CRH380BG型動(dòng)車組300T型ATP車載設(shè)備的技術(shù)改造

吳廣榮 姜 波

（1.遼寧鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧錦州 121000 2.中國(guó)鐵路沈陽局集團(tuán)有限公司，沈陽 110001）

列車速度不斷提升，對(duì)列車的運(yùn)行安全提出了更高要求。目前，ATP作為列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的主體設(shè)備，是確保動(dòng)車組安全快速運(yùn)行的核心設(shè)備。在目前高速鐵路的運(yùn)用中，動(dòng)車組ATP車載設(shè)備的安全性仍然有許多不容忽視的問題，這些問題亟待解決。相信隨著中國(guó)高速鐵路進(jìn)入新的發(fā)展紀(jì)元，通過不斷吸收先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，積累實(shí)作技能，動(dòng)車組ATP車載設(shè)備必將實(shí)現(xiàn)高可靠性、安全性、及時(shí)性。本文從對(duì)CRH380BG動(dòng)車組ATP車載設(shè)備故障的技術(shù)改造入手，對(duì)由于動(dòng)車組ATP車載設(shè)備故障造成更換動(dòng)車組進(jìn)行分析，希望能為相關(guān)的工作人員提供一定參考。

1 CRH380BG動(dòng)車組AG型“雙叉”繼電器改造

1.1 基本原理

如圖1所示，此300T型ATP設(shè)備，采用ATP-A與ATP-B雙系冷備，但工作時(shí)，兩系共用一套繼電器。正常情況下，在動(dòng)車組運(yùn)行中，ATP對(duì)AG型繼電器接點(diǎn)進(jìn)行周期回讀檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)接點(diǎn)斷開或接觸不良，ATP會(huì)立即輸出制動(dòng)停車信息，此時(shí)，需重啟ATP進(jìn)行自檢確認(rèn)設(shè)備良好，動(dòng)車組方可繼續(xù)運(yùn)行。如果繼電器發(fā)生不可恢復(fù)故障（如接點(diǎn)接觸電阻大于105 mΩ），ATP將自檢失敗導(dǎo)致死機(jī)，只能更換動(dòng)車組。

1.2 問題分析

在沒有技術(shù)改造前，由于AG型繼電器采用“單觸點(diǎn)”設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致在動(dòng)車組高速運(yùn)行振動(dòng)環(huán)境下，接點(diǎn)就會(huì)存在瞬間斷開或接觸電阻不良問題，從而造成ATP自檢系統(tǒng)回讀錯(cuò)誤，輸出制動(dòng)停車信息。此繼電器有如下3點(diǎn)弊端：一是單接點(diǎn)沒有安全冗余，接點(diǎn)回讀錯(cuò)誤，立即導(dǎo)致故障；二是接點(diǎn)片寬，彈性不良，在外界環(huán)境振動(dòng)時(shí)，易于產(chǎn)生接觸不良；三是ATP雙系使用一套繼電器，一旦發(fā)生不可恢復(fù)繼電器故障，就必須更換動(dòng)車組。

2013年哈大高鐵剛開通，由于均是新造出廠動(dòng)車組，繼電器故障相對(duì)不明顯，2014年度就發(fā)生12件繼電器故障，其中有4次更換動(dòng)車組。

1.3 改進(jìn)方案

針對(duì)AG型繼電器的“單觸點(diǎn)”設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)存在的缺陷，建議采用“雙叉”繼電器，即接點(diǎn)為雙觸點(diǎn)，有效克服了“單觸點(diǎn)”繼電器的兩項(xiàng)缺點(diǎn)：一是雙觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，在動(dòng)車組運(yùn)行外界環(huán)境振動(dòng)的環(huán)境下，兩個(gè)接點(diǎn)均同時(shí)斷開或接觸不良的概率幾乎為零；二是“雙叉”繼電器接點(diǎn)片寬度不足原來的二分之一，彈性好，在外界振動(dòng)時(shí)，仍可靠接觸。

經(jīng)2015年初步試驗(yàn)，收到良好效果，全年發(fā)生6件繼電器故障（均為AG型）。2015年底全部完成改造后，2016～2017年，僅發(fā)生1件由于繼電器原因?qū)е碌腁TP故障。

2 CRH380BG動(dòng)車組ATP安全數(shù)據(jù)輸入輸出模塊、接口繼電器冗余改造

2.1 基本原理

如圖2所示，CRH380BG動(dòng)車組300T型ATP設(shè)備采用雙系冷備，并共用一套安全數(shù)據(jù)輸入輸出（VDX）模塊和接口繼電器，運(yùn)用中只要一個(gè)VDX模塊或者一臺(tái)繼電器發(fā)生不可恢復(fù)故障，ATP將自檢失敗導(dǎo)致死機(jī)，只能更換動(dòng)車組。

2.2 問題分析

CRH380BG動(dòng)車組300T型ATP雖然主體設(shè)計(jì)是雙系冷備，其中一套故障可以人工轉(zhuǎn)為備用系，但是其中VDX、接口繼電器卻是共用的，無論使用哪一個(gè)系工作，要求VDX模塊和繼電器均必須處于良好狀態(tài)。實(shí)踐證明，2013年至今，由于ATP故障導(dǎo)致更換CRH380BG動(dòng)車組的多為是VDX模塊、繼電器故障。共計(jì)11件（其中VDX模塊7件，繼電器4件）。

2.3 改進(jìn)方案

針對(duì)CRH380BG動(dòng)車組300T型ATP設(shè)備VDX模塊、繼電器單套設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)存在的缺陷，建議利用動(dòng)車組高級(jí)修時(shí)機(jī)，將VDX模塊、繼電器改造為雙套化，消除由于VDX模塊、繼電器單套故障引發(fā)更換動(dòng)車組風(fēng)險(xiǎn)。

目前，編號(hào)為58開頭的CRH380BG和諧號(hào)、復(fù)興號(hào)動(dòng)車組新造出廠時(shí)，ATP設(shè)備VDX模塊、繼電器已經(jīng)實(shí)現(xiàn)雙套化，方案成熟、可以推廣，如圖3所示。哈大線CRH380BG動(dòng)車組VDX模塊、繼電器雙套化的有17組，還有83組需要進(jìn)行改造。

3 CRH380BG動(dòng)車組300T型ATP總線改造

3.1 基本原理

如圖4所示，CRH380BG動(dòng)車組300T型ATP設(shè)備（簡(jiǎn)稱ATP）主機(jī)與人機(jī)接口（簡(jiǎn)稱DMI）通信是借用動(dòng)車組車輛總線（簡(jiǎn)稱MVB）實(shí)現(xiàn)的（虛線部分為車輛設(shè)備）。車輛MVB總線有A、B兩個(gè)通道，ATP主機(jī)與DMI通信使用其中A通道。

3.2 問題分析

一是當(dāng)車輛MVB總線A通道發(fā)生故障時(shí)，車輛設(shè)備可以轉(zhuǎn)換B通道通信，ATP則無法繼續(xù)工作，必須更換動(dòng)車組。二是車輛MVB總線上設(shè)備較多，經(jīng)常發(fā)生瞬間通信中斷，導(dǎo)致ATP故障，需動(dòng)車組列車停車和重啟ATP，對(duì)運(yùn)輸產(chǎn)生較大干擾。

2013年哈大高鐵開通以來，共發(fā)生25件DMI與ATP通信中斷故障，其中車輛MVB導(dǎo)致故障不能恢復(fù)8件。

3.3 改進(jìn)方案

針對(duì)ATP主機(jī)與DMI通信借用車輛MVB總線不合理問題，建議在ATP主機(jī)與DMI之間設(shè)置獨(dú)立雙路總線，提高ATP的可靠性、可用性。國(guó)產(chǎn)復(fù)興號(hào)動(dòng)車組已經(jīng)采用此方案，建立利用動(dòng)車組高級(jí)修時(shí)機(jī)，有針對(duì)性地對(duì)和諧號(hào)CRH380BG動(dòng)車組進(jìn)行改造如圖5所示。

通過上述3種情況的分析可知，在目前高鐵動(dòng)車組的運(yùn)用中，動(dòng)車組ATP車載設(shè)備的安全性及可靠性仍然存在一些影響動(dòng)車組正常運(yùn)行的問題，通過不斷吸收先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，且經(jīng)過技術(shù)改造，相信隨著中國(guó)鐵路的不斷發(fā)展，動(dòng)車組ATP車載設(shè)備必將實(shí)現(xiàn)高可靠、高安全，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高速列車的安全正點(diǎn)運(yùn)行。