地鐵列車“制動待命請求太頻繁”故障邏輯設計分析

黎 澍

（廣州地鐵集團有限公司運營一中心，廣東廣州 510000）

1 故障邏輯分析

1.1 重點診斷邏輯功能塊說明

（1）復位優先模塊RSFFRES

當SET為1，RES為0時，則輸出端OUT被置位為1。即使SET變為0，OUT仍然保持置位狀態。如果RES為1時，則OUT被復位，此時即使SET信號為1，OUT也一直保持為0，實現復位優先功能[1]。如圖1所示。

圖1 復位優先模塊RSFFRES

（2） 脈沖信號發生功能塊EDGEDET

如果輸入IN檢測到一個上升沿信號，則產生一個周期為TA的脈沖信號，其脈沖信號為一個尋址周期。在此邏輯設計中，一個尋址周期為32 ms，即脈沖信號的周期TA=32 ms[2]。此模塊只檢測到上升沿信號才能產生脈沖，其他信號均無效。如圖2所示。

圖2 脈沖信號發生功能塊EDGEDET

（3）延時功能塊DELAYON

如果IN輸入端由0變為1，則接通將延遲一個在T輸入端處的時間間隔。在經過T這段時間之后，OUT輸出端變為1。廣佛線在“制動命令請求太頻繁”的邏輯中，則設置的是5 s延時。如圖3所示。

圖3 延時功能塊DELAYON

圖4 計數器功能塊EVENTCNT

（4）計數器功能塊EVENTCNT

當檢測到IN輸入端有上升沿信號時，則此功能塊記錄一次。當在時間T內，功能塊記錄的次數達到NUM端所設置的次數時，OUT則輸出為1且一直有效。直到RES為1時可將OUT復位。如圖4所示。

1.2 二號線的故障邏輯分析

根據“制動命令請求信號”觸發的邏輯圖（圖5）可知，當列車速度大于4 km/h且出現緊制時，“或”功能塊ERSB12A.OUT則輸出為1，并進入“復位優先”的功能塊，使得“或”功能塊ERSB111A.IN1一直保持為1，從而“制動命令請求信號”$AFEBA信號為1,且一直保持。當制動命令信號$BBBA為0時，可將$AFEBA信號復位。

列車速度在4 km/h時出現緊制信號后，“制動命令請求信號”由0變1，且經過上升沿信號觸發診斷模塊EDGEDET后，產生一個脈沖信號。若在EDGEDET產生的脈沖信號周期內，緊制信號立即恢復為0（在無牽引失效、無牽引超溫、無氣制動測試、無牽引風扇監控故障、無清掃制動、無三相負載失效的情況下），則ERSB23A會輸出一個脈沖信號[3]。按上述要求，在5 min內產生5個脈沖信號，則“制動待命請求太頻繁”信號輸出為1。當列車處于緊急牽引模式時，可將“制動待命請求太頻繁”信號復位。如圖6所示。

根據邏輯圖，當“制動待命請求太頻繁”信號為1后，可導致牽引封鎖并觸發牽引系統嚴重故障。如圖7所示。

圖5 制動命令請求信號產生邏輯圖

圖6 制動待命請求太頻繁信號產生邏輯

圖7 牽引系統嚴重故障產生邏輯

1.3 廣佛線的故障邏輯分析

廣佛線的“制動命令請求信號”觸發的邏輯與二號線是一致的，當“制動命令請求信號”為1時，連續變化緊制信號的輸出，可產生脈沖信號。在5min內產生5個脈沖信號，則“制動待命請求太頻繁”信號輸出為1。當列車處于緊急牽引模式時，可將“制動待命請求太頻繁”信號復位。當“制動待命請求太頻繁”信號為1后，可導致牽引封鎖并觸發牽引系統嚴重故障[4]。如圖8所示。

2 二號線故障模擬情況

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

從監控數據來看，雖然制動請求信號經過“復位優先”功能塊運算后一直保持為1，但其后面通過了脈沖觸發器功能塊后，產生一個周期為32 ms的脈沖信號（由于脈沖信號周期小于監控檢測周期64 ms，因而無法監控到脈沖信號）。由于無法在32 ms的脈沖信號周期內完成5次緊制信號的變換，從而無法觸發“制動待命請求太頻繁”信號。如圖9所示。

圖8 廣佛線的故障觸發邏輯

3 邏輯診斷設計差異性分析

通過對比二號線和廣佛線的邏輯設計，其差異性主要為當列車產生制動請求信號時，二號線的設計邏輯是將制動請求信號通過上升沿脈沖觸發模塊，而廣佛線是通過延時模塊，如圖10所示。

廣佛線列車在4 km/h以上出現緊制時，“制動請求信號”由于經過“復位優先”和“延時”功能塊的運算，使其一直保持為1。當人為地操作5次緊制后則觸發“制動待命請求太頻繁”信號，并最終導致牽引封鎖。

而二號線的列車在4 km/h以上出現緊制信號后，“制動請求信號”將由0變1。此時經過脈沖觸發功能塊運算后，產生一個周期為32 ms的脈沖信號。在脈沖信號的32 ms周期內時，若此時緊制信號突然消失（要求在無牽引失效、無牽引超溫、無氣制動測試、無牽引風扇監控故障、無清掃制動、無三相負載失效的情況下），并且5 min內連續出現5次，則可以觸發“制動待命請求太頻繁”信號。而當緊制信號消失時，脈沖信號（周期為32 ms）已經消失，無法進行“與”輸出運算。從而無法觸發“制動待命請求太頻繁”信號。

4 結語

通過對比廣佛線和二號線列車的“制動待命請求太頻繁”的產生邏輯可知，二號線的邏輯設計是在無緊急制動、無牽引系統失效、無牽引超溫、無清掃制動請求、無牽引風扇監控故障、無三項負載故障、氣制動測試的情況下，在5 min內連續檢測5次氣制動請求信號，VCU就會認為這些氣制動請求是非正常的，則會報出“制動待命請求太頻繁”故障。而上述信號中任意一個信號觸發情況下，則請求氣制動就被認為是正常的，不會觸發故障。

因此針對制動待命請求太頻繁的故障邏輯設計，廣州地鐵二號線的設計方法更具有合理性，可有效地避免非設備導致的故障，提高地鐵運營安全性。

圖9 廣州地鐵二號線故障模擬情況

圖10 廣州地鐵二號線和廣佛線的邏輯設計差異