CRH5A型動(dòng)車組制動(dòng)控制軟件優(yōu)化方案

孟繁輝，楊 川

(長(zhǎng)春軌道客車股份有限公司 鐵路客車開發(fā)部，吉林長(zhǎng)春130062)

CRH5A型動(dòng)車組制動(dòng)控制軟件優(yōu)化方案

孟繁輝，楊 川

(長(zhǎng)春軌道客車股份有限公司 鐵路客車開發(fā)部，吉林長(zhǎng)春130062)

介紹了CRH5A型動(dòng)車組制動(dòng)控制軟件的優(yōu)化方案，重點(diǎn)闡述了停放制動(dòng)診斷邏輯、故障分析以及優(yōu)化方案的論證和試驗(yàn)。

CRH5A;電動(dòng)車組;制動(dòng)控制軟件

CRH5A型電動(dòng)車組是長(zhǎng)春軌道客車股份有限公司250 km/h速度級(jí)的主型電動(dòng)車組，目前在國(guó)內(nèi)投入運(yùn)營(yíng)的CRH5A型動(dòng)車組共計(jì)140列車。

根據(jù)動(dòng)車組投入運(yùn)用近6年的情況統(tǒng)計(jì)分析，CRH5A型動(dòng)車組制動(dòng)系統(tǒng)故障率低、可靠性較高，但近兩年動(dòng)車組出現(xiàn)數(shù)起運(yùn)行中誤報(bào)施加停放制動(dòng)導(dǎo)致列車緊急制動(dòng)停車的故障。為降低制動(dòng)系統(tǒng)誤報(bào)故障對(duì)運(yùn)營(yíng)秩序的影響，我們對(duì)該故障進(jìn)行了系統(tǒng)分析，并對(duì)現(xiàn)有制動(dòng)控制軟件進(jìn)行了優(yōu)化。

1 故障現(xiàn)象及分析

1.1 故障統(tǒng)計(jì)

2011年9月～2013年6月期間，CRH5A型動(dòng)車組共發(fā)生因運(yùn)行中誤報(bào)施加停放制動(dòng)而導(dǎo)致緊急制動(dòng)停車的故障13起。故障統(tǒng)計(jì)見表1。

1.2 故障案例1

(1)故障描述

2012年7月17日鄭州鐵路局擔(dān)當(dāng)?shù)腄134次(鄭州—北京西)CRH5039+043動(dòng)車組，03900車主控，運(yùn)行至保定到北京西區(qū)間，13:12緊急制動(dòng)停車。機(jī)械師將03901車做關(guān)門車處理后，14:06開車，停車54 min。

(2)故障檢查

2012年 7月 17日 D134次車組晚進(jìn)庫后下載CRH503901車TCMS數(shù)據(jù)和CRH503901車EBCU(電子制動(dòng)控制單元)故障記錄。

CRH503901車TCMS數(shù)據(jù)見表2。

表1 誤報(bào)施加停放制動(dòng)導(dǎo)致緊急停車故障統(tǒng)計(jì)表

表2 TCMS故障記錄表

CRH503901車EBCU故障記錄見表3。

表3 EBCU故障記錄表

從表2 TCMS和表3 EBCU故障記錄可以看出，CRH503901車出現(xiàn)施加停放制動(dòng)異常故障前已經(jīng)出現(xiàn)了MB04B板卡內(nèi)部通訊故障。

(3)故障結(jié)論

造成D134次動(dòng)車組緊急制動(dòng)停車的原因是列車運(yùn)行時(shí)CRH503901車EBCU中MB04B板卡和CB09A板卡出現(xiàn)內(nèi)部CAN通訊故障，導(dǎo)致CRH503901車EBCU誤診斷為施加停放制動(dòng)，為此斷開安全環(huán)路觸發(fā)緊急制動(dòng)停車。

1.3 故障范例2

(1)故障描述

2011年9月24日CRH5047+052車擔(dān)當(dāng)D2004次交路運(yùn)行，8:18在從太原動(dòng)車所出庫至太原站途中突發(fā)緊急制動(dòng)停車，ATP報(bào)制動(dòng)試驗(yàn)失敗，8:24斷蓄電池復(fù)位，故障未消除，8:29做大復(fù)位故障未消除。

(2)故障檢查

CRH5047A和CRH5052A在9月24日下午17:00到達(dá)北京西站，進(jìn)行TCMS數(shù)據(jù)下載，發(fā)現(xiàn)04701車故障記錄中報(bào)MB04B板卡故障，具體情況如表4所示。

表4 故障記錄

對(duì)故障車的EBCU進(jìn)行故障記錄下載，發(fā)現(xiàn)04701車EBCU報(bào)故障代碼26、27、4A、4D，具體情況如表5所示。

表5 報(bào)故障代碼記錄

(3)故障結(jié)論

D2004次(047A+052A)，出庫途中緊急制動(dòng)不緩解停車的最終原因是04701車EBCU報(bào)MB04B主板及插頭故障，導(dǎo)致出庫后當(dāng)速度大于10 km/h時(shí)誤檢測(cè)到非正常施加停放制動(dòng)，斷開安全環(huán)路，觸發(fā)全列車緊急制動(dòng)。

2 故障原因分析

2.1 停放制動(dòng)診斷基本原理

EBCU內(nèi)與停放制動(dòng)有關(guān)的板卡為EB01A板卡、EB02A板卡、MB04B板卡、CB09A板卡。各板卡之間通過EBCU內(nèi)部的CAN總線進(jìn)行通訊。其中EB02A板卡用于讀取停放制動(dòng)隔離塞門狀態(tài);EB01A板卡用于斷開列車緊急制動(dòng)環(huán)路;CB09A板卡用于通訊傳輸，將故障診斷信息送至列車監(jiān)控系統(tǒng);MB04B板卡的功能為讀取停放制動(dòng)壓力傳感器的壓力，同時(shí)CAN總線從EB01A板卡獲得停放制動(dòng)隔離塞門的狀態(tài)，最后通過上述信息進(jìn)行邏輯診斷，如果判斷為運(yùn)行中施加停放制動(dòng)則通過CAN總線指令EB01A板卡斷開安全環(huán)路施加緊急制動(dòng)停車以確保列車安全，防止車輪擦傷以及閘片和制動(dòng)盤高溫、過度磨耗等安全隱患。具體的診斷原理見圖1～圖2。

圖1 EBCU內(nèi)部診斷邏輯圖

2.2 MB04B板卡試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試

由于在13起故障中存在多起由于報(bào)MB04B板卡故障而導(dǎo)致，為此我們將相關(guān)的6塊故障MB04B板卡分別交由兩家公司進(jìn)行檢測(cè)，以確定MB04B板卡是否存成硬件故障。一家公司進(jìn)行了常溫和高溫下的傳感器壓力測(cè)量通道的性能檢測(cè);另一家公司在試驗(yàn)室進(jìn)行了常溫、高低溫(+70℃和－40℃)功能測(cè)試，包括模擬量輸入、頻率輸入、CAN通訊、電源輸出等測(cè)試，見圖3。

圖2 停放制動(dòng)氣動(dòng)模塊圖

圖3 測(cè)試的板卡圖

電路板測(cè)試在通過常溫下的功能測(cè)試后、需進(jìn)行高低溫測(cè)試，在圖4標(biāo)有點(diǎn)的溫度下，都進(jìn)行了完整的功能測(cè)試。

圖4 板卡測(cè)試溫度曲線圖

兩家公司檢測(cè)結(jié)果顯示MB04B板卡不存在硬件故障。送檢的6塊MB04B板卡5塊通過了測(cè)試，1塊未通過測(cè)試(該板卡速度通道模塊故障，與停放制動(dòng)無關(guān))。根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，可以判斷幾起故障中MB04B板卡的故障為可恢復(fù)的臨時(shí)硬件故障，板卡并沒有真正損壞。

2.3 MB04B板卡插頭檢測(cè)

由于在13起故障中還存在多起由于報(bào)MB04B板卡插頭松動(dòng)而導(dǎo)致。為調(diào)查故障車插頭是否存在硬件故障，我們聯(lián)合其中一家公司共同在北京動(dòng)車所對(duì)CRH5052和CRH5053的故障車MB04B板卡插頭進(jìn)行了檢查，檢查項(xiàng)目如下:

(1)檢查每個(gè)前插里面的插針以及插針和電線的連接情況，沒有發(fā)現(xiàn)異常。

(2)檢查了每塊板卡的地址碼，全部正確。

(3)測(cè)量每塊板卡的信號(hào)，測(cè)量過程中嘗試壓拔并晃動(dòng)前插，整個(gè)過程中信號(hào)傳輸穩(wěn)定，連接良好。

檢查結(jié)果顯示MB04B板卡插頭狀態(tài)良好，沒有發(fā)現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象。根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，可以判斷幾起故障中MB04B板卡松動(dòng)故障為臨時(shí)性誤診斷故障，MB04B板卡插頭并非真正松動(dòng)。

2.4 故障分析結(jié)論

經(jīng)過上述分析，CRH5A型動(dòng)車組出現(xiàn)13起非正常施加停放制動(dòng)的故障原因?yàn)镸B04B板卡出現(xiàn)臨時(shí)故障、MB04B板卡誤報(bào)插頭松動(dòng)、MB04B板卡與CB09A板卡內(nèi)部CAN通訊故障。針對(duì)上述3個(gè)故障原因，我們對(duì)控制軟件邏輯進(jìn)行了優(yōu)化。

3 技術(shù)解決方案

3.1 停放制動(dòng)狀態(tài)診斷邏輯優(yōu)化方案

(1)現(xiàn)有診斷邏輯

當(dāng)滿足以下條件時(shí)，停放制動(dòng)被視為緩解:

圖5 板卡插頭檢查圖

①停放制動(dòng)壓力大于54 kPa，且

②停放制動(dòng)壓力傳感器值有效，且

③停放制動(dòng)未通過截?cái)嗳T隔離或者EB02A板卡無效;

其中停放制動(dòng)壓力傳感器值有效的判據(jù)是:

①壓力傳感器電流值在范圍內(nèi);

②MB04B板卡無故障;

③MB04B板卡插頭無松動(dòng);

④MB04B和CB09A板卡無CAN通訊故障。

(2)優(yōu)化方案

由于停放制動(dòng)壓力傳感器和截?cái)嗳T狀態(tài)分別由MB04B和EB02A板卡監(jiān)控。MB04B和CB09A板卡的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)通訊與判斷停放制動(dòng)狀態(tài)無關(guān)。也就是說即使MB04B板卡與CB09A板卡通訊存在故障，也不影響停放制動(dòng)狀態(tài)的診斷。為此在停放制動(dòng)壓力傳感器值有效的判據(jù)中取消MB04B板卡與CB09A板卡通訊故障。

進(jìn)行此優(yōu)化后即可以避免當(dāng)出現(xiàn)MB04B板卡和CB09A板卡通訊故障時(shí)導(dǎo)致運(yùn)行中誤診斷為施加停放制動(dòng)而緊急制動(dòng)停車的故障。

3.2 因施加停放制動(dòng)斷開安全環(huán)路邏輯優(yōu)化

(1)現(xiàn)有控制邏輯

現(xiàn)有CRH5A型動(dòng)車組制動(dòng)軟件中因停放制動(dòng)不緩解斷開安全環(huán)路的邏輯如下:

速度信號(hào)有效，且速度大于10 km/h，而停放制動(dòng)狀態(tài)診斷為未緩解，且停放制動(dòng)管路截?cái)嗳T未隔離或者EB02A板卡無效。

(2)優(yōu)化方案

由于當(dāng)出現(xiàn)MB04B板卡故障、MB04B插頭松動(dòng)以及停放制動(dòng)壓力傳感器故障時(shí)，并沒有真實(shí)施加停放制動(dòng)，為此在上述邏輯中增加MB04B板卡故障、MB04B插頭松動(dòng)和停放制動(dòng)壓力傳感器故障將不會(huì)導(dǎo)致安全環(huán)路斷開的邏輯條件。

但為保證安全，由于當(dāng)出現(xiàn) MB04B板卡故障、MB04B插頭松動(dòng)以及停放制動(dòng)壓力傳感器故障時(shí)，EBCU已經(jīng)不能保證對(duì)停放制動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)控。為此在上述3種條件下增加停放制動(dòng)監(jiān)控受干擾診斷信息，并且在司機(jī)臺(tái)屏幕上顯示給司機(jī)。司機(jī)可以考慮在就近的車站停車時(shí)對(duì)故障車停放制動(dòng)進(jìn)行隔離處理。

4 試驗(yàn)驗(yàn)證

進(jìn)行優(yōu)化后的制動(dòng)軟件在現(xiàn)有列車上進(jìn)行了試裝和試驗(yàn)，包括單列和重聯(lián)車組的靜態(tài)試驗(yàn)及動(dòng)態(tài)試驗(yàn)。

靜態(tài)試驗(yàn)測(cè)試了每輛車的緊急制動(dòng)壓力、最大常用制動(dòng)壓力和保持制動(dòng)壓力，并進(jìn)行了自動(dòng)制動(dòng)試驗(yàn)、菜單導(dǎo)向制動(dòng)試驗(yàn)、備用制動(dòng)試驗(yàn)。驗(yàn)證新版軟件中停放制動(dòng)狀態(tài)和停放制動(dòng)意外施加導(dǎo)致緊急制動(dòng)環(huán)路斷開的邏輯診斷測(cè)試，進(jìn)行BCU和TCMS之間的通訊測(cè)試，驗(yàn)證相應(yīng)故障代碼是否會(huì)正確的在司機(jī)顯示屏上顯示。

動(dòng)態(tài)試驗(yàn)在20 km/h和60 km/h速度下進(jìn)行了單組和重聯(lián)動(dòng)車組的最大常用制動(dòng)停車試驗(yàn)，包括帶電制動(dòng)和不帶電制動(dòng);單組和重聯(lián)動(dòng)車組的緊急制動(dòng)停車試驗(yàn)，包括司機(jī)主手柄和備用制動(dòng)手柄;單組和重聯(lián)動(dòng)車組常用制動(dòng)中電制動(dòng)和空氣制動(dòng)轉(zhuǎn)換測(cè)試;單組和重聯(lián)動(dòng)車組運(yùn)行中模擬異常施加停放制動(dòng)，測(cè)試緊急制動(dòng)是否會(huì)自動(dòng)施加，檢測(cè)信號(hào)見圖6所示。

5 結(jié)束語

2013年8～11月，在分別配屬沈陽鐵路局、武漢鐵路局的各2列動(dòng)車組上安裝了新版制動(dòng)軟件，運(yùn)行考核10萬km，新版軟件運(yùn)用良好，未發(fā)生誤報(bào)施加停放制動(dòng)導(dǎo)致緊急制動(dòng)停車的情況。通過上述制動(dòng)軟件優(yōu)化方案及驗(yàn)證，優(yōu)化后的控制軟件可徹底消除CRH5A型動(dòng)車組由于MB04B板卡出現(xiàn)臨時(shí)故障、MB04B板卡誤報(bào)插頭松動(dòng)、MB04B板卡與CB09A板卡內(nèi)部CAN通訊故障導(dǎo)致的誤報(bào)運(yùn)行中施加停放制動(dòng)而斷開安全環(huán)路觸發(fā)緊急制動(dòng)停車的故障，將最大限度降低制動(dòng)系統(tǒng)故障對(duì)運(yùn)營(yíng)秩序的影響，大大提高了CRH5A型動(dòng)車組制動(dòng)系 統(tǒng)的可靠性。

圖6 測(cè)試圖

［1］ 克諾爾車輛設(shè)備(蘇州)有限公司.CRH5A型動(dòng)車組軟件變更建議文件［Z］.2013.

［2］ 克諾爾車輛設(shè)備(蘇州)有限公司.CRH5A型動(dòng)車組軟件驗(yàn)證報(bào)告［Z］.2013.

Optimization Scheme of Brake Control Software for CRH5AEMUs

MENG Fanhui，YANG Chuan
(Railway Passenger Department，Changchun Railway Vehicle Co.，Ltd.，Changchun 130062 Jilin，China)

This paper introduces the optimization scheme of brake control software for CRH5AEMUs，and expounds the parking brake diagnosis logic，the fault analysis and the demonstration and testing of optimization scheme.

CRH5A;EMU;brake control software

U266.2

A

10.3969/j.issn.1008－7842.2015.01.20

1008－7842(2015)01－0087－05

6—)男，高級(jí)工程師(

2014－08－26)