 廣州地鐵二號(hào)線故障模擬情況

圖10 廣州地鐵二號(hào)線和廣佛線的邏輯設(shè)計(jì)差異