CRH5A型动车组制动控制软件优化方案

孟繁辉，杨 川

(长春轨道客车股份有限公司 铁路客车开发部，吉林长春130062)

CRH5A型动车组制动控制软件优化方案

孟繁辉，杨 川

(长春轨道客车股份有限公司 铁路客车开发部，吉林长春130062)

介绍了CRH5A型动车组制动控制软件的优化方案，重点阐述了停放制动诊断逻辑、故障分析以及优化方案的论证和试验。

CRH5A;电动车组;制动控制软件

CRH5A型电动车组是长春轨道客车股份有限公司250 km/h速度级的主型电动车组，目前在国内投入运营的CRH5A型动车组共计140列车。

根据动车组投入运用近6年的情况统计分析，CRH5A型动车组制动系统故障率低、可靠性较高，但近两年动车组出现数起运行中误报施加停放制动导致列车紧急制动停车的故障。为降低制动系统误报故障对运营秩序的影响，我们对该故障进行了系统分析，并对现有制动控制软件进行了优化。

1 故障现象及分析

1.1 故障统计

2011年9月～2013年6月期间，CRH5A型动车组共发生因运行中误报施加停放制动而导致紧急制动停车的故障13起。故障统计见表1。

1.2 故障案例1

(1)故障描述

2012年7月17日郑州铁路局担当的D134次(郑州—北京西)CRH5039+043动车组，03900车主控，运行至保定到北京西区间，13:12紧急制动停车。机械师将03901车做关门车处理后，14:06开车，停车54 min。

(2)故障检查

2012年 7月 17日 D134次车组晚进库后下载CRH503901车TCMS数据和CRH503901车EBCU(电子制动控制单元)故障记录。

CRH503901车TCMS数据见表2。

表1 误报施加停放制动导致紧急停车故障统计表

表2 TCMS故障记录表

CRH503901车EBCU故障记录见表3。

表3 EBCU故障记录表

从表2 TCMS和表3 EBCU故障记录可以看出，CRH503901车出现施加停放制动异常故障前已经出现了MB04B板卡内部通讯故障。

(3)故障结论

造成D134次动车组紧急制动停车的原因是列车运行时CRH503901车EBCU中MB04B板卡和CB09A板卡出现内部CAN通讯故障，导致CRH503901车EBCU误诊断为施加停放制动，为此断开安全环路触发紧急制动停车。

1.3 故障范例2

(1)故障描述

2011年9月24日CRH5047+052车担当D2004次交路运行，8:18在从太原动车所出库至太原站途中突发紧急制动停车，ATP报制动试验失败，8:24断蓄电池复位，故障未消除，8:29做大复位故障未消除。

(2)故障检查

CRH5047A和CRH5052A在9月24日下午17:00到达北京西站，进行TCMS数据下载，发现04701车故障记录中报MB04B板卡故障，具体情况如表4所示。

表4 故障记录

对故障车的EBCU进行故障记录下载，发现04701车EBCU报故障代码26、27、4A、4D，具体情况如表5所示。

表5 报故障代码记录

(3)故障结论

D2004次(047A+052A)，出库途中紧急制动不缓解停车的最终原因是04701车EBCU报MB04B主板及插头故障，导致出库后当速度大于10 km/h时误检测到非正常施加停放制动，断开安全环路，触发全列车紧急制动。

2 故障原因分析

2.1 停放制动诊断基本原理

EBCU内与停放制动有关的板卡为EB01A板卡、EB02A板卡、MB04B板卡、CB09A板卡。各板卡之间通过EBCU内部的CAN总线进行通讯。其中EB02A板卡用于读取停放制动隔离塞门状态;EB01A板卡用于断开列车紧急制动环路;CB09A板卡用于通讯传输，将故障诊断信息送至列车监控系统;MB04B板卡的功能为读取停放制动压力传感器的压力，同时CAN总线从EB01A板卡获得停放制动隔离塞门的状态，最后通过上述信息进行逻辑诊断，如果判断为运行中施加停放制动则通过CAN总线指令EB01A板卡断开安全环路施加紧急制动停车以确保列车安全，防止车轮擦伤以及闸片和制动盘高温、过度磨耗等安全隐患。具体的诊断原理见图1～图2。

图1 EBCU内部诊断逻辑图

2.2 MB04B板卡试验台测试

由于在13起故障中存在多起由于报MB04B板卡故障而导致，为此我们将相关的6块故障MB04B板卡分别交由两家公司进行检测，以确定MB04B板卡是否存成硬件故障。一家公司进行了常温和高温下的传感器压力测量通道的性能检测;另一家公司在试验室进行了常温、高低温(+70℃和－40℃)功能测试，包括模拟量输入、频率输入、CAN通讯、电源输出等测试，见图3。

图2 停放制动气动模块图

图3 测试的板卡图

电路板测试在通过常温下的功能测试后、需进行高低温测试，在图4标有点的温度下，都进行了完整的功能测试。

图4 板卡测试温度曲线图

两家公司检测结果显示MB04B板卡不存在硬件故障。送检的6块MB04B板卡5块通过了测试，1块未通过测试(该板卡速度通道模块故障，与停放制动无关)。根据上述试验结果，可以判断几起故障中MB04B板卡的故障为可恢复的临时硬件故障，板卡并没有真正损坏。

2.3 MB04B板卡插头检测

由于在13起故障中还存在多起由于报MB04B板卡插头松动而导致。为调查故障车插头是否存在硬件故障，我们联合其中一家公司共同在北京动车所对CRH5052和CRH5053的故障车MB04B板卡插头进行了检查，检查项目如下:

(1)检查每个前插里面的插针以及插针和电线的连接情况，没有发现异常。

(2)检查了每块板卡的地址码，全部正确。

(3)测量每块板卡的信号，测量过程中尝试压拔并晃动前插，整个过程中信号传输稳定，连接良好。

检查结果显示MB04B板卡插头状态良好，没有发现松动现象。根据上述试验结果，可以判断几起故障中MB04B板卡松动故障为临时性误诊断故障，MB04B板卡插头并非真正松动。

2.4 故障分析结论

经过上述分析，CRH5A型动车组出现13起非正常施加停放制动的故障原因为MB04B板卡出现临时故障、MB04B板卡误报插头松动、MB04B板卡与CB09A板卡内部CAN通讯故障。针对上述3个故障原因，我们对控制软件逻辑进行了优化。

3 技术解决方案

3.1 停放制动状态诊断逻辑优化方案

(1)现有诊断逻辑

当满足以下条件时，停放制动被视为缓解:

图5 板卡插头检查图

①停放制动压力大于54 kPa，且

②停放制动压力传感器值有效，且

③停放制动未通过截断塞门隔离或者EB02A板卡无效;

其中停放制动压力传感器值有效的判据是:

①压力传感器电流值在范围内;

②MB04B板卡无故障;

③MB04B板卡插头无松动;

④MB04B和CB09A板卡无CAN通讯故障。

(2)优化方案

由于停放制动压力传感器和截断塞门状态分别由MB04B和EB02A板卡监控。MB04B和CB09A板卡的内部网络通讯与判断停放制动状态无关。也就是说即使MB04B板卡与CB09A板卡通讯存在故障，也不影响停放制动状态的诊断。为此在停放制动压力传感器值有效的判据中取消MB04B板卡与CB09A板卡通讯故障。

进行此优化后即可以避免当出现MB04B板卡和CB09A板卡通讯故障时导致运行中误诊断为施加停放制动而紧急制动停车的故障。

3.2 因施加停放制动断开安全环路逻辑优化

(1)现有控制逻辑

现有CRH5A型动车组制动软件中因停放制动不缓解断开安全环路的逻辑如下:

速度信号有效，且速度大于10 km/h，而停放制动状态诊断为未缓解，且停放制动管路截断塞门未隔离或者EB02A板卡无效。

(2)优化方案

由于当出现MB04B板卡故障、MB04B插头松动以及停放制动压力传感器故障时，并没有真实施加停放制动，为此在上述逻辑中增加MB04B板卡故障、MB04B插头松动和停放制动压力传感器故障将不会导致安全环路断开的逻辑条件。

但为保证安全，由于当出现 MB04B板卡故障、MB04B插头松动以及停放制动压力传感器故障时，EBCU已经不能保证对停放制动状态进行有效监控。为此在上述3种条件下增加停放制动监控受干扰诊断信息，并且在司机台屏幕上显示给司机。司机可以考虑在就近的车站停车时对故障车停放制动进行隔离处理。

4 试验验证

进行优化后的制动软件在现有列车上进行了试装和试验，包括单列和重联车组的静态试验及动态试验。

静态试验测试了每辆车的紧急制动压力、最大常用制动压力和保持制动压力，并进行了自动制动试验、菜单导向制动试验、备用制动试验。验证新版软件中停放制动状态和停放制动意外施加导致紧急制动环路断开的逻辑诊断测试，进行BCU和TCMS之间的通讯测试，验证相应故障代码是否会正确的在司机显示屏上显示。

动态试验在20 km/h和60 km/h速度下进行了单组和重联动车组的最大常用制动停车试验，包括带电制动和不带电制动;单组和重联动车组的紧急制动停车试验，包括司机主手柄和备用制动手柄;单组和重联动车组常用制动中电制动和空气制动转换测试;单组和重联动车组运行中模拟异常施加停放制动，测试紧急制动是否会自动施加，检测信号见图6所示。

5 结束语

2013年8～11月，在分别配属沈阳铁路局、武汉铁路局的各2列动车组上安装了新版制动软件，运行考核10万km，新版软件运用良好，未发生误报施加停放制动导致紧急制动停车的情况。通过上述制动软件优化方案及验证，优化后的控制软件可彻底消除CRH5A型动车组由于MB04B板卡出现临时故障、MB04B板卡误报插头松动、MB04B板卡与CB09A板卡内部CAN通讯故障导致的误报运行中施加停放制动而断开安全环路触发紧急制动停车的故障，将最大限度降低制动系统故障对运营秩序的影响，大大提高了CRH5A型动车组制动系 统的可靠性。

图6 测试图

［1］ 克诺尔车辆设备(苏州)有限公司.CRH5A型动车组软件变更建议文件［Z］.2013.

［2］ 克诺尔车辆设备(苏州)有限公司.CRH5A型动车组软件验证报告［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，高级工程师(

2014－08－26)