列控车载设备驾驶室激活信号故障分析及处置建议

2021-09-18滕学真

铁道通信信号 2021年8期

滕学真

列控车载系统的正常工作是动车组安全可靠运行的基础条件之一［1］。在CTCS3-300T（以下简称“300T”）型车载系统中，CU型继电器、数字输入/输出模块是其重要组成部分，用来采集和反馈动车组驾驶室的工作状态和操作信息，并执行相关命令［2］。当采集驾驶室激活信号的CabAct 继电器（CU 型）或数字输入/输出模块等故障时，列控车载系统会出于故障导向安全的逻辑设计，输出制动停车。本文通过研究现场发生的驾驶室激活信号典型故障案例，结合现场实际情况，提出相关的处置建议。

1 300T 型列控车载驾驶室激活信号工作原理

CU 型继电器用于300T 型车载设备驾驶室激活、休眠、方向手柄中立位、前进位、后退位、1级和4 级常用制动命令等信息的输入或输出，目前仅在CRH2系列车型（包含部分CRH380A/AL型车）上使用，其中驾驶室激活信号是车辆输入信号［3］。当车载ATP 系统启机或运行时，通过采集CabAct继电器的接点状态可判断驾驶室是否处于激活状态。

激活信号通过CabAct 继电器分出的2 路信号CabAct+和CabAct-，分别由DX/DI 模块（数字输出/输入模块）采集。图1 为激活信号的电气原理图，160T1-1（电源正极）经车辆接入万可端子排TB20E.10；100T1-1（电源负极）接入万可端子排TB20E.3。继电器状态采集电路的电源负极由DX 和DI 模块提供，电源正极取自万可端子排TB20E. 1.1。当万可端子排 TB20E. 10 及TB20E.3 间的电压为 DC100V 左右时，CabAct 继电器吸起，触点11 与触点12 接通，此时DI 模块DI-X4-b4 接点采集到的是高电平信号（CabAct+），DX 模块DX-X4-d20 接点采集到的是低电平信号（CabAct-），ATP 系统判断此时驾驶室处于激活状态；当万可端子排TB20E.10 与TB20E.3 间的电压为0V 时，CabAct 继电器落下，触点 11 与 12 未接通，即 DX 模块 DX-X4-d20 接点采集到的是高电平（CabAct+），DI 模块DI-X4-b4 接点采集到的是低电平信号（CabAct-），ATP系统判断此时驾驶室处于非激活状态。

图1 驾驶室激活信号工作原理

若CabAct 继电器故障或发生激活信号抖动，会造成ATP 采集到的驾驶室激活信号状态与实际不符，列车正常运行时，会导致ATP 主机判断驾驶室处于非激活状态，触发溜逸防护制动停车［4］。

2 典型故障案例分析

2.1 故障案例

经统计，动车组CRH2C-2110-00端从2017 年7月至2019年11月担当运行交路途中，发生过3次因驾驶室激活信号故障，导致ATP 制动停车的情况。DMS 显示3 次故障报警信息均为“驾驶室关闭、非激活”，3 次log 数据记录分别为：“17-07-08 ATP A 4403R0C3 Brake applied due to standstill supervision”“19-09-15ATP A 4403R0C3 Brake applied due to standstill supervision”“19-11-04 ATP A 55FAR0C3 Brake applied due to standstill supervision”，均为ATP触发溜逸防护制动。

EVA 数据显示3 次故障原因一致，均为激活信号发生了抖动，导致ATP 判断司机室未激活，其中一次的故障EVA数据见图2。

图2 故障EVA数据

2.2 处理经过

2017 年 7 月 8 日发生第 1 次故障，车辆回所后更换了激活继电器，换下的继电器测试无异常。

2019年9月15日发生第2次故障，现场检查测试均正常，出于应急保障需要，更换了CabAct 继电器。车辆回所后，对与ATP 驾驶室激活信号采集回路有关的CabAct继电器、DX模块及相关连线进行检查，测量DX 模块DX-X4-d20 与CabAct 继电器间连线导通正常、CabAct 继电器到万可端子间连线导通正常。最终因故障未能复现，未查找到故障点。为确保ATP 设备运用质量，车载侧更换了DX模块、CabAct继电器及底座，而换下的设备经检测无异常。

2019年11月4日发生第3次故障，现场检查测试各设备及相关线缆无异常，且进行多次启机检测结果均正常。车辆回所后，电务部门与车辆部门再次共同查找原因，仍未排查出导致激活信号抖动的原因，只好对该回路相关器件又进行了全部更换。电务部门在车辆和电务结合部的供电端子上，并联了一台示波器进行长时间不断电数据采集，故障未复现，无有效数据。

3 处置建议

综合分析3 起驾驶室激活信号故障案例，并总结现场该类故障的处置方法，给出以下处置建议。

3.1 优化软件处理逻辑

对比分析3 次故障数据，发现驾驶室激活信号抖动时间均为120 ms，由此可得出CabAct 继电器激活信号的采样丢失控制周期不大于120 ms。

分析制动继电器反馈超时软件判断逻辑，当制动命令输出后，ATP设备启动反馈超时计时，在制动命令输出后的500 ms 内，软件不判断RBR/EBR1/EBR2 等继电器的动作状态反馈；超过500 ms后，若继电器即时状态反馈错误，则上报相应故障（AElog记录继电器Feedback Timeout）［5］。

虽然CabAct 继电器故障时同样会导向安全侧，造成列车制动停车，但由于CabAct 继电器不涉及回采［6］，且在行车状态下，仅用作驾驶室激活状态采集，并不参与其他行车控制条件的逻辑判断，所以可得出：对于CabAct 继电器的120 ms 信号抖动即反馈错误状态，该判断条件过于苛刻。因此建议优化ATPCU 软件，适当提高对激活信号跳变的容忍度。该建议得到厂家回复，将在新版软件中升级修改。

3.2 增加故障定位分析手段

ATP 设备发生问题的常规处理方式是通过ATP 数据分析来判断故障点，但限于数据采集的范围，有时并不能真正实现故障精准定位［7］。本文案例故障语句体现在CabAct 继电器及其相关设备上，但实际换下的设备经检测无异常。因此当无法精准定位时，就需要车辆侧和车载侧共同排查，进一步界定故障原因。

鉴于本故障案例的特殊性和故障再次发生的可能性，在车载侧加装了车载数据采集分析单元［8］，如图3 所示，采用电流感应环，在电流通断采集模块上引入电流监测采集线，在CabAct 继电器入口处，对车辆侧为CabAct 继电器供电的电源线进行信号监测。车载设备通电，即可采集激活信号全寿命信息，记录激活信号的变化情况。以此为故障处理提供强有力的数据支撑，进一步提高故障精确定位能力。