車輛所有制動不緩解問題研究

1 概述

城市交通車輛制動系統能在司機控制器、ATO或ATP的控制下對列車進行階段或一次性的制動與緩解，反應迅速，操作靈活，具有常用制動、防滑控制、緊急制動等功能，是充分考慮安全的電氣指令式直通式電控制動系統。

制動方式包括再生制動、電阻制動和空氣制動等，其中再生制動和電阻制動由牽引系統控制，空氣制動由制動系統控制。

為防止列車抱閘動車導致輪對抱死風險，制動系統設置制動不緩解防護，當檢測到非制動指令下，制動缸壓力值大于0.4bar時則報制動不緩解故障，列車牽引封鎖無法動車。此外牽引系統在牽引工況下檢測“停放制動施加”、“空氣制動不緩解”或“空氣制動施加”狀態，作為判斷“所有制動不緩解”依據，檢測到故障時封鎖牽引力，作為列車抱閘動車輔助防護。

2 控制邏輯原理

2.1 制動施加邏輯控制

制動控制單元檢測到制動缸壓力大于0.4bar，制動系統判斷施加制動，向網絡系統發送制動施加狀態，同時控制內部制動施加繼電器，內部繼電器失電，觸點閉合，反饋制動施加信號。當檢測到制動缸壓力小于0.25bar時，制動系統判斷制動為緩解狀態，分別向網絡和硬線反饋緩解信號。

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制動控制單元向外輸出制動施加狀態，控制列車制動施加繼電器得電，列車空氣制動施加拓撲原理圖如圖1所示。根據原理拓撲，【空氣制動施加列車線】得電的邏輯關系為：單架BCU輸出空氣制動施加(環節1)→單車【空氣制動施加】繼電器吸合(環節2)→整車【空氣制動施加】繼電器吸合，此時制動施加指示燈亮，整車空氣制動列車線得電；反之，當制動為緩解狀態時，制動緩解指示燈亮，整車空氣制動施加列車線失電。

2.2 所有制動不緩解邏輯

牽引系統通過硬線檢測停放制動施加、制動不緩解信號及制動施加信號，即牽引系統檢測所有制動緩解列車線中停放制動、制動不緩解、制動施加信號，【所有制動緩解列車線】得電時判斷為制動緩解，反之判斷為制動施加。當列車持續4s速度大于2km/h，牽引系統仍未收到所有制動緩解硬線信號，牽引系統撤銷牽引力，并報“所有制動不緩解故障”。

3 故障分析

采用網絡傳輸【所有制動緩解】狀態，可提高行車可用性在列車網絡正常時，網絡系統通過協議整合【列車所有制動緩解】狀態，傳遞給牽引系統，可有效避免觸點故障(卡合或卡分)引起的傳遞錯誤狀態。全車各系統控制器采用雙鏈路接入網絡系統，傳遞過程無觸點，傳輸事件不超過200毫秒，不更改現有牽引系統的“帶閘牽引”保護邏輯。

為減小【所有制動緩解列車線】異常對電客車運行的影響，空氣制動施加繼電器觸點上增設旁路開關，如圖3所示。司機在確認電客車所有制動缸壓力均為0bar且所有制動缸壓力均已緩解時，【所有制動緩解列車線】得電，保障列車盡快動車，降低正線晚點、清客的影響。

牽引系統檢測的“空氣制動施加信號”受到列車內部其他18個制動控制繼電器影響，當任意一個繼電器異常閉合時，即使在未施加空氣制動情況下，牽引系統仍可檢測到制動施加信號，但無法定位故障位置，需對18個繼電器進行更換。故通過網絡IO監測每個制動控制單元制動施加狀態

，每節車DXME監測本車空氣制動施加繼電器的A2-B2觸點，并將記錄該觸點狀態作為故障排查依據。

高等數學是高職院校各專業開設的一門基礎課程，同時也是對學生的數學思想、數學素質進行綜合培養的重要課程。它不僅為學生后續課程的學習和解決實際問題提供數學知識和數學方法，而且也為培養學生的思維能力、分析和解決問題的能力提供了必要的條件；將數學建模融入到高職數學教學中是高職教學改革的必然選擇，也是提高高職教學質量的重要方法，本文從以下三個方面主要論述將數學建模融入到高職數學教學方法中：

我們每天觀看網絡視頻的時長近58分鐘，網紅粉絲規模近6億元。作者在書中，以局內人的視角分析了近年來瘋傳網絡的病毒視頻，包括惡搞、音樂、廣告、知識傳播、小眾頻道等各種類型，深入探討了這些視頻是如何流行起來的，網紅主播怎樣快速吸引粉絲，以及如何引領流行文化。作者指出，在視頻時代，作為觀眾的我們擁有了前所未有的話語權，而這將改變娛樂產品的生產方式。爆款視頻往往與創意或內容品質無關，而在于它是否能夠最大限度地激發觀眾參與互動，比如對“騎馬舞”的模仿或對“冰桶挑戰”的接力。作者凱文·阿洛卡，You Tube文化和流行趨勢部門的負責人，全球領先的病毒視頻專家之一。

網絡判斷列車制動狀態判斷邏輯為：以Tc1車1架為例，當滿足制動控制單元通信正常且【Tc1車架1狀態和診斷數據有效】=1且【Tc1車架1制動已施加】=0或者Tc1車網絡輸入輸出模塊通信正常且網絡輸入輸出模塊采集到轉向架已切除，TCMS認為Tc1車1架制動緩解。

以相同邏輯條件判斷其他各架的制動緩解狀態，判斷整列共12架的制動全部緩解后，向DCU發送【所有空氣制動緩解】=1。

4 解決措施

為減少繼電器等硬件設備等故障對所有制動緩解列車線異常失電列車無法正常牽引的影響，從增加冗余設置、旁路開關、網絡監測等多種方式進行分析，避免列車抱閘動車的風險。

4.1 增加制動反饋可靠性

為提高制動控制單元繼電器信號的可靠性，通過增加冗余繼電器的方式，降低制動控制單元內的制動施加繼電器黏連導致列車制動施加硬線得電的可能性。啟用制動控制板卡上的備用繼電器與制動施加繼電器觸點串聯，當制動控制板卡判斷為制動施加時，兩路繼電器觸點會同時閉合，列車制動施加硬線得電；制動緩解時，兩路繼電器觸點只要有一路觸點斷開，列車制動施加列車線失電，判斷列車為制動緩解狀態。

4.2 設置旁路開關

現將空氣制動控制列車線邏輯分為兩個環節，環節1是制動控制單元制動輸出；環節2是本車空氣制動施加繼電器工作，如圖2所示。其中，制動工況下，制動控制單元輸出制動信號、本車空氣制動施加繼電器工作和【空氣制動施加列車線】得電為預期設計；非制動工況下【空氣制動施加列車線】得電為非預期設計。

4.3 網控監控繼電器狀態

二是舉辦開展農民培訓及林果大賽活動。結合新型農民學校扶貧培訓、三年增綠技術培訓等活動，深入田間地頭，積極開展林果技術培訓，培訓果農400人次，深受群眾歡迎。舉辦蘋果王評優大賽，2018年10月，指導河口區義和鎮成功舉辦“第四屆蘋果王大賽”，從100多個參賽樣品中評出一等獎1名，二等獎2名，三等獎5名。進一步激發了廣大果農管好果園的積極性，對于引導果農采取科學管理技術，生產優質健康果品，促進整個蘋果產業的健康發展產生了積極的影響。

4.4 網絡監測制動狀態

某地鐵項目電客車運行過程中，牽引系統檢測到【所有制動緩解列車線】處于斷電狀態，判斷為列車已施加制動，為防止抱閘動車，牽引系統撤銷牽引力。通過EDRM和制動數據發現列車制動缸壓力均為0bar且未報出制動不緩解故障；列車在重新施加、緩解制動后【所有制動緩解列車線】正常。因此，結合列車運行工況該問題可簡化為空氣制動緩解(缸壓力為零)，而【整車空氣制動施加繼電器】得電的問題。因此，直接原因鎖定在制動控制單元輸出和整車制動施加繼電器觸點異常閉合。

（3）水資源短缺。城鎮化發展伴隨著產業和人口不斷向城市集聚，使得城市生產、生活需水量大，水質要求高。但由于我國人均可用水量低、時空分布不均，加之水體污染普遍存在，導致城市資源型缺水和水質型缺水現象較為突出。在水資源短缺的同時，存在用水浪費嚴重、利用效率較低、開發不合理等問題。目前，長江流域萬元工業增加值用水量為69.4m3，遠高于全國平均值45.6m3以及發達國家25～40m3的水平。此外，長江經濟帶部分城市水源單一，尚未有應急水源，存在供水風險，還有部分城市取水口和排污口布局不盡合理。

從【空氣制動施加列車線】得電的邏輯關系和接口界面看，結合事件現場狀態，發生了圖2所示的非預期事件①單架制動施加輸出或②單車空氣制動施加繼電器得電。在列車重新緩解制動之前，無論是預期設計還是非預期事件，整個過程中并沒有條件改變環節2的狀態。而列車緩解制動無法直接作用在環節2，必須通過環節1才能作用在環節2上，去撤銷單車【空氣制動施加】繼電器吸合的狀態。結果顯示，列車緩解制動后，最終【空氣制動施加列車線】斷電恢復正常。因此判斷單車【空氣制動施加】繼電器動作正常，基本可認定為單架BCU輸出空氣制動施加內部觸點異常卡合。

牽引系統通過網絡監測【所有空氣制動緩解】狀態，在網絡系統正常且未收到【緊急牽引模式】時，收到變量【所有空氣制動緩解】置1，則正常牽引，否則，按照當列車速度大于4km/h且持續2s監測到【所有空氣制動緩解】為0時，進行所有制動不緩解邏輯保護。當牽引系統收到【緊急牽引模式】時，不采取“帶閘牽引”保護。

5 風險分析

5.1 冗余設置風險分析

通過增加冗余繼電器的方式，降低制動單元內的制動施加繼電器黏連導致列車制動施加硬線得電的可能性。從功能方面，存在若制動控制單元內存在一個繼電器不能閉合，則本控制單元無法正常指示本轉向架的空氣制動施加狀態的風險。但由于該項目制動系統采用等磨耗的空氣制動分配方式，各轉向架上施加的制動缸壓力一致，整列車共12個轉向架，任一轉向架空氣制動施加，整車制動施加繼電器均得電。因此，冗余繼電器設置不會影響制動施加狀態的指示功能。

5.2 制動單點故障分析

網絡監測并判斷列車制動狀態可以有效減少其他硬件設備異常的影響，為充分考慮上述解決措施的優缺點，從網絡及硬線檢測方面進行風險分析，具體見表1。

從表1中可以看出，當制動系統內部CAN網絡通訊異常時，網絡監測無法監測到列車實際的制動狀態，仍然存在抱閘走車的風險；硬線檢測能夠準確檢測制動施加實際狀態。無論硬線檢測或者網絡檢測，當制動閥故障時，可以通過切除B05減少抱閘動車的風險。

5.3 誤判風險分析

若車輛在運行過程中，采用網絡模式進行監測和判斷，當網絡誤判斷所有制動施加時，牽引系統無法牽引且只能通過應急運行模式動車，應急運行模式列車最高速度只能達到45km/h，對正線載客運營將會造成一定影響。

若采用硬線進行監測和判斷，當硬線誤判所有制動施加時，可以直接操作旁路開關后直接動車，無需限速，故障處置效率更高，目前已經在該項目上應用，效果良好。

6 結束語

該項目已應用冗余繼電器觸點，現場運用情況良好，該問題已經得到有效解決，未再發生整車空氣制動列車線異常得電的問題。同時為防止制動控制單元失電時網絡系統無法真實判斷列車制動施加狀態，增設制動施加旁路開關，當制動單元失電或制動缸壓力為零但整車空氣制動施加列車線得電直接操作該旁路開關作為正線應急處置措施，減少列車故障對正線運營的影響。后續將持續跟蹤該問題，并監控繼電器狀態，有效定位故障，開展故障排查及處置。

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