南京地鐵十號(hào)線受電弓圖標(biāo)打叉現(xiàn)象模擬和邏輯分析

徐梅

摘 要：南京地鐵十號(hào)線開通運(yùn)營(yíng)初期，發(fā)生多起升降弓時(shí)受電弓圖標(biāo)打叉現(xiàn)象，故障隨后消失，受電弓圖標(biāo)恢復(fù)正常。通過多次查找模擬，確認(rèn)非設(shè)備故障導(dǎo)致，由此進(jìn)一步開展對(duì)受電弓升降操作中相關(guān)指令狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，并判斷出受電弓圖標(biāo)打叉的原因。

關(guān)鍵詞：控制;硬線;邏輯;受電弓指令

中圖分類號(hào)：U264.34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1064（2021）04-028-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.04.014

南京地鐵十號(hào)線開通運(yùn)營(yíng)初期，發(fā)生多起DDU（司機(jī)顯示單元）上受電弓圖標(biāo)打叉現(xiàn)象，同時(shí)報(bào)“受電弓指令故障”。查看故障記錄，故障指向“no position（無位置信號(hào)或位置信號(hào)不明）”。接報(bào)故障來源多來自庫(kù)內(nèi)檢修作業(yè)和司機(jī)檢車。該故障一般在操作電動(dòng)升降弓時(shí)產(chǎn)生，受電弓到位后受電弓圖標(biāo)可恢復(fù)正常且受電弓功能正常。排查受電弓控制線路，包含升降弓控制開關(guān)、二極管、端子排及連接器均無異常，對(duì)調(diào)升降弓繼電器、受電弓電控盒以及電動(dòng)降弓機(jī)構(gòu)后也未出現(xiàn)現(xiàn)象轉(zhuǎn)移。該故障現(xiàn)象出現(xiàn)列車位置隨機(jī)，具有偶發(fā)性和共性特性，通過初步排查可排除硬線和設(shè)備故障。

1 模擬故障現(xiàn)象

受電弓圖標(biāo)打叉現(xiàn)象一般出現(xiàn)在操作升降弓控制開關(guān)時(shí)報(bào)出，尤其是在多次操作受電弓控制開關(guān)的情況下?？紤]到保護(hù)輔助設(shè)備，不造成輔助設(shè)備頻繁預(yù)充電故障，測(cè)試間隔30s操作一次受電弓，控制開關(guān)測(cè)試升降弓，在測(cè)試過程中未出現(xiàn)受電弓圖標(biāo)打叉現(xiàn)象[1]。

為避免輔助頻繁預(yù)充電，切斷接觸網(wǎng)高壓供電?？s減間隔時(shí)間測(cè)試，間隔大約10s左右操作一次受電弓控制開關(guān)，偶發(fā)性出現(xiàn)受電弓圖標(biāo)打叉現(xiàn)象。后在極快速度下，大約控制在間隔6s左右操作受電弓控制開關(guān)時(shí)，受電弓圖標(biāo)未出現(xiàn)打叉現(xiàn)象。通過測(cè)試多列列車，發(fā)現(xiàn)十號(hào)線列車均有在一定時(shí)間內(nèi)連續(xù)操作受電弓控制開關(guān)會(huì)出現(xiàn)受電弓圖標(biāo)打叉現(xiàn)象。

2 監(jiān)測(cè)受電弓指令狀態(tài)

通過加載MPU（TCMS主處理單元）圖形，設(shè)定故障條件觸發(fā)記錄受電弓各相關(guān)指令及狀態(tài)。庫(kù)內(nèi)操作受電弓控制開關(guān)測(cè)試，當(dāng)檢測(cè)到受電弓狀態(tài)為“no position（無位置信號(hào)或位置信號(hào)不明）”時(shí)，觸發(fā)圖形記錄，如圖1所示。

受電弓位置不明故障或受電弓無位置信號(hào)故障（no position）的邏輯判斷條件為：

受電弓不在高位（LI_PANiHighSwitch = 0）;

受電弓不在低位（LI_PANiLowSwitch = 0）;

受電弓位置信號(hào)有效;

受電弓不在升弓動(dòng)作狀態(tài)（VB_<PANi>Raising = 0）;

受電弓不在降弓動(dòng)作狀態(tài) （VB_<PANi>Raising = 0）。

圖1為模擬受電弓2故障時(shí)，受電弓2“no position（受電弓無位置信號(hào)）”條件觸發(fā)后所記錄的一定時(shí)間內(nèi)相關(guān)變量狀態(tài)圖形。當(dāng)前為司機(jī)室1激活，從圖中分析按照時(shí)序排列各變量狀態(tài)如下：

①如圖2所示，受電弓控制開關(guān)位于“升雙弓”位，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)受電弓控制開關(guān)，在切換到“降雙弓”位的過程中經(jīng)過“升后弓”位，所以受電弓2產(chǎn)生短暫的升弓指令LLPTL高電平（上升沿）脈沖;

②受電弓2的升弓指令RLPTL（上升沿）觸發(fā)VB_PANiraising（升弓動(dòng)作變量），產(chǎn)生一個(gè)恒定的15s的高電平脈沖信號(hào);

③受電弓控制開關(guān)切換至“降雙弓”位時(shí)，受電弓2產(chǎn)生降弓指令LLPTL高電平信號(hào)，受電弓開始升起動(dòng)作;

④受電弓2的升弓指令LLPTL（上升沿）觸發(fā)VB_PANilowering（降弓動(dòng)作變量），產(chǎn)生一個(gè)恒定的15s的高電平脈沖信號(hào);

⑤受電弓2降弓到位，產(chǎn)生受電弓低位信號(hào);

⑥旋轉(zhuǎn)受電弓控制開關(guān)，切換至“升雙弓”位，經(jīng)過“升前弓”位時(shí)受電弓2產(chǎn)生降弓指令LLPTL高電平（上升沿）脈沖，此時(shí)④的降弓動(dòng)作變量仍在恒定的15s高電平脈沖內(nèi)未結(jié)束，所以不會(huì)產(chǎn)生新的VB_PANilowering高電平脈沖;

⑦受電弓控制開關(guān)切換至“升雙弓”位，收到升弓指令后，受電弓2實(shí)施升弓動(dòng)作，此時(shí)②的升弓動(dòng)作變量仍在恒定的15s高電平脈沖內(nèi)未結(jié)束，所以不會(huì)產(chǎn)生新的VB_PANiraising高電平脈沖，同時(shí)受電弓2離開低位，失去低位信號(hào);

⑧VB_PANiraising（升弓動(dòng)作變量）的15s恒定高電平脈沖結(jié)束;

⑨VB_PANilowering（降弓動(dòng)作變量）的15s恒定高電平脈沖結(jié)束;

⑩此時(shí)，受電弓處于升弓動(dòng)作（無高位信號(hào)和低位信號(hào)），且無VB_PANilowering（降弓動(dòng)作變量）和VB_PANiraising（升弓動(dòng)作變量），所以受電弓2無位置信號(hào)，該狀態(tài)維持1s后觸發(fā)故障“no position”，此時(shí)受電弓圖標(biāo)打叉;

?受電弓2升弓到位后，收到受電弓高位信號(hào)，“no position”信號(hào)自行消失，故障現(xiàn)象復(fù)位。

3 分析受電弓圖標(biāo)打叉原因

十號(hào)線受電弓電動(dòng)升降通過4條硬線控制，如圖2所示，分別給出前后弓的升降指令，TCMS（列車控制管理系統(tǒng)）的降弓動(dòng)作變量VB_PANilowering和升弓動(dòng)作變量VB_PANiraising，在分別得到降弓和升弓指令（上升沿）時(shí)觸發(fā)恒定15s的高電平脈沖。如在15s以內(nèi)再次操作受電弓控制開關(guān)，給出新的升降弓指令的情況下不會(huì)產(chǎn)生新的VB_PANilowering和VB_PANiraising高電平脈沖。從圖1分析，設(shè)定15s恒定的高電平脈沖是不符合實(shí)際情況的，升降弓動(dòng)作實(shí)際不需要15s時(shí)間。如設(shè)計(jì)要求操作升降弓必須間隔15s（待升降弓活動(dòng)變量的恒定15s高電平脈沖結(jié)束后），那么完全可以避免受電弓報(bào)“no position”假故障[2]。

對(duì)比南京地鐵一號(hào)線第二種車型NJ01-2，受電弓“no position”故障的邏輯定義有所不同，NJ01-2受電弓位置不明故障或受電弓無位置信號(hào)故障（no position）的邏輯判斷條件為：

無升弓指令（VB_PAN<i>RaiseOrd = 0）;

無降弓指令（VB_HVS_PANiLowerOrd = 0）;

無高位信號(hào)（LI_PANiHighSwitch = 0）;

無低位信號(hào)（LI_PANiLowSwitch = 0）;

受電弓位置有效;

受電弓控制開關(guān)不在救援模式（VB_HVS_Rescue = 0）;

降弓列車線模式未激活（VB_HVS_LowPan = 0）。

與十號(hào)線車型的區(qū)別主要在于無位置（no position）邏輯判斷條件中，十號(hào)線結(jié)合了受電弓升弓動(dòng)作變量和降弓動(dòng)作變量判斷，而NJ01-2車型結(jié)合了升降弓指令判斷。一般來說，升降弓指令一直存在，所以不會(huì)出現(xiàn)類似十號(hào)線列車受電弓無位置（no position）假故障。

4 結(jié)語

由于受電弓網(wǎng)絡(luò)信號(hào)邏輯和受電弓實(shí)際動(dòng)作時(shí)間不匹配，導(dǎo)致升降弓操作后在一定時(shí)間間隔再次操作升降弓會(huì)導(dǎo)致DDU報(bào)受電弓圖標(biāo)打叉，報(bào)受電弓無位置故障。這種邏輯上的不匹配并不會(huì)對(duì)列車造成損害，也不會(huì)影響列車正常運(yùn)營(yíng)。

從目前的邏輯判斷條件下，有2種情況下不會(huì)報(bào)出受電弓無位置（no position）假故障：第一，至少間隔15s后再次操作受電弓控制開關(guān)進(jìn)行升降弓操作，此時(shí)上一次產(chǎn)生的受電弓升降弓動(dòng)作變量的15s恒定高電平脈沖已結(jié)束，不影響下一次操作;第二，在極快的情況下操作，結(jié)合受電弓升降動(dòng)作時(shí)間，經(jīng)多次測(cè)試大約在間隔小于10s的情況下，再次操作受電弓控制開關(guān)進(jìn)行升降弓操作。此時(shí)，第二次升降弓動(dòng)作在上一次產(chǎn)生的受電弓升降弓活動(dòng)變量15s恒定高電平脈沖以內(nèi)完成，受電弓能及時(shí)收到高位或低位位置信號(hào)，那么受電弓同樣不會(huì)報(bào)出無位置（no position）假故障。

但從保護(hù)車輛輔助供電設(shè)備考慮，為避免輔助高壓端設(shè)備短時(shí)頻繁預(yù)充電，建議至少間隔15s操作電動(dòng)升降弓，并且禁止帶高壓頻繁升降弓，可以完全避免報(bào)出受電弓無位置（no position）假故障[3]。

參考文獻(xiàn)

[1] 林寶鋒，夏益韜.一種基于TCMS系統(tǒng)的受電弓升降自動(dòng)控制策略[J].鐵道機(jī)車車輛，2021，41（1）：23-25.

[2] 白金花.受電弓可靠性分析與研究[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2021，34（1）：36-38.

[3] 牟文博.地鐵車輛輔助逆變器工作原理及典型故障分析[J].軌道交通裝備與技術(shù)，2020（2）：56-58.