列控車(chē)載設(shè)備駕駛室激活信號(hào)故障分析及處置建議

滕學(xué)真

列控車(chē)載系統(tǒng)的正常工作是動(dòng)車(chē)組安全可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)條件之一［1］。在CTCS3-300T（以下簡(jiǎn)稱“300T”）型車(chē)載系統(tǒng)中，CU型繼電器、數(shù)字輸入/輸出模塊是其重要組成部分，用來(lái)采集和反饋動(dòng)車(chē)組駕駛室的工作狀態(tài)和操作信息，并執(zhí)行相關(guān)命令［2］。當(dāng)采集駕駛室激活信號(hào)的CabAct 繼電器（CU 型）或數(shù)字輸入/輸出模塊等故障時(shí)，列控車(chē)載系統(tǒng)會(huì)出于故障導(dǎo)向安全的邏輯設(shè)計(jì)，輸出制動(dòng)停車(chē)。本文通過(guò)研究現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的駕駛室激活信號(hào)典型故障案例，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，提出相關(guān)的處置建議。

1 300T 型列控車(chē)載駕駛室激活信號(hào)工作原理

CU 型繼電器用于300T 型車(chē)載設(shè)備駕駛室激活、休眠、方向手柄中立位、前進(jìn)位、后退位、1級(jí)和4 級(jí)常用制動(dòng)命令等信息的輸入或輸出，目前僅在CRH2系列車(chē)型（包含部分CRH380A/AL型車(chē)）上使用，其中駕駛室激活信號(hào)是車(chē)輛輸入信號(hào)［3］。當(dāng)車(chē)載ATP 系統(tǒng)啟機(jī)或運(yùn)行時(shí)，通過(guò)采集CabAct繼電器的接點(diǎn)狀態(tài)可判斷駕駛室是否處于激活狀態(tài)。

激活信號(hào)通過(guò)CabAct 繼電器分出的2 路信號(hào)CabAct+和CabAct-，分別由DX/DI 模塊（數(shù)字輸出/輸入模塊）采集。圖1 為激活信號(hào)的電氣原理圖，160T1-1（電源正極）經(jīng)車(chē)輛接入萬(wàn)可端子排TB20E.10；100T1-1（電源負(fù)極）接入萬(wàn)可端子排TB20E.3。繼電器狀態(tài)采集電路的電源負(fù)極由DX 和DI 模塊提供，電源正極取自萬(wàn)可端子排TB20E. 1.1。 當(dāng) 萬(wàn) 可 端 子 排 TB20E. 10 及TB20E.3 間的電壓為 DC100V 左右時(shí)，CabAct 繼電器吸起，觸點(diǎn)11 與觸點(diǎn)12 接通，此時(shí)DI 模塊DI-X4-b4 接點(diǎn)采集到的是高電平信號(hào)（CabAct+），DX 模塊DX-X4-d20 接點(diǎn)采集到的是低電平信號(hào)（CabAct-），ATP 系統(tǒng)判斷此時(shí)駕駛室處于激活狀態(tài)；當(dāng)萬(wàn)可端子排TB20E.10 與TB20E.3 間的電壓為0V 時(shí)，CabAct 繼電器落下，觸點(diǎn) 11 與 12 未接通，即 DX 模塊 DX-X4-d20 接點(diǎn)采集到的是高電平（CabAct+），DI 模塊DI-X4-b4 接點(diǎn)采集到的是低電平信號(hào)（CabAct-），ATP系統(tǒng)判斷此時(shí)駕駛室處于非激活狀態(tài)。

圖1 駕駛室激活信號(hào)工作原理

若CabAct 繼電器故障或發(fā)生激活信號(hào)抖動(dòng)，會(huì)造成ATP 采集到的駕駛室激活信號(hào)狀態(tài)與實(shí)際不符，列車(chē)正常運(yùn)行時(shí)，會(huì)導(dǎo)致ATP 主機(jī)判斷駕駛室處于非激活狀態(tài)，觸發(fā)溜逸防護(hù)制動(dòng)停車(chē)［4］。

2 典型故障案例分析

2.1 故障案例

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，動(dòng)車(chē)組CRH2C-2110-00端從2017 年7月至2019年11月?lián)?dāng)運(yùn)行交路途中，發(fā)生過(guò)3次因駕駛室激活信號(hào)故障，導(dǎo)致ATP 制動(dòng)停車(chē)的情況。DMS 顯示3 次故障報(bào)警信息均為“駕駛室關(guān)閉、非激活”，3 次log 數(shù)據(jù)記錄分別為：“17-07-08 ATP A 4403R0C3 Brake applied due to standstill supervision”“19-09-15ATP A 4403R0C3 Brake applied due to standstill supervision”“19-11-04 ATP A 55FAR0C3 Brake applied due to standstill supervision”，均為ATP觸發(fā)溜逸防護(hù)制動(dòng)。

EVA 數(shù)據(jù)顯示3 次故障原因一致，均為激活信號(hào)發(fā)生了抖動(dòng)，導(dǎo)致ATP 判斷司機(jī)室未激活，其中一次的故障EVA數(shù)據(jù)見(jiàn)圖2。

圖2 故障EVA數(shù)據(jù)

2.2 處理經(jīng)過(guò)

2017 年 7 月 8 日發(fā)生第 1 次故障，車(chē)輛回所后更換了激活繼電器，換下的繼電器測(cè)試無(wú)異常。

2019年9月15日發(fā)生第2次故障，現(xiàn)場(chǎng)檢查測(cè)試均正常，出于應(yīng)急保障需要，更換了CabAct 繼電器。車(chē)輛回所后，對(duì)與ATP 駕駛室激活信號(hào)采集回路有關(guān)的CabAct繼電器、DX模塊及相關(guān)連線進(jìn)行檢查，測(cè)量DX 模塊DX-X4-d20 與CabAct 繼電器間連線導(dǎo)通正常、CabAct 繼電器到萬(wàn)可端子間連線導(dǎo)通正常。最終因故障未能復(fù)現(xiàn)，未查找到故障點(diǎn)。為確保ATP 設(shè)備運(yùn)用質(zhì)量，車(chē)載側(cè)更換了DX模塊、CabAct繼電器及底座，而換下的設(shè)備經(jīng)檢測(cè)無(wú)異常。

2019年11月4日發(fā)生第3次故障，現(xiàn)場(chǎng)檢查測(cè)試各設(shè)備及相關(guān)線纜無(wú)異常，且進(jìn)行多次啟機(jī)檢測(cè)結(jié)果均正常。車(chē)輛回所后，電務(wù)部門(mén)與車(chē)輛部門(mén)再次共同查找原因，仍未排查出導(dǎo)致激活信號(hào)抖動(dòng)的原因，只好對(duì)該回路相關(guān)器件又進(jìn)行了全部更換。電務(wù)部門(mén)在車(chē)輛和電務(wù)結(jié)合部的供電端子上，并聯(lián)了一臺(tái)示波器進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間不斷電數(shù)據(jù)采集，故障未復(fù)現(xiàn)，無(wú)有效數(shù)據(jù)。

3 處置建議

綜合分析3 起駕駛室激活信號(hào)故障案例，并總結(jié)現(xiàn)場(chǎng)該類故障的處置方法，給出以下處置建議。

3.1 優(yōu)化軟件處理邏輯

對(duì)比分析3 次故障數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)駕駛室激活信號(hào)抖動(dòng)時(shí)間均為120 ms，由此可得出CabAct 繼電器激活信號(hào)的采樣丟失控制周期不大于120 ms。

分析制動(dòng)繼電器反饋超時(shí)軟件判斷邏輯，當(dāng)制動(dòng)命令輸出后，ATP設(shè)備啟動(dòng)反饋超時(shí)計(jì)時(shí)，在制動(dòng)命令輸出后的500 ms 內(nèi)，軟件不判斷RBR/EBR1/EBR2 等繼電器的動(dòng)作狀態(tài)反饋；超過(guò)500 ms后，若繼電器即時(shí)狀態(tài)反饋錯(cuò)誤，則上報(bào)相應(yīng)故障（AElog記錄繼電器Feedback Timeout）［5］。

雖然CabAct 繼電器故障時(shí)同樣會(huì)導(dǎo)向安全側(cè)，造成列車(chē)制動(dòng)停車(chē)，但由于CabAct 繼電器不涉及回采［6］，且在行車(chē)狀態(tài)下，僅用作駕駛室激活狀態(tài)采集，并不參與其他行車(chē)控制條件的邏輯判斷，所以可得出：對(duì)于CabAct 繼電器的120 ms 信號(hào)抖動(dòng)即反饋錯(cuò)誤狀態(tài)，該判斷條件過(guò)于苛刻。因此建議優(yōu)化ATPCU 軟件，適當(dāng)提高對(duì)激活信號(hào)跳變的容忍度。該建議得到廠家回復(fù)，將在新版軟件中升級(jí)修改。

3.2 增加故障定位分析手段

ATP 設(shè)備發(fā)生問(wèn)題的常規(guī)處理方式是通過(guò)ATP 數(shù)據(jù)分析來(lái)判斷故障點(diǎn)，但限于數(shù)據(jù)采集的范圍，有時(shí)并不能真正實(shí)現(xiàn)故障精準(zhǔn)定位［7］。本文案例故障語(yǔ)句體現(xiàn)在CabAct 繼電器及其相關(guān)設(shè)備上，但實(shí)際換下的設(shè)備經(jīng)檢測(cè)無(wú)異常。因此當(dāng)無(wú)法精準(zhǔn)定位時(shí)，就需要車(chē)輛側(cè)和車(chē)載側(cè)共同排查，進(jìn)一步界定故障原因。

鑒于本故障案例的特殊性和故障再次發(fā)生的可能性，在車(chē)載側(cè)加裝了車(chē)載數(shù)據(jù)采集分析單元［8］，如圖3 所示，采用電流感應(yīng)環(huán)，在電流通斷采集模塊上引入電流監(jiān)測(cè)采集線，在CabAct 繼電器入口處，對(duì)車(chē)輛側(cè)為CabAct 繼電器供電的電源線進(jìn)行信號(hào)監(jiān)測(cè)。車(chē)載設(shè)備通電，即可采集激活信號(hào)全壽命信息，記錄激活信號(hào)的變化情況。以此為故障處理提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐，進(jìn)一步提高故障精確定位能力。

圖3 車(chē)載數(shù)據(jù)采集分析單元采集激活信號(hào)原理圖

4 結(jié)束語(yǔ)

CTCS3-300T 型列控車(chē)載設(shè)備駕駛室激活信號(hào)故障，在日常的動(dòng)車(chē)組運(yùn)行中時(shí)有發(fā)生，影響行車(chē)效率。通過(guò)對(duì)比分析多次故障數(shù)據(jù)，總結(jié)故障規(guī)律，提出優(yōu)化軟件邏輯，增加故障定位分析手段，以進(jìn)一步界定并解決故障，確保動(dòng)車(chē)組可靠運(yùn)行。