CR400BF平臺(tái)動(dòng)車(chē)組全列牽引封鎖應(yīng)急處置的研究

繆建國(guó) 朱明濤 中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司上海動(dòng)車(chē)段

1 背景

CR400BF平臺(tái)動(dòng)車(chē)組在正常工況下，若操作司控器牽引位后無(wú)牽引力，且無(wú)相關(guān)故障代碼報(bào)出時(shí)，易導(dǎo)致故障不能及時(shí)處置，影響運(yùn)輸秩序。而現(xiàn)有的應(yīng)急手冊(cè)中未涉及全列牽引封鎖應(yīng)急處置的方法，各種案例未歸納總結(jié)，導(dǎo)致發(fā)生故障后作業(yè)人員沒(méi)有相關(guān)資料可參照，不能夠快速、高效的處理該類(lèi)故障。由于牽引封鎖的工況是復(fù)雜的，各系統(tǒng)交叉的，需結(jié)合HMI屏、故障現(xiàn)象、應(yīng)急輔助系統(tǒng)等綜合研判找出故障原因，解決該問(wèn)題。為此本文從CR400BF平臺(tái)動(dòng)車(chē)組全列牽引封鎖的原因、典型案例、應(yīng)急處置等方面進(jìn)行了剖析、總結(jié)。

2 CR400BF平臺(tái)動(dòng)車(chē)組概況

CR400BF平臺(tái)動(dòng)車(chē)組具備自發(fā)電功能，其中高壓牽引系統(tǒng)、供風(fēng)及制動(dòng)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等核心技術(shù)方案仍由兩個(gè)完全對(duì)稱(chēng)的基本單元組成。例如高壓系統(tǒng)如圖1所示。短編組采用8輛編組，均為4T 4M的結(jié)構(gòu)。其中CR400BF-C也稱(chēng)京張智能動(dòng)車(chē)組，具備斷電降弓情況下應(yīng)急自走行30km功能，并具備CTCS-3+ATO自動(dòng)駕駛功能。 CR400BF-A、CR400BF-B、CR400BF-BZ型動(dòng)車(chē)組為長(zhǎng)編組，相當(dāng)于CR400BF動(dòng)車(chē)組重聯(lián)運(yùn)行。其中CR400BF-B、CR400BF-BZ型動(dòng)車(chē)組采用17輛編組，為9T 8M結(jié)構(gòu)。長(zhǎng)編組均可進(jìn)行中壓、低壓擴(kuò)展供電。

圖1 CR400BF型動(dòng)車(chē)組高壓牽引系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

3 典型故障及原因分析

3.1 故障案例

由于CR400BF平臺(tái)動(dòng)車(chē)組發(fā)生全列牽引封鎖工況比較復(fù)雜，主要原因集中在供風(fēng)制動(dòng)方面故障導(dǎo)致。如表1統(tǒng)計(jì)的故障案例所示。

表1 CR400BF平臺(tái)動(dòng)車(chē)組牽引封鎖案例統(tǒng)計(jì)表

3.2 原因分析

（1）以上表案例2進(jìn)行分析，下載并查看CR400BF-A-5049動(dòng)車(chē)組08車(chē)CCU數(shù)據(jù)，19：46至20：2408車(chē)CCU數(shù)據(jù)顯示故障時(shí)間段車(chē)組無(wú)相關(guān)故障代碼（如圖2所示）。

圖2 CR400BF-A-5049動(dòng)車(chē)組08車(chē)CCU數(shù)據(jù)

（2）下載并查看CR400BF-A-5049動(dòng)車(chē)組08車(chē)MVB數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)顯示19:46:39，司控器手柄牽引位，保持制動(dòng)緩解后07車(chē)制動(dòng)缸壓力約為0.25 bar,制動(dòng)緩解環(huán)路斷開(kāi)；19:46:54，牽引指令無(wú)效（如圖3所示）。

圖3 CR400BF-A-5049動(dòng)車(chē)組MVB數(shù)據(jù)

（3）具體原因是壓力傳感器（B12.17）用于檢測(cè)制動(dòng)缸實(shí)時(shí)壓力，壓力開(kāi)關(guān)（B12.16）向車(chē)組制動(dòng)緩解回路提供信號(hào)。B12.16壓力開(kāi)關(guān)設(shè)定值為30±15 kPa，當(dāng)壓力變換閥C壓力大于該設(shè)定值時(shí)，壓力開(kāi)關(guān)動(dòng)作，使得原常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，因該常閉觸點(diǎn)串聯(lián)在制動(dòng)緩解回路中，因此制動(dòng)緩解回路斷開(kāi)，反之則制動(dòng)緩解回路建立，在列車(chē)未下達(dá)制動(dòng)指令而制動(dòng)緩解回路斷開(kāi)時(shí)，則封鎖牽引(如圖4、圖5所示)。

圖4 壓力開(kāi)關(guān)與壓力傳感器

圖5 CR400BF型動(dòng)車(chē)組制動(dòng)緩解環(huán)路原理圖

綜上所述，當(dāng)主控司控器手柄置牽引扇區(qū)無(wú)效時(shí)，在車(chē)組全列緩解狀態(tài)下，發(fā)現(xiàn)07車(chē)制動(dòng)缸有殘余壓力約25kPa，滿(mǎn)足壓力開(kāi)關(guān)動(dòng)作斷開(kāi)制動(dòng)緩解環(huán)路,從而使43-K26繼電器失電封鎖全列牽引，進(jìn)行保護(hù)。

4 無(wú)相關(guān)故障代碼的牽引封鎖的處置

CR400BF平臺(tái)動(dòng)車(chē)組牽引封鎖主要分為三類(lèi)情況。

第一類(lèi)，CR400BF動(dòng)車(chē)組有相應(yīng)故障代碼報(bào)出的，可參照故障代碼表處置。

第二類(lèi)，有大量故障代碼報(bào)出的牽引封鎖情況，指向不明確的。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)此故障大多數(shù)為網(wǎng)絡(luò)原因造成，應(yīng)從優(yōu)先從網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)狀態(tài)，然后再?gòu)墓╋L(fēng)制動(dòng)系統(tǒng)等進(jìn)行逐步研判，找到故障點(diǎn)。可以根據(jù)不同場(chǎng)景采取斷開(kāi)或復(fù)位網(wǎng)絡(luò)空開(kāi)、大復(fù)位、緊急模式行車(chē)等方式解決此問(wèn)題，必要時(shí)采用救援。

第三類(lèi)，無(wú)相關(guān)故障代碼的牽引封鎖，優(yōu)先從操作方面、制動(dòng)方面，然后再?gòu)木W(wǎng)絡(luò)、高壓牽引系統(tǒng)狀態(tài)等進(jìn)行排查。結(jié)合典型案例與實(shí)際運(yùn)行邏輯進(jìn)行處置。以第三類(lèi)故障作為研究對(duì)象。具體處置流程如下：

第一步：確認(rèn)方向開(kāi)關(guān)

首先，確認(rèn)換端標(biāo)識(shí)消除，方向開(kāi)關(guān)有效識(shí)別?？赏ㄟ^(guò)HMI屏中的牽引主界面、運(yùn)行界面或制動(dòng)主界面確認(rèn)換端完成、占用成功、方向開(kāi)關(guān)處于前進(jìn)位(如圖6所示)。同時(shí)使用動(dòng)車(chē)組應(yīng)急輔助決策相關(guān)系統(tǒng)查看各參數(shù)是否處于正常狀態(tài)，如動(dòng)車(chē)組車(chē)載信息無(wú)線傳輸系統(tǒng)（WTDS）、動(dòng)車(chē)組故障預(yù)測(cè)與健康管理系統(tǒng)（PHM）等(如圖7所示)。

圖6 運(yùn)行界面

圖7 動(dòng)車(chē)組車(chē)載信息無(wú)線傳輸系統(tǒng)

第二步：確認(rèn)外門(mén)關(guān)閉

通過(guò)車(chē)門(mén)界面、運(yùn)行界面以及關(guān)門(mén)指示燈綜合確認(rèn)車(chē)門(mén)是否關(guān)閉到位。有異常及時(shí)采取措施，一般情況隔離車(chē)門(mén)或者將主控端車(chē)門(mén)安全環(huán)路開(kāi)關(guān)置于關(guān)位。

第三步：確認(rèn)高壓牽引、通信狀態(tài)界面

通過(guò)設(shè)備切除界面確認(rèn)車(chē)組高壓、牽引、輔助系統(tǒng)狀態(tài)。影響此問(wèn)題主要是過(guò)分相失敗、主斷無(wú)法閉合、牽引封鎖等，主要通過(guò)牽引輔助復(fù)位、小復(fù)位、切除隔離開(kāi)關(guān)，大復(fù)位解決（如圖8所示）。通過(guò)通信狀態(tài)界面確認(rèn)網(wǎng)絡(luò)情況（如圖9所示）。檢查其它功能都正常，可以選擇進(jìn)行斷開(kāi)、復(fù)位CCU、CIOM，甚至大復(fù)位操作等。

圖8 設(shè)備切除界面

圖9 通信狀態(tài)界面

第四步：ATP與保持制動(dòng)確認(rèn)

首先，做好防溜，排除ATP與保持制動(dòng)對(duì)故障判斷的干擾。查看制動(dòng)信息界面（如圖10所示）。然后將主控端ATP調(diào)為調(diào)車(chē)或者隔離模式，同時(shí)將保持制動(dòng)旁路，排除二者的干擾。建議優(yōu)先將ATP調(diào)為調(diào)車(chē)模式情況下排查故障。正常狀態(tài)下，ATP級(jí)位顯示“---”。制動(dòng)信息界面中ATP級(jí)位如顯示1級(jí)、4級(jí)等，屬于ATP引起的故障原因。

圖10 制動(dòng)信息界面

第五步：確認(rèn)制動(dòng)狀態(tài)

將司控器置于0位10 s以上，確認(rèn)車(chē)組制動(dòng)界面緩解狀態(tài)以及制動(dòng)缸壓情況。如此時(shí)車(chē)組緩解正常，說(shuō)明ATP原因?qū)е禄蛘弑３种苿?dòng)導(dǎo)致。若仍無(wú)法緩解，說(shuō)明屬于車(chē)輛問(wèn)題。應(yīng)立即查看安全環(huán)路界面、運(yùn)行界面、制動(dòng)信息界面（如圖11、圖12所示）。確認(rèn)制動(dòng)缸殘余壓力、安全環(huán)路、總風(fēng)壓力正常。

圖11 制動(dòng)主界面

圖12 安全環(huán)路

第六步：起車(chē)方式確認(rèn)

將停放制動(dòng)、保持制動(dòng)緩解，根據(jù)線路情況，選擇合適級(jí)位模式牽引，盡可能選擇滿(mǎn)功率輸出模式。然后將司控器回零位10 s以上，重新進(jìn)行牽引加載7 s以上。若無(wú)效，進(jìn)行大復(fù)位或者救援等。

重要提示：有些步驟順序可以進(jìn)行相互調(diào)整，原則是先從簡(jiǎn)單入手，逐步深入。而運(yùn)行途中發(fā)生全列牽引封鎖時(shí)，當(dāng)沒(méi)有相關(guān)故障代碼報(bào)出時(shí)，檢查側(cè)重點(diǎn)稍有不同，主要集中在制動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)方面等，此時(shí)應(yīng)通知司機(jī)惰行，注意分相區(qū)、坡道情況，盡量避免停車(chē)。將司控器保持置于0位，使列車(chē)處于制動(dòng)緩解狀態(tài)下，首先查看制動(dòng)信息界面、運(yùn)行界面以及安全環(huán)路界面是否有異常。

關(guān)于動(dòng)車(chē)組全列牽引封鎖處置思路。首先，要確認(rèn)是否規(guī)范操作，避免人為因素導(dǎo)致故障。其次，要辨別區(qū)分是車(chē)輛故障還是列控系統(tǒng)故障導(dǎo)致車(chē)組牽引封鎖。若是列控系統(tǒng)故障，車(chē)輛部門(mén)配合進(jìn)行處置，根據(jù)處置情況采取相應(yīng)的行車(chē)應(yīng)急預(yù)案。若是車(chē)輛故障，可將列控系統(tǒng)調(diào)成調(diào)車(chē)模式或者隔離，排除列控對(duì)故障判斷的干擾，再進(jìn)行排查此類(lèi)故障。最后，結(jié)合上述牽引封鎖應(yīng)急處置方案進(jìn)行處置，可大幅縮短故障處置時(shí)間與減少運(yùn)輸秩序的影響。

5 建議措施

5.1 邏輯控制系統(tǒng)方面

（1）優(yōu)化HMI屏界面。非主控HMI屏與主控端HMI屏界面相比，非主控端隱藏了以換端條件、限速管理等界面。建議所有HMI屏界面都一樣，只需屏蔽重要的切除、復(fù)位等功能，有利于快速應(yīng)急處置。

（2）根據(jù)動(dòng)車(chē)組運(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)情況，結(jié)合動(dòng)車(chē)組軟件的優(yōu)化升級(jí)，進(jìn)一步提升動(dòng)車(chē)組控制系統(tǒng)的故障預(yù)報(bào)能力，如增加聲光報(bào)警、圖標(biāo)或者故障代碼提示。

（3）在設(shè)備切除界面、制動(dòng)界面等主要界面中，均增加主控鑰匙、方向開(kāi)關(guān)圖標(biāo)顯示。

（4）增加CR400BF動(dòng)車(chē)組維護(hù)界面下的控制邏輯、牽引使能界面，有利于快速鎖定故障點(diǎn)。

5.2 設(shè)置牽引回路旁路開(kāi)關(guān)

參照CRH1平臺(tái)動(dòng)車(chē)組牽引阻斷旁路開(kāi)關(guān)，增加牽引使能旁路開(kāi)關(guān)。在確認(rèn)外門(mén)、高壓牽引、制動(dòng)系統(tǒng)等正常后，啟用旁路行車(chē)，便于減少對(duì)行車(chē)秩序的影響。

5.3 機(jī)輛聯(lián)調(diào)協(xié)作

根據(jù)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行工況，在安全的前提下，盡可能采取惰行，優(yōu)先將制動(dòng)緩解環(huán)路旁路行車(chē)，避免停車(chē)處置此類(lèi)故障。

6 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)充分了解CR400BF平臺(tái)動(dòng)車(chē)組全列牽引封鎖的因素、處置流程后，在日常運(yùn)行中工作中遇到此類(lèi)故障，可通過(guò)上述排查發(fā)生快速鎖定故障點(diǎn)，制定有效的行車(chē)應(yīng)急預(yù)案，減少此類(lèi)故障對(duì)運(yùn)輸秩序的影響。