广州地铁B6型车空压机逻辑优化分析

徐礼文 钟朱杰 邱汉清 赵仁龙

（广州地铁集团有限公司运营事业总部，广东广州510710）

0 引言

广州地铁B6型车在折返线出来后频繁报空压机压力开关故障，本文通过分析空压机相关的诊断逻辑，提出缩短空压机启动延时同时优化空压机压力开关诊断逻辑，有效避免了列车误报空压机压力开关故障，提高了列车运行的稳定性。

1 B6型车空压机简介

广州地铁九号线B6型列车为6节编组的列车（A+B+C=C+B+A），每节C车均安装有空压机。压缩空气由三相380 V驱动的VV120空压机组（A00A01）产生，经过干燥器（A00A04）干燥、过滤器过滤（A00A05）后，进入总风管输送给整车。A08（5.5～7 bar）检测总风管压力，用于低压触发紧急制动；A09（7～9 bar）检测总风管压力，用于空压机的硬线启停控制。供风装置配置图如图1所示。

图1 供风装置配置图

2 B6型车空压机逻辑分析

2.1 空压机控制逻辑

广州地铁九号线列车通过制动控制单元BCU将总风压力通过网络发送给列控系统TCMS。列控系统TCMS根据日期进行两台压缩机的主从控制（单日奇数车为主压缩机，双日偶数车为主压缩机），并当总风压力降低到7.5 bar时，输出驱动主压缩机工作；当总风压力达到9 bar时，主压缩机停止工作。当总风压力低于7 bar时，列控系统TCMS输出驱动两台压缩机同时启动打风，直到主风管压力上升到9 bar时两台压缩机停止打风。

分析空压机启动的控制逻辑，其中采集V_MSR信号设置延时1.5 s，V_Comp_Delay信号设置延时4 s，所以从空压机启动命令输出后至少需延时5.5 s空压机才能启动正式打气。

2.2 空压机压力开关故障诊断逻辑

当空压机压力开关A09检测总风管压力低于7bar时动作，至相应I/O模块的采集回路断开，I/O模块信号“Byte#2#1000110”变成低电平“0”，经过数字模块取反后输出信号“G_DI_C1_LowBSR”为高电平“1”，“G_DI_C1_LowBSR”信号为检测压力开关是否动作的信号，如图2所示。

“G_DI_C1_LowBSR”压力开关动作信号参与列控系统TCMS的压力开关故障诊断逻辑，经逻辑判断后输出“V_C1_BSRNoPlausi”压力开关故障信号，若为高电平则通过HMI屏报出“压力开关故障”信息。

3 故障案例

3.1 事件经过分析

2018-03-11T18：36，高增下行报09007008车车辆屏有“两个C车压力开关故障”的信息提示，列车牵引/制动功能正常。列车回库下载事件记录仪，分析事件经过如下：

18：33：10，列车从高增折返线出来停稳在高增站台，司机关断尾端09007端的激活钥匙（此时气压为7.8 bar），列车立即从保压制动施加至紧急制动压力，消耗主风管气压使其快速下降。

18：33：19，09008车气压下降至7.5 bar；

18：33：25，09008车空压机启动命令输出，共经历6 s左右的延时空压机才正式启动供气。

18：33：28，因消耗主风管气压使其快速下降导致09007车气压下降至6.98 bar，触发09007008车两台空压机启动命令输出。气压下降至低于两端压力开关的动作值（预设值7 bar），导致同时报出两端空压机故障信息“压缩机压力低于7 bar、空压机压力开关故障”。

18：33：24，关断09007车钥匙14 s后，司机激活头端09008端的钥匙。

18：33：31，达到最低气压6.94 bar，随后空压机开始正式供气，气压开始回升。

18：33：33，激活09008端钥匙9 s后列车开始响应，从紧急制动压力逐步释放至保压制动压力。

3.2 故障原因分析

3.2.1 空压机启动逻辑延时时间过长

列车从折返线出来停稳后，需从保压制动施加至紧急制动压力，迅速消耗主风管气压使其快速下降。从空压机启停的控制逻辑可以发现从空压机启动命令输出后至少需延时5.5 s空压机才能做出响应。这导致列车气压在7.5 bar左右时单台空压机未来得及启动的状况下，气压接着迅速下降到低于7.0 bar，触发压力开关动作，列车气压在这段时间内得不到及时有效的补充。

3.2.2 空压机压力开关故障诊断逻辑问题

优化前空压机压力开关故障诊断逻辑图如图3所示，相关逻辑说明：

（1）关于“COMP_GRH_1”模块逻辑，当实际气压值高于9.3 bar时，输出为“1”；低于6.7 bar时，输出为“0”；介于6.7～9.3 bar时，保持上一状态。

（2）关于“XOR”异或逻辑，两个信号输入相同则输出为“0”，不相同则输出为“1”。

（3）关于IN2，检测压力开关是否动作，当压力开关低于7 bar动作时输出为“1”。

图3 优化前空压机压力开关故障诊断逻辑图

由于目前上限值9.3 bar正常空压机打气无法达到，因此输入IN1一直处于“0”的状态。只要当总风缸低于7 bar后压力开关动作，IN2输出变成“1”，就会导致“V_C1_BSRNoPlausi”信号置“1”，从而报出“空压机压力开关故障”。

根据空压机压力开关故障的功能描述文件：“风源控制（7～9 bar）压力开关：风源模块将备用压力开关状态输出给列控系统TCMS，当列控系统TCMS检测总风压力低于6.5 bar而开关（预设值7 bar）仍未动作时，报出该空压机压力开关故障。”而优化前空压机压力开关逻辑：只要当总风缸低于7 bar后压力开关一动作，就报出空压机压力开关故障，这与功能描述文件不符，需要进行优化。

4 诊断逻辑优化

针对上述分析，缩短空压机启动延时，及时补充因施加紧急制动所消耗的气压；同时，优化空压机压力开关故障诊断逻辑，只有当列控系统TCMS检测总风压力低于6.5 bar而压力开关（预设值7 bar）仍未动作时，才报出该空压机压力开关故障，从而解决了广州地铁B6型车空压机压力开关故障误报的问题。

4.1 缩短空压机启动延时

从空压机启停的控制逻辑可以发现从空压机启动命令输出后至少需延时5.5 s空压机才能做出响应，这导致列车气压得不到及时有效的补充。

核实广州地铁三号线及三北线B1/B2/B4型车空压机启动逻辑只有采集时间而未设置其他延时，可以对B6型车空压机启动延时进行优化，缩短空压机启动打气的时间，及时补充因施加紧急制动所消耗的气压，避免气压下降过快。

4.2 优化空压机压力开关故障诊断逻辑

根据空压机功能描述文件，优化后的空压机压力开关故障诊断逻辑图如图4所示，相关逻辑说明：

（1）关于“LT”模块逻辑，当实际气压值低于6.5 bar时，输出为“1”。

（2）关于“AND”与逻辑，两个信号输入都为“1”时才输出为“1”，否则输出为“0”。

图4 优化后空压机压力开关故障诊断逻辑图

当气压低于6.5 bar时，“LT”模块输出“1”；若低于6.5 bar空压机压力开关仍然未动作，则“V_DI_C1_LowBSR”信号为“0”；取反“与逻辑”后“V_C1_BSRNoPlausi”信号才输出“1”，HMI屏报出“压力开关故障”。

当气压低于6.5 bar时，“LT”模块输出“1”；若低于6.5 bar空压机压力开关正常动作，则“V_DI_C1_LowBSR”信号为“1”；“与逻辑”后“V_C1_BSRNoPlausi”信号仍然输出“0”，HMI屏不报压力开关故障。

当气压高于6.5 bar时，“LT”模块输出“0”，不管压力开关是否动作，“与逻辑”之后“V_C1_BSRNoPlausi”信号始终输出“0”，HMI屏不报压力开关故障。

5 结语

广州地铁B6型车在折返线出来后频繁报空压机压力开关故障，经分析为空压机启动逻辑的延时时间设置及压力开关故障诊断逻辑存在问题。通过缩短空压机启动延时可在列车施加紧急制动气压时及时补充列车消耗的气压；同时完善空压机压力开关诊断逻辑，有效避免了误报故障。通过现场实验及测试，株机公司最终采取缩短4 s空压机启动延时时间，同时优化空压机压力开关故障诊断逻辑，避免了列车误报空压机压力开关故障，提高了列车运行的稳定性。

[1]南车株洲电力机车有限公司.GZML9项目列车控制功能描述（V1版）[Z]，2015.

[2]人力资源和社会保障部教材办公室，广州市地下铁道总公司.车辆检修工[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2009.