黃大鐵路半自閉執(zhí)行模塊JSBJ邏輯存在的問題及改進方案

那書金

國能黃大鐵路有限責(zé)任公司，山東東營，257100

0 引言

黃大鐵路信號聯(lián)鎖設(shè)備采用EI32-JD與LDJLZ-Ⅱ全電子執(zhí)行單元結(jié)合模式，全電子執(zhí)行單元是一種新型的鐵路車站自動控制設(shè)備，在保證安全的前提下，以最經(jīng)濟、合理的技術(shù)措施確保設(shè)備可靠、維修方便，提高運輸效率，改善勞動條件，替代傳統(tǒng)聯(lián)鎖系統(tǒng)中的繼電器執(zhí)行部分。由于執(zhí)行單元需要邏輯處理，因此內(nèi)置軟件進行運算，需與聯(lián)鎖軟件匹配，若不匹配就會造成沖突影響設(shè)備正常使用。本文就黃大鐵路發(fā)生的兩件軟件不匹配造成的聯(lián)鎖系統(tǒng)故障進行介紹、分析，提出改進方案。

1 存在問題及分析

1.1 設(shè)備介紹

黃大鐵路采用計軸+64D閉塞設(shè)備，可通過控制臺“計軸使用”“計軸停用”按鈕在“半自動閉塞”與“計軸自動站間閉塞”工作模式間切換。聯(lián)鎖系統(tǒng)采用EI32-JD型聯(lián)鎖設(shè)備，執(zhí)行部分采用LDJLZ-Ⅱ型全電子執(zhí)行單元代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器組合，聯(lián)鎖設(shè)備與全電子執(zhí)行單元采用以太網(wǎng)通信方式[1]。全電子執(zhí)行單元采集現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)，將設(shè)備狀態(tài)傳送給聯(lián)鎖設(shè)備。聯(lián)鎖設(shè)備接到控制臺操作命令后，聯(lián)鎖軟件進行運算，并將運算結(jié)果傳送到全電子執(zhí)行單元，全電子執(zhí)行單元根據(jù)接收到的命令進行內(nèi)部運算后動作現(xiàn)場設(shè)備。

1.2 區(qū)間“閃白”導(dǎo)致聯(lián)鎖機重啟

1.2.1 故障經(jīng)過

2021年3月24日11時32分，某站聯(lián)鎖機Ⅰ、Ⅱ系先后重啟，運轉(zhuǎn)室聯(lián)鎖控制臺為上電鎖閉狀態(tài)，維修機出現(xiàn)“繼電器驅(qū)采不一致”的報警。

事發(fā)當(dāng)時，區(qū)間閉塞模式為“計軸自動站間閉塞”模式。2021年3月24日8時，天窗點開始后兩輛搗固機連掛憑出站信號機顯示從某站股道進入?yún)^(qū)間，區(qū)間為占用狀態(tài)，區(qū)間表示燈為紅燈，計軸設(shè)備顯示軸數(shù)正確。9時許，其中一輛搗固機憑進站信號機顯示返回某站，區(qū)間仍為占用狀態(tài)，軸數(shù)正確[2]。10時許，返回站內(nèi)的搗固機憑調(diào)車信號再次進入?yún)^(qū)間，區(qū)間依然為占用狀態(tài)，軸數(shù)正確。作業(yè)完畢后，兩輛搗固機連掛后憑進站信號顯示進站，軸數(shù)減至0時，區(qū)間表示燈點亮白燈，3S后，軸數(shù)又增至2軸（軸數(shù)增加的原因為搗固機進站時，平衡小車未收起，導(dǎo)致計軸設(shè)備將搗固機平衡車輪對計入軸數(shù)，當(dāng)進出軸數(shù)一致時，區(qū)間顯示空閑，搗固機后面輪對經(jīng)過計軸磁頭時，區(qū)間再次占用，從而出現(xiàn)區(qū)間“閃白”現(xiàn)象），區(qū)間再次為占用狀態(tài)，此時聯(lián)鎖機Ⅰ、Ⅱ系先后重啟，運轉(zhuǎn)室控制臺為上電鎖閉狀態(tài)，維修機出現(xiàn)“繼電器驅(qū)采不一致”報警。

1.2.2 維護機記錄數(shù)據(jù)分析

聯(lián)鎖維護機數(shù)據(jù)如圖1，11時32分17秒截圖所示，聯(lián)鎖驅(qū)動X半自閉計軸結(jié)合端口的JSBJ落下，向模塊號為0x0F的計軸模塊發(fā)送命令幀的第2字節(jié)變?yōu)?xA5（表示驅(qū)落），但該模塊向聯(lián)鎖上傳的狀態(tài)幀第2字節(jié)保持為0x55（表示吸起），聯(lián)鎖采集到JSBJ吸起狀態(tài)。如圖2，11時32分20秒截圖所示，模塊向聯(lián)鎖上傳的狀態(tài)幀第2字節(jié)仍為0x55（表示吸起），聯(lián)鎖機判斷JSBJ有采集無驅(qū)動超過容忍時間，聯(lián)鎖機復(fù)位，并報出“繼電器驅(qū)采不一致”報警。11時32分37秒，聯(lián)鎖Ⅰ、Ⅱ系先后重啟完畢后，X計軸模塊狀態(tài)幀第2字節(jié)變?yōu)?xAA，聯(lián)鎖機采集到JSBJ落下狀態(tài)，與聯(lián)鎖驅(qū)動命令一致，“繼電器驅(qū)采不一致”報警恢復(fù)。

對LDJLZ-Ⅱ型全電子執(zhí)行系統(tǒng)維護機記錄數(shù)據(jù)進行分析，其結(jié)果與聯(lián)鎖維護機一致。

1.2.3 原因分析

通過維護機記錄數(shù)據(jù)分析得到聯(lián)鎖重啟的原因為JSBJ驅(qū)動命令與采集狀態(tài)不一致造成，JSBJ驅(qū)動命令為落下，而采集到的狀態(tài)為吸起，根據(jù)“故障——安全”原則，聯(lián)鎖機重啟，使設(shè)備導(dǎo)向安全側(cè)。

由于是聯(lián)鎖系統(tǒng)驅(qū)動命令與半自動閉塞模塊反饋的狀態(tài)沖突，那就從聯(lián)鎖系統(tǒng)及半自動閉塞模塊JSBJ軟件處理邏輯入手分析[3]。

聯(lián)鎖系統(tǒng)JSBJ繼電器動作邏輯如圖3 JSBJ電路原理圖所示。從原理圖上可以看出，半自閉模塊JSBJ常態(tài)處于落下狀態(tài)，當(dāng)進站信號機開放，接近軌占用時，聯(lián)鎖發(fā)出JSBJ吸起驅(qū)動命令，半自閉模塊JSBJ立即吸起，并將狀態(tài)送至聯(lián)鎖機。在計軸自動站間閉塞模式下，JSYJ吸起，當(dāng)區(qū)間占用時（QGJ落下），JSBJ自閉電路構(gòu)通。列車進入進站信號機內(nèi)方，LXJ或YXJ落下，JSBJ勵磁電路斷開。列車完全進入信號機內(nèi)方，區(qū)間出清后（QGJ吸起），JSBJ自閉電路斷開，即聯(lián)鎖發(fā)出驅(qū)動JSBJ落下的命令，半自動閉塞模塊接收命令后JSBJ恢復(fù)成落下狀態(tài)。

半自動閉塞模塊中JSBJ的處理邏輯為：

①模塊初始化時內(nèi)部JSBJ及聯(lián)鎖JSBJ繼電器均為落下狀態(tài)；

②接收到聯(lián)鎖JSBJ吸起命令后，模塊內(nèi)部JSBJ繼電器判斷為立刻吸起；

③模塊運行在半自動閉塞模式下時，聯(lián)鎖JSBJ命令由吸起轉(zhuǎn)落下后，內(nèi)部JSBJ繼電器狀態(tài)延時3s后落下；

④模塊運行在計軸自動站間閉塞模式下接車時，聯(lián)鎖下發(fā)JSBJ繼電器落下驅(qū)動命令，半自動閉塞模塊需驗證QGJ。

若區(qū)間已出清（QGJ吸起），聯(lián)鎖下發(fā)JSBJ落下命令，模塊內(nèi)部JSBJ繼電器狀態(tài)延時3s后落下（保證可靠出清）。

若區(qū)間未出清（QGJ落下），此時聯(lián)鎖下發(fā)JSBJ落下命令，模塊內(nèi)部需判斷QGJ是否出清條件，QGJ出清后才將內(nèi)部JSBJ繼電器狀態(tài)延時3s落下。

認真分析聯(lián)鎖及半自動閉塞模塊JSBJ處理軟件處理邏輯可以看出，在計軸自動站間閉塞模式下，JSBJ復(fù)原時，聯(lián)鎖檢查區(qū)間空閑（QGJ吸起）后發(fā)出JSBJ落下驅(qū)動命令，半自動閉塞模塊接收到驅(qū)動命令后，模塊內(nèi)部需再次校核區(qū)間空閑（QGJ吸起）。由于聯(lián)鎖檢查的區(qū)間狀態(tài)在先，半自閉模塊檢查的區(qū)間狀態(tài)在后，時間上存在差異[4]。在特定情況下，可能聯(lián)鎖與半自閉模塊采集到的區(qū)間狀態(tài)不一致，聯(lián)鎖采集到的QGJ狀態(tài)為吸起，而半自閉模塊采集到的QGJ狀態(tài)為落下，就會出現(xiàn)半自閉模塊不執(zhí)行聯(lián)鎖命令的情況，從而出現(xiàn)沖突，造成聯(lián)鎖死機重啟。

1.3 接近軌“閃紅”導(dǎo)致聯(lián)鎖機重啟

1.3.1 故障經(jīng)過

2021年8月16日12時03分15秒，某站雙系聯(lián)鎖機脫機，稍后聯(lián)鎖機自動恢復(fù)正常，全站現(xiàn)上電鎖閉狀態(tài)，上電解鎖后恢復(fù)正常。維修機出現(xiàn)“繼電器驅(qū)采不一致”報警。

出現(xiàn)故障時，區(qū)間閉塞模式為“計軸自動站間閉塞”模式。11時59分，列車從鄰站出發(fā)進入?yún)^(qū)間，區(qū)間為占用狀態(tài)（QGJ落下），本站進站信號機開放。12時03分00秒，本站XJG瞬間占用又出清（XJG閃紅光帶）后，聯(lián)鎖機死機重啟，聯(lián)鎖維護機提示“繼電器驅(qū)采不一致”。

1.3.2 維護機記錄數(shù)據(jù)分析

結(jié)合圖3 JSBJ電路原理圖分析，由于進站信號開放且接近軌占用，如圖4， 12時03分01秒截圖所示，聯(lián)鎖驅(qū)動X計軸半自閉模塊JSBJ吸起，向0x03的X計軸半自閉模塊發(fā)送命令幀第2字節(jié)為0x55（驅(qū)吸命令）。

由于半自閉模塊上傳的JSBJ狀態(tài)尚未吸起，聯(lián)鎖內(nèi)部JSBJ自保邏輯未能勾通時，XJG出清，JSBJ勵磁條件不能滿足，12時03分02秒聯(lián)鎖驅(qū)動X閉塞口JSBJ落下，向0x03的半自閉模塊發(fā)送命令幀第2字節(jié)為0xAA。同一時刻X計軸模塊向聯(lián)鎖上傳狀態(tài)幀第2字節(jié)為0x55，既聯(lián)鎖采集到的JSBJ變?yōu)槲馉顟B(tài)。聯(lián)鎖發(fā)送命令及采集到的狀態(tài)如圖5，12時03分02秒截圖所示。

12時03分08秒，X計軸半自閉模塊持續(xù)向聯(lián)鎖上傳狀態(tài)幀第2字節(jié)為0x55的JSBJ吸起狀態(tài)，聯(lián)鎖的驅(qū)動與采集與圖5一致，JSBJ無驅(qū)動又采集持續(xù)6秒，聯(lián)鎖機死機重啟。

對LDJLZ-Ⅱ型全電子執(zhí)行系統(tǒng)維護機記錄數(shù)據(jù)進行分析，其結(jié)果與聯(lián)鎖維護機一致。

1.3.3 原因分析

如圖3 JSBJ電路原理圖所示，當(dāng)本站進站信號機開放且接近軌占用時，JSBJ吸起的條件滿足，聯(lián)鎖機向半自閉模塊發(fā)出驅(qū)動JSBJ吸起的命令。由于此時聯(lián)鎖采集到的JSBJ為落下狀態(tài)，此時即使QGJ在落下狀態(tài)，聯(lián)鎖的JSBJ自閉邏輯仍未構(gòu)通，而當(dāng)接近軌為瞬間閃紅出清后，JSBJ吸起的條件已不滿足，因此聯(lián)鎖機向半自閉模塊發(fā)出JSBJ落下的驅(qū)動命令。

在聯(lián)鎖發(fā)出驅(qū)動JSBJ吸起的命令后，半自閉模塊中JSBJ吸起。根據(jù)前文所述，半自閉模塊中JSBJ落下需要接到聯(lián)鎖JSBJ驅(qū)動落下的命令且校核QGJ狀態(tài)，由于此時區(qū)間有列車占用，QGJ處于落下狀態(tài)，所以半自閉模塊中的JSBJ保持自閉狀態(tài)。當(dāng)接收到聯(lián)鎖機驅(qū)動JSBJ落下的命令時，半自閉模塊中的JSBJ一直保持自閉吸起狀態(tài)，與聯(lián)鎖命令沖突，導(dǎo)致聯(lián)鎖機死機重啟，倒向安全側(cè)。

2 改進方案

綜合兩次故障現(xiàn)象分析，無論是QGJ短暫吸起（區(qū)間閃白）導(dǎo)致JSBJ自閉條件不滿足而落下，還是接近軌短暫占用后恢復(fù)（接近軌閃紅）導(dǎo)致JSBJ勵磁條件不滿足而落下，實際原因均是在聯(lián)鎖判斷并驅(qū)動JSBJ落下后，模塊上傳的JSBJ回采狀態(tài)仍為吸起，且時間超過系統(tǒng)容忍時間后，觸發(fā)聯(lián)鎖系統(tǒng)混線處理機制從而引起聯(lián)鎖機復(fù)位[5]。

就本文兩個案例來說，JGJ/QGJ由于故障、分路不良、計軸軸數(shù)變化等原因出現(xiàn)瞬間動作時，模塊實時上傳了其狀態(tài)變化，聯(lián)鎖根據(jù)這一時間JGJ/QGJ的狀態(tài)變化對JSBJ下發(fā)動作命令，而模塊收到命令后再次根據(jù)當(dāng)前時間JGJ/QGJ狀態(tài)判斷是否保持JSBJ狀態(tài)。

聯(lián)鎖軟件對JSBJ的驅(qū)動邏輯沿用繼電結(jié)合計算機聯(lián)鎖的標(biāo)準(zhǔn)邏輯，同時半自閉模塊內(nèi)部處理有JSBJ的緩放、自閉邏輯。當(dāng)對一個變量同時有兩層邏輯對其進行控制時，在特定情況下，出現(xiàn)了聯(lián)鎖邏輯層命令其落下，但模塊執(zhí)行層認為其可以保持自閉的情況，也就是導(dǎo)致聯(lián)鎖判斷混線而復(fù)位的最終原因。就如兩個腦袋控制一只手干活時，當(dāng)兩個腦袋發(fā)出的命令一致時，則手能順利完成任務(wù)，而當(dāng)兩個腦袋發(fā)出的命令不一致時，手將無所適從。

根據(jù)慣例，聯(lián)鎖機負責(zé)邏輯運算，執(zhí)行模塊負責(zé)執(zhí)行命令，則需將半自閉模塊中JSBJ的自閉邏輯刪除，JSBJ的自閉邏輯由聯(lián)鎖機實現(xiàn)，即半自閉模塊中的JSBJ的狀態(tài)只受聯(lián)鎖機控制，完全執(zhí)行聯(lián)鎖機的命令，解決一個變量由兩層邏輯控制而引發(fā)沖突的問題，修改后邏輯見圖6 修改后的JSBJ電路原理圖。為了防止輕車跳動、分路不良等情況下的錯誤動作，半自閉模塊內(nèi)部保留JSBJ繼電器中3s延時的時間特性。

按照此方案修改半自閉模塊內(nèi)部軟件邏輯后，在廠內(nèi)仿真試驗及現(xiàn)場模擬試驗，各項聯(lián)鎖條件均有滿足，且不再出現(xiàn)本文故障案例類似情況。對現(xiàn)場模塊進行升級后，運用良好。

3 結(jié)語

由于部分技術(shù)尚未成熟，全電子執(zhí)行模塊運用較少，通過本文兩個故障案例，提醒從業(yè)人員在運用全電子執(zhí)行模塊時，要充分考慮聯(lián)鎖軟件邏輯與全電子模塊內(nèi)部軟件邏輯之間的匹配問題。一是設(shè)計院出圖時，要明確電路邏輯的完成者；二是聯(lián)鎖廠家、全電子模塊廠家加強溝通，對聯(lián)鎖功能實現(xiàn)方法進行告知；三是建設(shè)單位加強聯(lián)鎖與全電子結(jié)合部圖紙的審核，聯(lián)鎖試驗時對結(jié)合部及特殊情況重點進行試驗。