某地鐵車輛制動(dòng)狀態(tài)故障分析與改進(jìn)措施

劉瑜 何小軍 劉堯喜 亓保平

摘 要：采用EP2002制動(dòng)系統(tǒng)的某地鐵車輛在運(yùn)行過程中，HMI多次報(bào)出制動(dòng)狀態(tài)故障，提示某節(jié)車制動(dòng)狀態(tài)不一致，經(jīng)下載制動(dòng)系統(tǒng)故障數(shù)據(jù)分析，制動(dòng)系統(tǒng)并未報(bào)出故障。對(duì)TCMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析后，發(fā)現(xiàn)該故障的根本原因在于制動(dòng)狀態(tài)故障的判斷邏輯。本文通過對(duì)故障數(shù)據(jù)與制動(dòng)狀態(tài)故障判斷邏輯進(jìn)行深入分析，明確了制動(dòng)狀態(tài)故障的問題原因，并制定了改進(jìn)措施，經(jīng)過改進(jìn)后，列車運(yùn)用良好，未再報(bào)出該故障。

關(guān)鍵詞：制動(dòng)狀態(tài)故障;架控;制動(dòng)系統(tǒng);EP2002

0 引言

某地鐵項(xiàng)目車輛制動(dòng)系統(tǒng)采用EP2002制動(dòng)系統(tǒng)，該制動(dòng)系統(tǒng)為架控式，即每個(gè)EP2002閥控制一個(gè)轉(zhuǎn)向架的空氣制動(dòng)，由于其先進(jìn)性與可靠性，目前在國(guó)內(nèi)地鐵項(xiàng)目中得到了廣泛運(yùn)用。本地鐵項(xiàng)目車輛上線以來(lái)，多次報(bào)出制動(dòng)狀態(tài)故障，其中T555車報(bào)5車制動(dòng)狀態(tài)故障，T252車報(bào)2、3、6車制動(dòng)狀態(tài)故障。回段后，分析制動(dòng)系統(tǒng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)狀態(tài)正常，未報(bào)故障。對(duì)下載的TCMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)該問題是由于制動(dòng)狀態(tài)故障判斷的邏輯導(dǎo)致的。

本文通過對(duì)制動(dòng)狀態(tài)故障判斷邏輯深入分析，結(jié)合TCMS系統(tǒng)故障數(shù)據(jù)，研究該故障的根本原因，并制定有效改進(jìn)措施。

1 制動(dòng)狀態(tài)故障判斷邏輯分析

制動(dòng)狀態(tài)故障主要基于制動(dòng)狀態(tài)一致性判斷，TCMS系統(tǒng)比較LCU從智能閥（網(wǎng)關(guān)閥）采集的硬線信號(hào)與BCU通過MVB網(wǎng)絡(luò)發(fā)出的制動(dòng)狀態(tài)信號(hào)是否一致，當(dāng)不一致時(shí)，報(bào)出制動(dòng)狀態(tài)故障。

1.1 制動(dòng)狀態(tài)信號(hào)來(lái)源

本地鐵項(xiàng)目車輛制動(dòng)系統(tǒng)采用EP2002制動(dòng)系統(tǒng)。如圖1原理圖所示，每節(jié)車輛上的智能閥（網(wǎng)關(guān)閥）上PL2插頭針腳的制動(dòng)狀態(tài)信號(hào)均通過硬線給 LCU 進(jìn)行采集，該處信號(hào)為一個(gè)0.4 bar壓力開關(guān)信號(hào)，每個(gè)智能閥（網(wǎng)關(guān)閥）制動(dòng)狀態(tài)判斷邏輯是：制動(dòng)缸壓力大于 0.4 bar 時(shí)，判定該閥為制動(dòng)狀態(tài);制動(dòng)缸壓力不大于 0.4 bar 時(shí)，判定該閥為緩解狀態(tài)。LCU采集該信號(hào)后發(fā)送到TCMS系統(tǒng)。

另一方面，制動(dòng)系統(tǒng)BCU對(duì)于制動(dòng)狀態(tài)（施加或者緩解）通過 EP2002 閥內(nèi)置控制軟件實(shí)時(shí)讀取制動(dòng)缸壓力予以判斷，并向 TCMS系統(tǒng)實(shí)時(shí)反饋。

1.2 制動(dòng)狀態(tài)故障判斷邏輯

本項(xiàng)目中，TCMS系統(tǒng)將每節(jié)車的BCU反饋網(wǎng)絡(luò)的制動(dòng)狀態(tài)信號(hào)與LCU采集的制動(dòng)狀態(tài)硬線信號(hào)作一致性判斷，其判斷邏輯如下：

①BCU 反饋轉(zhuǎn)向架 1 或轉(zhuǎn)向架 2 制動(dòng)未施加，同時(shí) LCU 反饋轉(zhuǎn)向架 1空氣制動(dòng)或轉(zhuǎn)向架 2空氣制動(dòng)未緩解;

②BCU 反饋轉(zhuǎn)向架 1 且轉(zhuǎn)向架 2 制動(dòng)已施加，同時(shí) LCU 反饋轉(zhuǎn)向架 1空氣制動(dòng)且轉(zhuǎn)向架 2空氣制動(dòng)已緩解。

上述情況下，持續(xù)時(shí)間超過 8 s報(bào)出制動(dòng)狀態(tài)故障。

即對(duì)BCU 反饋轉(zhuǎn)向架 1 和轉(zhuǎn)向架 2的制動(dòng)施加信號(hào)取“與”運(yùn)算，對(duì)LCU 反饋轉(zhuǎn)向架 1和轉(zhuǎn)向架 2制動(dòng)緩解信號(hào)取“與”運(yùn)算，二者結(jié)果相等時(shí)，持續(xù)時(shí)間超過 8 s報(bào)出制動(dòng)狀態(tài)故障。其具體判斷邏輯如表1所示，當(dāng)每節(jié)車的BCU反饋網(wǎng)絡(luò)信號(hào)與LCU采集硬線信號(hào)符合下述條件時(shí)，則判斷制動(dòng)狀態(tài)故障。

該邏輯本意是比較LCU從智能閥（網(wǎng)關(guān)閥）采集的硬線信號(hào)與BCU通過MVB網(wǎng)絡(luò)發(fā)出的制動(dòng)狀態(tài)信號(hào)是否一致，當(dāng)不一致時(shí)，報(bào)出制動(dòng)狀態(tài)故障。但實(shí)際上從表1來(lái)看，當(dāng)單節(jié)車架1與架2的制動(dòng)信號(hào)不一致時(shí)，盡管此時(shí)BCU反饋網(wǎng)絡(luò)的制動(dòng)狀態(tài)信號(hào)與LCU采集的制動(dòng)狀態(tài)硬線信號(hào)一致，超過 8 s也會(huì)報(bào)出制動(dòng)狀態(tài)故障。

例如，當(dāng)單節(jié)車架1與架2制動(dòng)狀態(tài)不一致時(shí)，表中信號(hào)（BCU架1制動(dòng)施加，BCU架2制動(dòng)施加，LCU架1制動(dòng)緩解，LCU架2制動(dòng)緩解）為0 1 1 0 或者1 0 0 1，超過8 s也會(huì)報(bào)出制動(dòng)狀態(tài)故障。此時(shí)，BCU反饋網(wǎng)絡(luò)的制動(dòng)狀態(tài)信號(hào)與LCU采集的制動(dòng)狀態(tài)硬線信號(hào)實(shí)際上是一致的。

2 故障數(shù)據(jù)分析

T555車與T252車的制動(dòng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)無(wú)異常，因此，對(duì)T555車與T252車的TCMS故障數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2.1 T555車故障數(shù)據(jù)分析

查詢TCMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)，在10：57：54時(shí)，架1制動(dòng)缸壓力34 kPa，架2制動(dòng)缸壓力36 kPa，BCU判斷架1制動(dòng)未施加，架2制動(dòng)已施加，LCU采集信號(hào)架1制動(dòng)緩解，架2制動(dòng)未緩解，反饋給TCMS系統(tǒng)信號(hào)（BCU架1制動(dòng)施加，BCU架2制動(dòng)施加，LCU架1制動(dòng)緩解，LCU架2制動(dòng)緩解）為（0 1 1 0），此時(shí)，BCU與LCU反饋信號(hào)一致，架1緩解，架2制動(dòng)，此狀態(tài)延續(xù)10 s至10：58：04。制動(dòng)狀態(tài)故障判斷邏輯成立，因此報(bào)出制動(dòng)狀態(tài)故障。

2.2 T252車故障數(shù)據(jù)分析

查詢TCMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)，在05：45：31時(shí)，B1車架1制動(dòng)缸壓力37 kPa，B1車架2制動(dòng)缸壓力37 kPa，BCU判斷B1車架1制動(dòng)已施加，B1車架2制動(dòng)未施加，LCU采集信號(hào)架1制動(dòng)未緩解，架2制動(dòng)緩解，反饋給網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)信號(hào)（BCU架1制動(dòng)施加，BCU架2制動(dòng)施加，LCU架1制動(dòng)緩解，LCU架2制動(dòng)緩解）為（1 0 0 1），此時(shí)，BCU與LCU反饋信號(hào)一致，架1制動(dòng)，架2緩解，此狀態(tài)延續(xù)8 s至05：45：38。制動(dòng)狀態(tài)故障判斷邏輯成立，因此報(bào)出2車制動(dòng)狀態(tài)故障。

在05：45：31時(shí)，C1車架1制動(dòng)缸壓力37 kPa，C1車架2制動(dòng)缸壓力35 kPa，反饋給網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)信號(hào)為（0 1 1 0），此狀態(tài)延續(xù)8 s至05：45：38。制動(dòng)狀態(tài)故障判斷邏輯成立，因此報(bào)出3車制動(dòng)狀態(tài)故障。同理，C2車架1制動(dòng)缸壓力38 kPa，C2車架2制動(dòng)缸壓力34 kPa，反饋給網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)信號(hào)為（1 0 0 1），報(bào)出6車制動(dòng)狀態(tài)故障。

3 原因分析與改進(jìn)措施

3.1 原因分析

原因主要有以下2點(diǎn)：

①BCU 對(duì)于制動(dòng)狀態(tài)（施加或者緩解）通過 EP2002 閥內(nèi)置控制軟件實(shí)時(shí)讀取制動(dòng)缸壓力予以判斷，并向 TCMS 實(shí)時(shí)反饋。LCU 讀取信號(hào)源為 EP2002 閥 PL2 插頭針腳 壓力開關(guān)信號(hào)。LCU所使用開關(guān)信號(hào)觸發(fā)值均參考如下名義值：

- 制動(dòng)壓力下降沿（緩解方向） 動(dòng)作值： 0.25 bar;

- 制動(dòng)壓力上升沿（施加方向） 動(dòng)作值： 0.4 bar;

在不同的制動(dòng)進(jìn)程里，同樣的BCP壓力在臨界區(qū)間，可能會(huì)對(duì)應(yīng)著不同的制動(dòng)狀態(tài)信號(hào)。

上述報(bào)出故障的車輛BCP壓力記錄值在0.34 bar～0.38 bar上下，該壓力處于制動(dòng)施加/緩解狀態(tài)判斷臨界點(diǎn)附近，EP2002閥隨機(jī)報(bào)告制動(dòng)緩解或者制動(dòng)施加屬正?，F(xiàn)象。

②對(duì)于制動(dòng)狀態(tài)一致性的判斷，在以往的車控式制動(dòng)系統(tǒng)中，是從每節(jié)車的信號(hào)一致性進(jìn)行判斷，因?yàn)檐嚳厥街苿?dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)，整車制動(dòng)狀態(tài)是一致的，所以該控制邏輯在運(yùn)用過程中未出現(xiàn)過問題。而在本項(xiàng)目中，由于使用了架控式的EP2002制動(dòng)系統(tǒng)，再沿用以前的控制邏輯，從每節(jié)車的信號(hào)一致性進(jìn)行比較，就會(huì)導(dǎo)致在架1與架2制動(dòng)狀態(tài)不一致時(shí)，會(huì)報(bào)出制動(dòng)狀態(tài)故障。而在架控式制動(dòng)系統(tǒng)中，各轉(zhuǎn)向架制動(dòng)狀態(tài)都是獨(dú)立控制的，不同轉(zhuǎn)向架的制動(dòng)狀態(tài)存在短暫的不一致是正?，F(xiàn)象。

3.2 改進(jìn)措施

對(duì)每節(jié)車的信號(hào)一致性進(jìn)行判斷，會(huì)導(dǎo)致在架1與架2制動(dòng)狀態(tài)不一致時(shí)，也會(huì)報(bào)制動(dòng)狀態(tài)故障。因此將每節(jié)車的信號(hào)一致性判斷改成每一轉(zhuǎn)向架的信號(hào)一致性判斷。

另外，制動(dòng)工況時(shí)沒有判斷制動(dòng)狀態(tài)的需求，信號(hào)一致性主要用于制動(dòng)未緩解的識(shí)別，避免發(fā)生制動(dòng)未緩解，帶閘行駛影響行車安全。因此在制動(dòng)工況不需要進(jìn)行信號(hào)一致性判斷，可以改為在非制動(dòng)工況下進(jìn)行信號(hào)一致性判斷。

綜上，針對(duì)制動(dòng)狀態(tài)的一致性判斷邏輯改成如下：當(dāng)列車在非制動(dòng)的工況下，如果檢測(cè)到該架的硬線制動(dòng)狀態(tài)輸出信號(hào)和BCU軟件制動(dòng)狀態(tài)輸出不一致超過8 s則判斷制動(dòng)狀態(tài)故障。本項(xiàng)目在制動(dòng)狀態(tài)故障判斷邏輯更改后，安全運(yùn)行至今未發(fā)生一起制動(dòng)狀態(tài)故障。

4 結(jié)論

本文對(duì)本項(xiàng)目制動(dòng)狀態(tài)故障的判斷邏輯進(jìn)行了深入分析，找出了該項(xiàng)目頻繁報(bào)出制動(dòng)狀態(tài)故障現(xiàn)象的根本原因，并作出了相應(yīng)的改進(jìn)措施，經(jīng)改進(jìn)后，運(yùn)用良好，未再出現(xiàn)該故障現(xiàn)象。

參考文獻(xiàn)：

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