關(guān)于CRH3型動(dòng)車(chē)組人機(jī)界面與制動(dòng)管理器制動(dòng)力不一致問(wèn)題研究

趙穩(wěn)平， 李 巍， 顧炳軒

(中車(chē)唐山機(jī)車(chē)車(chē)輛有限公司 服務(wù)事業(yè)部， 河北唐山 063000)

CRH380B型動(dòng)車(chē)組是在CRH3C型動(dòng)車(chē)組基礎(chǔ)上自主研發(fā)的CRH系列高速動(dòng)車(chē)組，主要在京廣、京滬、哈大、京哈、廣深港等線路運(yùn)營(yíng)。動(dòng)車(chē)組在擔(dān)當(dāng)運(yùn)營(yíng)交路前整備期間，司機(jī)在制動(dòng)試驗(yàn)時(shí)偶爾反映制動(dòng)試驗(yàn)異常，經(jīng)確認(rèn)車(chē)組報(bào)人機(jī)界面(TD-HMI)和列車(chē)制動(dòng)管理器(TBM)制動(dòng)力不一致故障(代碼193B)。

通過(guò)對(duì)車(chē)載數(shù)據(jù)分析，TD-HMI上報(bào)出193B故障代碼的同時(shí)，1902代碼(代碼描述：制動(dòng)力被改變)隨之復(fù)位。此外，數(shù)據(jù)顯示此時(shí)司機(jī)剛開(kāi)始制動(dòng)試驗(yàn)。

為了徹底弄清193B故障發(fā)生原因，結(jié)合1902代碼復(fù)位的條件及在線測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)故障情況進(jìn)行模擬驗(yàn)證研究。

1 故障邏輯分析

1.1 制動(dòng)控制原理

為了保證車(chē)組制動(dòng)性能良好，各項(xiàng)控制執(zhí)行無(wú)誤，CRH3型動(dòng)車(chē)組制動(dòng)控制系統(tǒng)分為3級(jí)。

第1級(jí)為列車(chē)制動(dòng)管理器，其功能集成在頭車(chē)的兩個(gè)冗余制動(dòng)控制單元(BCU)中，本務(wù)車(chē)頭車(chē)內(nèi)兩個(gè)BCU中僅有一個(gè)執(zhí)行TBM的功能。TBM的主要功能為制動(dòng)管理、壓縮機(jī)管理以及自動(dòng)和菜單指導(dǎo)的制動(dòng)試驗(yàn)管理。

第2級(jí)為分段制動(dòng)管理器(SBM)，由每個(gè)牽引單元內(nèi)頭車(chē)的主BCU實(shí)現(xiàn)SBM的功能。SBM向單個(gè)制動(dòng)控制單元發(fā)送TBM的設(shè)定值。此外，SBM將其牽引單元可利用的實(shí)際最大制動(dòng)力疊加(也考慮負(fù)荷相關(guān)性)并將此數(shù)據(jù)傳送至TBM。SBM監(jiān)控牽引單元的BCU并向牽引單元的診斷系統(tǒng)報(bào)告故障。

第3級(jí)為本地制動(dòng)控制單元(BCU)，執(zhí)行SBM的指令并將執(zhí)行情況反饋至SBM。

1.2 制動(dòng)試驗(yàn)原理

司機(jī)通過(guò)TD-TD-HMI開(kāi)始菜單引導(dǎo)的制動(dòng)試驗(yàn)(MBT)，根據(jù)TD-TD-HMI 上顯示的說(shuō)明執(zhí)行MBT。只要按下進(jìn)入任一制動(dòng)試驗(yàn)項(xiàng)目的按鈕(如圖1)，TD-HMI 發(fā)送所執(zhí)行試驗(yàn)項(xiàng)目編號(hào)到BCU, BCU 接收到信息后，將制動(dòng)有效率置零并反饋TD-HMI。司機(jī)按下"開(kāi)始試驗(yàn)"按鈕進(jìn)行制動(dòng)試驗(yàn)，待試驗(yàn)結(jié)束后，BCU根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算制動(dòng)有效率。

圖1 制動(dòng)試驗(yàn)步驟界面

現(xiàn)以間接制動(dòng)試驗(yàn)為例，說(shuō)明試驗(yàn)期間TD-HMI 與BCU之間的通訊。

首先進(jìn)入TD-HMI 制動(dòng)試驗(yàn)界面，司機(jī)按下“間接制動(dòng)試驗(yàn)”按鈕，此時(shí)TD-HMI通過(guò)MVB發(fā)送執(zhí)行試驗(yàn)項(xiàng)目編號(hào)6與步驟0到BCU；BCU接收到信息后，反饋執(zhí)行項(xiàng)目編號(hào)6與步驟1到TD-HMI，同時(shí)將制動(dòng)有效率置零，此時(shí)TD-HMI屏顯示“開(kāi)始試驗(yàn)”；其次司機(jī)按“開(kāi)始試驗(yàn)”按鈕，此時(shí)TD-HMI發(fā)送步驟2到BCU，BCU將檢查是否具備試驗(yàn)條件，并將結(jié)果反饋回TD-HMI；最后司機(jī)按“制動(dòng)試驗(yàn)”按鈕(省略中間過(guò)程步驟)，此時(shí)TD-HMI 通過(guò)MVB發(fā)送執(zhí)行試驗(yàn)項(xiàng)目編號(hào)0 與步驟0 到BCU，結(jié)束間接制動(dòng)試驗(yàn)(見(jiàn)圖2)。

圖2 間接制動(dòng)試驗(yàn)邏輯圖

1.3 1902代碼邏輯

占用司機(jī)室后，車(chē)組制動(dòng)有效率發(fā)生改變，TD-HMI上報(bào)出制動(dòng)力被改變(代碼1902)。切換TD-HMI進(jìn)入查詢(xún)制動(dòng)力界面，此時(shí)TD-HMI向TBM發(fā)送查詢(xún)制動(dòng)力指令，TBM對(duì)車(chē)組制動(dòng)力進(jìn)行計(jì)算并反饋至TD-HMI顯示，1902代碼復(fù)位。

1.4 193B代碼邏輯

TD-HMI顯示的制動(dòng)力值與TBM的制動(dòng)力實(shí)際計(jì)算值不一致，其內(nèi)部邏輯相比較的兩個(gè)信號(hào)如下：

(1)由TBM發(fā)送至TD-HMI的MVB信號(hào)：來(lái)自TD-HMI和TBM的制動(dòng)力的合理性試驗(yàn)成功進(jìn)行；來(lái)自TD-TD-HMI和TBM的制動(dòng)力的合理性試驗(yàn)未成功進(jìn)行。

(2)由TD-HMI發(fā)送的MVB信號(hào)：來(lái)自TD-HMI和TBM的制動(dòng)力的起始合理性試驗(yàn)；來(lái)自TD-TD-HMI的關(guān)于顯示的制動(dòng)力的反饋。

只有在TD-HMI命令進(jìn)行制動(dòng)力的合理性試驗(yàn)時(shí)，TBM才檢查計(jì)算的制動(dòng)力是否與TD-HMI發(fā)送的反饋值F_DIS1_QUIT _BrakePerform相一致。當(dāng)TD-HMI向司機(jī)顯示制動(dòng)力時(shí)，TD-HMI才發(fā)送信號(hào)F_DIS1_AnstossPlausi BRH = TRUE。

2 故障測(cè)試

為了明確故障發(fā)生是否與列車(chē)軟件相關(guān)，編制制動(dòng)系統(tǒng)在線測(cè)試文件(EMD)，對(duì)不同車(chē)型(CRH3C、CRH380BL、CRH380B)及不同版本軟件的車(chē)組上對(duì)故障進(jìn)行模擬測(cè)試。

2.1 CRH380B動(dòng)車(chē)組EMD測(cè)試

根據(jù)193B故障邏輯，對(duì)故障進(jìn)行模擬的過(guò)程中使用EMD文件對(duì)信號(hào)進(jìn)行測(cè)試。通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)曲線發(fā)現(xiàn)，對(duì)于CRH380B動(dòng)車(chē)組，將某一TD-HMI切換至查詢(xún)制動(dòng)力界面，由TD-HMI發(fā)出的制動(dòng)力合理性試驗(yàn)MVB信號(hào)F_DIS1_BSGM_Steuerwort2[0]始終置為1，退出查詢(xún)制動(dòng)力界面后該信號(hào)置為0,見(jiàn)圖3。

圖3 CRH380B動(dòng)車(chē)組TD-HMI發(fā)出的制動(dòng)力合理性試驗(yàn)信號(hào)持續(xù)存在

將某一TD-HMI切換至查詢(xún)制動(dòng)力界面，并在另一TD-HMI開(kāi)始制動(dòng)試驗(yàn)。TD-HMI顯示制動(dòng)力值反饋MVB信號(hào)F_DIS1_QUIT_BrakePerform值為100，而TBM計(jì)算的制動(dòng)力值MVB信號(hào)F_ BSGZ_BrakePerform為0。由于此時(shí)TD-HMI發(fā)出的制動(dòng)力合理性試驗(yàn)MVB信號(hào)持續(xù)存在，TD-HMI顯示的制動(dòng)力值和TBM計(jì)算的制動(dòng)力值不一致，見(jiàn)圖4。

圖4 CRH380B動(dòng)車(chē)組制動(dòng)力不一致對(duì)比

通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)曲線可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)于任何版本的CRH380B動(dòng)車(chē)組，只要在TD-HMI上進(jìn)入制動(dòng)力查詢(xún)界面，TD-HMI發(fā)出的制動(dòng)力合理性試驗(yàn)MVB信號(hào)始終置為1，退出該界面后信號(hào)為0。制動(dòng)試驗(yàn)前將任意TD-HMI切換至查詢(xún)制動(dòng)力界面，在另一TD-HMI進(jìn)行制動(dòng)試驗(yàn)，TD-HMI始終要求制動(dòng)力合理性試驗(yàn)，造成TD-HMI顯示的制動(dòng)力值和TBM計(jì)算的制動(dòng)力值時(shí)時(shí)進(jìn)行比較，制動(dòng)試驗(yàn)中TBM內(nèi)存儲(chǔ)的制動(dòng)力值被復(fù)位后，導(dǎo)致TD-HMI顯示的制動(dòng)力值和TBM計(jì)算的制動(dòng)力值不一致，從而報(bào)出193B故障。

2.2 CRH3C動(dòng)車(chē)組EMD測(cè)試

按照同樣的方法，將CRH3C動(dòng)車(chē)組某一TD-HMI切換至查詢(xún)制動(dòng)力界面，然后在另一TD-HMI開(kāi)始制動(dòng)試驗(yàn)，使用EMD測(cè)試文件對(duì)相關(guān)信號(hào)進(jìn)行測(cè)試。

測(cè)試發(fā)現(xiàn)將TD-HMI切換至查詢(xún)制動(dòng)力界面，由TD-HMI發(fā)出的制動(dòng)力合理性試驗(yàn)MVB信號(hào)F _DIS1_BSGM_Steuerwort2[0]為脈沖信號(hào)，見(jiàn)圖5。

圖5 CRH3C動(dòng)車(chē)組TD-HMI發(fā)出的制動(dòng)力合理性試驗(yàn)為脈沖信號(hào)

將某一TD-HMI切換至查詢(xún)制動(dòng)力界面，在右TD-HMI開(kāi)始試驗(yàn)，雖然TD-HMI顯示制動(dòng)力值反饋MVB信號(hào)F_DIS1_QUIT_BrakePerform值為100，TBM計(jì)算的制動(dòng)力值MVB信號(hào)F_BSGZ_BrakePerform為0。但此時(shí)沒(méi)有制動(dòng)力合理性試驗(yàn)請(qǐng)求，所以未報(bào)出193B故障。

2.3 CRH380BL動(dòng)車(chē)組EMD測(cè)試

對(duì)CRH380BL動(dòng)車(chē)組采用同樣的方法進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試曲線同CRH3C動(dòng)車(chē)組一致，在某一TD-HMI進(jìn)入查詢(xún)制動(dòng)力界面，在另一TD-HMI進(jìn)行制動(dòng)試驗(yàn)，不會(huì)報(bào)出193B故障。

3 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)車(chē)組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，CRH380B車(chē)組故障原因?yàn)樗緳C(jī)在制動(dòng)試驗(yàn)前將某一TD-HMI切換至查詢(xún)制動(dòng)力界面，然后在另一TD-HMI開(kāi)始制動(dòng)試驗(yàn)，導(dǎo)致TBM制動(dòng)力值與TD-HMI顯示制動(dòng)力值不一致，TD-HMI中報(bào)出列車(chē)制動(dòng)管理器和TD-HMI的制動(dòng)力不一致(代碼：193B)。

根據(jù)EMD測(cè)試數(shù)據(jù)曲線分析，CRH380B動(dòng)車(chē)組將TD-HMI切換至查詢(xún)制動(dòng)力界面，TD-HMI發(fā)出的制動(dòng)力合理性試驗(yàn)MVB 信號(hào)F_DIS1_BSGM_Steuerwort2 [0]始終置為1，TD-HMI顯示制動(dòng)力反饋值為100，此時(shí)開(kāi)始制動(dòng)試驗(yàn)，TBM計(jì)算的制動(dòng)力值會(huì)被置為0，從而造成TD-HMI顯示制動(dòng)力反饋值和TBM計(jì)算的制動(dòng)力值不一致，報(bào)出193B故障。

CRH3C及CRH380BL動(dòng)車(chē)組將TD-HMI切換至查詢(xún)制動(dòng)力界面，TD-HMI發(fā)出的制動(dòng)力合理性試

驗(yàn)MVB 信號(hào)F_DIS1_BSGM_ Steuerwort2 [0]為脈沖信號(hào)。根據(jù)193B故障邏輯，只有在TD-HMI命令進(jìn)行制動(dòng)性能值的合理性試驗(yàn)時(shí)，TBM才檢查計(jì)算的制動(dòng)力值是否與由TD-HMI顯示的制動(dòng)力反饋值F_DIS1_QUIT_BrakePer form相一致，所以開(kāi)始制動(dòng)試驗(yàn)不會(huì)檢查T(mén)BM計(jì)算的制動(dòng)力值和TD-HMI顯示制動(dòng)力反饋值是否一致，因此不會(huì)報(bào)出193B故障。

4 后續(xù)措施

4.1 應(yīng)急處置

(1)故障發(fā)生后，檢查非制動(dòng)試驗(yàn)TD-HMI是否切換至查詢(xún)制動(dòng)力界面。若是，切換至“制動(dòng)試驗(yàn)時(shí)間”界面或其他界面，繼續(xù)進(jìn)行該步驟制動(dòng)試驗(yàn)。

(2)完成全套菜單引導(dǎo)的制動(dòng)試驗(yàn)后，檢查故障是否消除。若未消除，切換TD-HMI界面查詢(xún)制動(dòng)有效率，然后退出該界面，確認(rèn)故障是否消除。故障消除，正常行車(chē)；若故障未消除，進(jìn)行第3步操作。

(3)使用筆記本電腦連接占用端主BCU，打開(kāi)制動(dòng)系統(tǒng)服務(wù)軟件清除故障數(shù)據(jù)。

4.2 優(yōu)化方案

(1)明確操作規(guī)程

通過(guò)多次對(duì)同平臺(tái)不同車(chē)型測(cè)試數(shù)據(jù)分析及現(xiàn)車(chē)驗(yàn)證，進(jìn)一步對(duì)動(dòng)車(chē)組制動(dòng)試驗(yàn)流程進(jìn)行了規(guī)范。在制動(dòng)試驗(yàn)前及制動(dòng)試驗(yàn)期間禁止將另一TD-HMI切換至查詢(xún)制動(dòng)力界面，待全套制動(dòng)試驗(yàn)結(jié)束后方可切換TD-HMI界面查詢(xún)制動(dòng)力。作業(yè)人員熟練掌握操作流程后，該故障得到了有效控制。

(2)軟件優(yōu)化

為了防止因作業(yè)人員疏忽造成該故障發(fā)生，能夠從源頭上徹底解決，對(duì)動(dòng)車(chē)組TD-HMI軟件參照CRH3C及CRH380BL動(dòng)車(chē)組進(jìn)行了優(yōu)化。即查詢(xún)車(chē)組制動(dòng)力時(shí)，將TD-HMI切換至查詢(xún)制動(dòng)力界面，TD-HMI發(fā)出的制動(dòng)力合理性試驗(yàn)MVB 信號(hào)F_DIS1_ BSGM_ Steuerwort2 [0]設(shè)置為脈沖信號(hào)。 CRH380B動(dòng)車(chē)組已完成優(yōu)化后的軟件升級(jí)工作，軟件優(yōu)化后該故障未再發(fā)生。