CR400BF平台动车组全列牵引封锁应急处置的研究

缪建国 朱明涛 中国铁路上海局集团有限公司上海动车段

1 背景

CR400BF平台动车组在正常工况下，若操作司控器牵引位后无牵引力，且无相关故障代码报出时，易导致故障不能及时处置，影响运输秩序。而现有的应急手册中未涉及全列牵引封锁应急处置的方法，各种案例未归纳总结，导致发生故障后作业人员没有相关资料可参照，不能够快速、高效的处理该类故障。由于牵引封锁的工况是复杂的，各系统交叉的，需结合HMI屏、故障现象、应急辅助系统等综合研判找出故障原因，解决该问题。为此本文从CR400BF平台动车组全列牵引封锁的原因、典型案例、应急处置等方面进行了剖析、总结。

2 CR400BF平台动车组概况

CR400BF平台动车组具备自发电功能，其中高压牵引系统、供风及制动系统、网络系统等核心技术方案仍由两个完全对称的基本单元组成。例如高压系统如图1所示。短编组采用8辆编组，均为4T 4M的结构。其中CR400BF-C也称京张智能动车组，具备断电降弓情况下应急自走行30km功能，并具备CTCS-3+ATO自动驾驶功能。 CR400BF-A、CR400BF-B、CR400BF-BZ型动车组为长编组，相当于CR400BF动车组重联运行。其中CR400BF-B、CR400BF-BZ型动车组采用17辆编组，为9T 8M结构。长编组均可进行中压、低压扩展供电。

图1 CR400BF型动车组高压牵引系统简图

3 典型故障及原因分析

3.1 故障案例

由于CR400BF平台动车组发生全列牵引封锁工况比较复杂，主要原因集中在供风制动方面故障导致。如表1统计的故障案例所示。

表1 CR400BF平台动车组牵引封锁案例统计表

3.2 原因分析

（1）以上表案例2进行分析，下载并查看CR400BF-A-5049动车组08车CCU数据，19：46至20：2408车CCU数据显示故障时间段车组无相关故障代码（如图2所示）。

图2 CR400BF-A-5049动车组08车CCU数据

（2）下载并查看CR400BF-A-5049动车组08车MVB数据，数据显示19:46:39，司控器手柄牵引位，保持制动缓解后07车制动缸压力约为0.25 bar,制动缓解环路断开；19:46:54，牵引指令无效（如图3所示）。

图3 CR400BF-A-5049动车组MVB数据

（3）具体原因是压力传感器（B12.17）用于检测制动缸实时压力，压力开关（B12.16）向车组制动缓解回路提供信号。B12.16压力开关设定值为30±15 kPa，当压力变换阀C压力大于该设定值时，压力开关动作，使得原常闭触点断开，因该常闭触点串联在制动缓解回路中，因此制动缓解回路断开，反之则制动缓解回路建立，在列车未下达制动指令而制动缓解回路断开时，则封锁牵引(如图4、图5所示)。

图4 压力开关与压力传感器

图5 CR400BF型动车组制动缓解环路原理图

综上所述，当主控司控器手柄置牵引扇区无效时，在车组全列缓解状态下，发现07车制动缸有残余压力约25kPa，满足压力开关动作断开制动缓解环路,从而使43-K26继电器失电封锁全列牵引，进行保护。

4 无相关故障代码的牵引封锁的处置

CR400BF平台动车组牵引封锁主要分为三类情况。

第一类，CR400BF动车组有相应故障代码报出的，可参照故障代码表处置。

第二类，有大量故障代码报出的牵引封锁情况，指向不明确的。根据现场运用经验发现此故障大多数为网络原因造成，应从优先从网络系统状态，然后再从供风制动系统等进行逐步研判，找到故障点。可以根据不同场景采取断开或复位网络空开、大复位、紧急模式行车等方式解决此问题，必要时采用救援。

第三类，无相关故障代码的牵引封锁，优先从操作方面、制动方面，然后再从网络、高压牵引系统状态等进行排查。结合典型案例与实际运行逻辑进行处置。以第三类故障作为研究对象。具体处置流程如下：

第一步：确认方向开关

首先，确认换端标识消除，方向开关有效识别。可通过HMI屏中的牵引主界面、运行界面或制动主界面确认换端完成、占用成功、方向开关处于前进位(如图6所示)。同时使用动车组应急辅助决策相关系统查看各参数是否处于正常状态，如动车组车载信息无线传输系统（WTDS）、动车组故障预测与健康管理系统（PHM）等(如图7所示)。

图6 运行界面

图7 动车组车载信息无线传输系统

第二步：确认外门关闭

通过车门界面、运行界面以及关门指示灯综合确认车门是否关闭到位。有异常及时采取措施，一般情况隔离车门或者将主控端车门安全环路开关置于关位。

第三步：确认高压牵引、通信状态界面

通过设备切除界面确认车组高压、牵引、辅助系统状态。影响此问题主要是过分相失败、主断无法闭合、牵引封锁等，主要通过牵引辅助复位、小复位、切除隔离开关，大复位解决（如图8所示）。通过通信状态界面确认网络情况（如图9所示）。检查其它功能都正常，可以选择进行断开、复位CCU、CIOM，甚至大复位操作等。

图8 设备切除界面

图9 通信状态界面

第四步：ATP与保持制动确认

首先，做好防溜，排除ATP与保持制动对故障判断的干扰。查看制动信息界面（如图10所示）。然后将主控端ATP调为调车或者隔离模式，同时将保持制动旁路，排除二者的干扰。建议优先将ATP调为调车模式情况下排查故障。正常状态下，ATP级位显示“---”。制动信息界面中ATP级位如显示1级、4级等，属于ATP引起的故障原因。

图10 制动信息界面

第五步：确认制动状态

将司控器置于0位10 s以上，确认车组制动界面缓解状态以及制动缸压情况。如此时车组缓解正常，说明ATP原因导致或者保持制动导致。若仍无法缓解，说明属于车辆问题。应立即查看安全环路界面、运行界面、制动信息界面（如图11、图12所示）。确认制动缸残余压力、安全环路、总风压力正常。

图11 制动主界面

图12 安全环路

第六步：起车方式确认

将停放制动、保持制动缓解，根据线路情况，选择合适级位模式牵引，尽可能选择满功率输出模式。然后将司控器回零位10 s以上，重新进行牵引加载7 s以上。若无效，进行大复位或者救援等。

重要提示：有些步骤顺序可以进行相互调整，原则是先从简单入手，逐步深入。而运行途中发生全列牵引封锁时，当没有相关故障代码报出时，检查侧重点稍有不同，主要集中在制动、网络方面等，此时应通知司机惰行，注意分相区、坡道情况，尽量避免停车。将司控器保持置于0位，使列车处于制动缓解状态下，首先查看制动信息界面、运行界面以及安全环路界面是否有异常。

关于动车组全列牵引封锁处置思路。首先，要确认是否规范操作，避免人为因素导致故障。其次，要辨别区分是车辆故障还是列控系统故障导致车组牵引封锁。若是列控系统故障，车辆部门配合进行处置，根据处置情况采取相应的行车应急预案。若是车辆故障，可将列控系统调成调车模式或者隔离，排除列控对故障判断的干扰，再进行排查此类故障。最后，结合上述牵引封锁应急处置方案进行处置，可大幅缩短故障处置时间与减少运输秩序的影响。

5 建议措施

5.1 逻辑控制系统方面

（1）优化HMI屏界面。非主控HMI屏与主控端HMI屏界面相比，非主控端隐藏了以换端条件、限速管理等界面。建议所有HMI屏界面都一样，只需屏蔽重要的切除、复位等功能，有利于快速应急处置。

（2）根据动车组运用现场情况，结合动车组软件的优化升级，进一步提升动车组控制系统的故障预报能力，如增加声光报警、图标或者故障代码提示。

（3）在设备切除界面、制动界面等主要界面中，均增加主控钥匙、方向开关图标显示。

（4）增加CR400BF动车组维护界面下的控制逻辑、牵引使能界面，有利于快速锁定故障点。

5.2 设置牵引回路旁路开关

参照CRH1平台动车组牵引阻断旁路开关，增加牵引使能旁路开关。在确认外门、高压牵引、制动系统等正常后，启用旁路行车，便于减少对行车秩序的影响。

5.3 机辆联调协作

根据实际现场运行工况，在安全的前提下，尽可能采取惰行，优先将制动缓解环路旁路行车，避免停车处置此类故障。

6 结束语

当充分了解CR400BF平台动车组全列牵引封锁的因素、处置流程后，在日常运行中工作中遇到此类故障，可通过上述排查发生快速锁定故障点，制定有效的行车应急预案，减少此类故障对运输秩序的影响。