基于網絡系統軟件的高速動車組司機警惕裝置功能設計及優化

楊麗麗

摘 要：司機警惕裝置是為了防止司機在行車過程中意外事件而設置，介紹了動車組用司機警惕裝置的設計、功能實現方法，從用戶使用便捷性、標準符合性、后續維護等角度，提出了采用網絡系統軟件代替外圍電路的優化方案，采用網絡控制軟件實現警惕功能的方式已得到批量運用，效果良好。

關鍵詞：動車組 警惕裝置 報警 警惕制動 列車網絡控制系統 復位

中圖分類號：U266 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）08（b）-0103-02

司機警惕裝置根據操作模式不同也叫做“死人裝置”或“活人裝置”，要求司機行車時不斷觸發該裝置，以確保司機處于清醒和在崗狀態，當超過規定時間未觸發該裝置時，將自動輸出制動指令控制列車停車。我國引進、消化、吸收的部分機車和動車組上已安裝了司機警惕裝置[1]，中車四方股份公司生產的動車組自2013年開始也加裝了司機警惕裝置，該文主要就動車組司機警惕功能的實現及優化進行介紹。

1 動車組司機警惕裝置及功能

動車組每個頭車分別裝有司機警惕裝置，設備分別設置在操縱臺上、操縱臺下及車輛配電盤內。司機可以選擇操作操縱臺上按鈕、司控器手柄或操縱臺下的腳踏實現警惕的復位。

1.1 司機警惕裝置的組成

司機警惕裝置主要由操作裝置和輸出裝置組成。

操作裝置包括：警惕腳踏開關、警惕按鈕、司控器手柄。

輸出裝置包括：警惕指示燈、警惕蜂鳴器、警惕制動繼電器。

1.2 司機警惕功能

當列車速度大于5 km/h時，操作端司機室司機警惕功能應始終處于啟動狀態。

當30 s內未操作或持續無中斷操作司機警惕操作裝置（包含腳踏開關和手動開關），觸發警惕聲光報警，操作司機警惕包含的任一操作裝置或短時松開被操作的操作裝置可對聲光報警進行復位；報警后10 s內仍未操作，輸出警惕制動繼電器，并觸發緊急制動。在輸出警惕制動繼電器之后，當列車速度為5 km/h以下時，且操作了警惕按鈕或警惕腳踏開關才允許停止輸出警惕制動信號。緊急制動一旦觸發，需停車后方能復位[2]。

司機警惕裝置故障時，可以被隔離。

2 司機警惕功能實現

2.1 司機警惕功能的早期實現

司機警惕由操作裝置、報警裝置及控制邏輯部分組成，初期的動車組司機警惕功能控制邏輯采用繼電器控制方式實現。由車輛硬線電路及時間繼電器等外圍電路實現邏輯判斷和控制，同時實現警惕動作報警、制動輸出等功能，列車網絡控制系統采集警惕腳踏（按鈕）、警惕制動的狀態。

采用繼電器電路控制的方式實現主要存在如下特點：

（1）從電路設計的實現角度考慮，未將司控器手柄信息作為警惕報警的復位條件。

（2）利用繼電器機械觸點的串并聯組合形成控制邏輯，其中間環節多且復雜。機械繼電器的可靠壽命為10萬次級別，頻繁動作會導致過快消耗繼電器的使用壽命。對時間繼電器的可靠性要求較高。

（3）控制邏輯部分主要由硬件電路實現，電路復雜，后續維護成本較高。

2.2 司機警惕功能優化

為了解決以上問題，對司機警惕控制邏輯進行了優化設計，通過硬件、布線改造及網絡控制系統軟件修改提升警惕功能與標準的符合度，用網絡控制系統內部控制邏輯代替延時繼電器等外部邏輯控制硬線電路，實現司機警惕報警和警惕制動的觸發功能。

2.2.1 技術方案

網絡司機警惕由操作裝置、報警裝置及控制邏輯部分組成。

操作裝置包括警惕手動開關、警惕腳踏開關、牽引手柄和制動手柄。

報警裝置包括警惕報警燈和警惕報警器。

邏輯控制部分由網絡控制軟件和邏輯輸出繼電器實現。

網絡控制系統檢測到動車組運行速度達到5 km/h時，操作端司機室司機警惕功能應始終處于啟動狀態。

網絡采集警惕腳踏、按鈕開關和司控器手柄的狀態，通過網絡控制系統內部控制邏輯代替延時繼電器等外圍電路，實現警惕報警和警惕制動的觸發。在警惕制動觸發前，可通過警惕腳踏、按鈕或司控器手柄進行復位，警惕制動觸發后，只能通過操作警惕按鈕和腳踏進行復位。網絡軟件方式實現警惕功能實現原理框圖如圖1所示。

2.2.2 軟件實現

列車網絡控制系統的軟件是整個司機警惕功能優化設計的核心部分，軟件功能邏輯分為警惕工作邏輯、警惕報警及復位邏輯。

（1）警惕工作邏輯。

當程序開始運行后，動車組主控鑰匙投入后，警惕裝置未隔離，且列車速度5 km以上時，警惕功能啟動。

當列車處于靜止狀態時，動車組主控鑰匙投入后，警惕裝置未隔離，操作“警惕試驗”開關，警惕功能也可以啟動。

（2）警惕報警邏輯。

當警惕功能啟動后，若司機警惕操作裝置（包含腳踏開關和按鈕，以及司控器手柄）未被有效操作（未操作或持續無中斷操作）30 s時，同時觸發警惕聲光報警，30 s內操作司機警惕包含的任一操作裝置或短時松開被操作的操作裝置可對計時器進行復位；若仍未有效操作司機警惕操作裝置，持續不斷觸發聲光報警，在40 s時，輸出警惕制動繼電器，觸發警惕制動，進而導致列車緊急制動。

（3）警惕復位邏輯。

①在警惕制動繼電器輸出前。

在警惕聲光報警輸出前，即30 s內，操作司機警惕包含的任一操作裝置或短時松開被操作的操作裝置可對計時器進行復位。

在警惕聲光報警輸出后，即30 s時，有效操作任一司機警惕操作裝置，可對計時器和聲光報警進行復位。

②在警惕制動繼電器輸出后。

當列車速度為5 km/h以下時，且操作了警惕按鈕或警惕腳踏開關才允許停止輸出警惕制動繼電器信號，此后司機可進行手動緩解制動。

2.3 應用情況

根據以上設計思路，采用司機警惕操作裝置及網絡控制系統內部軟件實現警惕啟動、警惕報警、警惕制動及復位邏輯，能完全實現司機警惕的相關功能，已在250 km及350 km動車組上得到應用。

3 結語

為了提升警惕功能與標準的符合度，用網絡控制系統內部控制邏輯代替延時繼電器等外部邏輯控制硬線電路，實現司機警惕報警和警惕制動的觸發功能，并能按規定采用操作警惕按鈕、腳踏及司控器手柄進行復位報警功能。采用網絡控制軟件實現警惕功能的方式已經在250 km及350 km動車組上得到批量應用，應用效果良好。

參考文獻

[1] 謝興中.機車司機警惕控制技術探索[J].電力機車與城軌車輛，2008（3）：1-3.

[2] TB/T 3333-2013機車及動車組司機警惕裝置應遵循的條件[S].2013.