廣州地鐵B6型車空壓機邏輯優化分析

徐禮文 鐘朱杰 邱漢清 趙仁龍

（廣州地鐵集團有限公司運營事業總部，廣東廣州510710）

0 引言

廣州地鐵B6型車在折返線出來后頻繁報空壓機壓力開關故障，本文通過分析空壓機相關的診斷邏輯，提出縮短空壓機啟動延時同時優化空壓機壓力開關診斷邏輯，有效避免了列車誤報空壓機壓力開關故障，提高了列車運行的穩定性。

1 B6型車空壓機簡介

廣州地鐵九號線B6型列車為6節編組的列車（A+B+C=C+B+A），每節C車均安裝有空壓機。壓縮空氣由三相380 V驅動的VV120空壓機組（A00A01）產生，經過干燥器（A00A04）干燥、過濾器過濾（A00A05）后，進入總風管輸送給整車。A08（5.5～7 bar）檢測總風管壓力，用于低壓觸發緊急制動；A09（7～9 bar）檢測總風管壓力，用于空壓機的硬線啟停控制。供風裝置配置圖如圖1所示。

圖1 供風裝置配置圖

2 B6型車空壓機邏輯分析

2.1 空壓機控制邏輯

廣州地鐵九號線列車通過制動控制單元BCU將總風壓力通過網絡發送給列控系統TCMS。列控系統TCMS根據日期進行兩臺壓縮機的主從控制（單日奇數車為主壓縮機，雙日偶數車為主壓縮機），并當總風壓力降低到7.5 bar時，輸出驅動主壓縮機工作；當總風壓力達到9 bar時，主壓縮機停止工作。當總風壓力低于7 bar時，列控系統TCMS輸出驅動兩臺壓縮機同時啟動打風，直到主風管壓力上升到9 bar時兩臺壓縮機停止打風。

分析空壓機啟動的控制邏輯，其中采集V_MSR信號設置延時1.5 s，V_Comp_Delay信號設置延時4 s，所以從空壓機啟動命令輸出后至少需延時5.5 s空壓機才能啟動正式打氣。

2.2 空壓機壓力開關故障診斷邏輯

當空壓機壓力開關A09檢測總風管壓力低于7bar時動作，至相應I/O模塊的采集回路斷開，I/O模塊信號“Byte#2#1000110”變成低電平“0”，經過數字模塊取反后輸出信號“G_DI_C1_LowBSR”為高電平“1”，“G_DI_C1_LowBSR”信號為檢測壓力開關是否動作的信號，如圖2所示。

“G_DI_C1_LowBSR”壓力開關動作信號參與列控系統TCMS的壓力開關故障診斷邏輯，經邏輯判斷后輸出“V_C1_BSRNoPlausi”壓力開關故障信號，若為高電平則通過HMI屏報出“壓力開關故障”信息。

3 故障案例

3.1 事件經過分析

2018-03-11T18：36，高增下行報09007008車車輛屏有“兩個C車壓力開關故障”的信息提示，列車牽引/制動功能正常。列車回庫下載事件記錄儀，分析事件經過如下：

18：33：10，列車從高增折返線出來停穩在高增站臺，司機關斷尾端09007端的激活鑰匙（此時氣壓為7.8 bar），列車立即從保壓制動施加至緊急制動壓力，消耗主風管氣壓使其快速下降。

18：33：19，09008車氣壓下降至7.5 bar；

18：33：25，09008車空壓機啟動命令輸出，共經歷6 s左右的延時空壓機才正式啟動供氣。

18：33：28，因消耗主風管氣壓使其快速下降導致09007車氣壓下降至6.98 bar，觸發09007008車兩臺空壓機啟動命令輸出。氣壓下降至低于兩端壓力開關的動作值（預設值7 bar），導致同時報出兩端空壓機故障信息“壓縮機壓力低于7 bar、空壓機壓力開關故障”。

18：33：24，關斷09007車鑰匙14 s后，司機激活頭端09008端的鑰匙。

18：33：31，達到最低氣壓6.94 bar，隨后空壓機開始正式供氣，氣壓開始回升。

18：33：33，激活09008端鑰匙9 s后列車開始響應，從緊急制動壓力逐步釋放至保壓制動壓力。

3.2 故障原因分析

3.2.1 空壓機啟動邏輯延時時間過長

列車從折返線出來停穩后，需從保壓制動施加至緊急制動壓力，迅速消耗主風管氣壓使其快速下降。從空壓機啟停的控制邏輯可以發現從空壓機啟動命令輸出后至少需延時5.5 s空壓機才能做出響應。這導致列車氣壓在7.5 bar左右時單臺空壓機未來得及啟動的狀況下，氣壓接著迅速下降到低于7.0 bar，觸發壓力開關動作，列車氣壓在這段時間內得不到及時有效的補充。

3.2.2 空壓機壓力開關故障診斷邏輯問題

優化前空壓機壓力開關故障診斷邏輯圖如圖3所示，相關邏輯說明：

（1）關于“COMP_GRH_1”模塊邏輯，當實際氣壓值高于9.3 bar時，輸出為“1”；低于6.7 bar時，輸出為“0”；介于6.7～9.3 bar時，保持上一狀態。

（2）關于“XOR”異或邏輯，兩個信號輸入相同則輸出為“0”，不相同則輸出為“1”。

（3）關于IN2，檢測壓力開關是否動作，當壓力開關低于7 bar動作時輸出為“1”。

圖3 優化前空壓機壓力開關故障診斷邏輯圖

由于目前上限值9.3 bar正常空壓機打氣無法達到，因此輸入IN1一直處于“0”的狀態。只要當總風缸低于7 bar后壓力開關動作，IN2輸出變成“1”，就會導致“V_C1_BSRNoPlausi”信號置“1”，從而報出“空壓機壓力開關故障”。

根據空壓機壓力開關故障的功能描述文件：“風源控制（7～9 bar）壓力開關：風源模塊將備用壓力開關狀態輸出給列控系統TCMS，當列控系統TCMS檢測總風壓力低于6.5 bar而開關（預設值7 bar）仍未動作時，報出該空壓機壓力開關故障。”而優化前空壓機壓力開關邏輯：只要當總風缸低于7 bar后壓力開關一動作，就報出空壓機壓力開關故障，這與功能描述文件不符，需要進行優化。

4 診斷邏輯優化

針對上述分析，縮短空壓機啟動延時，及時補充因施加緊急制動所消耗的氣壓；同時，優化空壓機壓力開關故障診斷邏輯，只有當列控系統TCMS檢測總風壓力低于6.5 bar而壓力開關（預設值7 bar）仍未動作時，才報出該空壓機壓力開關故障，從而解決了廣州地鐵B6型車空壓機壓力開關故障誤報的問題。

4.1 縮短空壓機啟動延時

從空壓機啟停的控制邏輯可以發現從空壓機啟動命令輸出后至少需延時5.5 s空壓機才能做出響應，這導致列車氣壓得不到及時有效的補充。

核實廣州地鐵三號線及三北線B1/B2/B4型車空壓機啟動邏輯只有采集時間而未設置其他延時，可以對B6型車空壓機啟動延時進行優化，縮短空壓機啟動打氣的時間，及時補充因施加緊急制動所消耗的氣壓，避免氣壓下降過快。

4.2 優化空壓機壓力開關故障診斷邏輯

根據空壓機功能描述文件，優化后的空壓機壓力開關故障診斷邏輯圖如圖4所示，相關邏輯說明：

（1）關于“LT”模塊邏輯，當實際氣壓值低于6.5 bar時，輸出為“1”。

（2）關于“AND”與邏輯，兩個信號輸入都為“1”時才輸出為“1”，否則輸出為“0”。

圖4 優化后空壓機壓力開關故障診斷邏輯圖

當氣壓低于6.5 bar時，“LT”模塊輸出“1”；若低于6.5 bar空壓機壓力開關仍然未動作，則“V_DI_C1_LowBSR”信號為“0”；取反“與邏輯”后“V_C1_BSRNoPlausi”信號才輸出“1”，HMI屏報出“壓力開關故障”。

當氣壓低于6.5 bar時，“LT”模塊輸出“1”；若低于6.5 bar空壓機壓力開關正常動作，則“V_DI_C1_LowBSR”信號為“1”；“與邏輯”后“V_C1_BSRNoPlausi”信號仍然輸出“0”，HMI屏不報壓力開關故障。

當氣壓高于6.5 bar時，“LT”模塊輸出“0”，不管壓力開關是否動作，“與邏輯”之后“V_C1_BSRNoPlausi”信號始終輸出“0”，HMI屏不報壓力開關故障。

5 結語

廣州地鐵B6型車在折返線出來后頻繁報空壓機壓力開關故障，經分析為空壓機啟動邏輯的延時時間設置及壓力開關故障診斷邏輯存在問題。通過縮短空壓機啟動延時可在列車施加緊急制動氣壓時及時補充列車消耗的氣壓；同時完善空壓機壓力開關診斷邏輯，有效避免了誤報故障。通過現場實驗及測試，株機公司最終采取縮短4 s空壓機啟動延時時間，同時優化空壓機壓力開關故障診斷邏輯，避免了列車誤報空壓機壓力開關故障，提高了列車運行的穩定性。

[1]南車株洲電力機車有限公司.GZML9項目列車控制功能描述（V1版）[Z]，2015.

[2]人力資源和社會保障部教材辦公室，廣州市地下鐵道總公司.車輛檢修工[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2009.