羅昭強(qiáng)　尚大為

（中車長春軌道客車股份有限公司高速動車組制造中心，130062，長春∥第一作者，高級技師）

“換端”模式是動車組的一個特殊工作過程，是指動車組在靜止?fàn)顟B(tài)時，通過司機(jī)來操作的一個工作過程。在換端模式下，當(dāng)司機(jī)鑰匙從使能司機(jī)臺里拔出時，或要把司機(jī)鑰匙插入另一端的司機(jī)臺時，動車組能保持激活狀態(tài)并使受電弓升起，主斷路器處于閉合狀態(tài)，電網(wǎng)可持續(xù)為動車組供電。這種操作模式可以保證在不切斷高壓電的情況下而改變使能司機(jī)臺。

在CRH5型動車組的司機(jī)操作過程中，往往由于操作不當(dāng)，造成車門在開啟時突然關(guān)閉夾傷旅客、空調(diào)無法正常開啟、照明燈不亮等現(xiàn)象，使旅客的舒適性受到嚴(yán)重影響，造成不必要的損失。CRH5型動車組換端的問題目前還沒有得到解決，為此，本文對比CRH5型動車組和CRH380CL型動車組的換端條件、過程及其原理，進(jìn)行優(yōu)缺點比較分析，提出CRH5型動車組換端改進(jìn)建議。

1　CRH5型動車換端原理

1.1　換端條件

從主控制裝置到從動控制裝置換端條件如下。

（1）非停放請求（0位）：接通的非spark按鈕（用于停放請求）。

（2）停放制動開始請求（2位）：激活司機(jī)操作臺上接通的spark按鈕；0位和壓縮機(jī)上反演器控制桿直接控制桿未插入。

（3）停放制動關(guān)閉請求（1位）：接通的spark按鈕和隨之相應(yīng)激活的司機(jī)操作臺。

（4）輸出停放模式（3位）：spark按鈕停止（已接通的同一個spark按鈕）。從從動控制裝置到主控制裝置換端條件如下。（1）停放制動開始進(jìn)程（1位）：相對于每節(jié)動車的局部情況，接受請求（停放制動開始請求）。

（2）停放制動開始（3位）：所有司機(jī)臺都停止操作。

（3）停放制動關(guān)閉請求（2位）：主控制激活的停放制動關(guān)閉請求。

（4）停放制動關(guān)閉（0位）：不使用的停放模式。

當(dāng)方向手柄處于0位，強(qiáng)泵沒有啟動時，按下司機(jī)臺上的spark按鈕，列車控制和管理系統(tǒng)（TCMS）只有在圖1所示的條件都滿足情況下，才接受換端請求。在換端過程中，一旦缺少其中一種情況，列車將結(jié)束換端狀態(tài)，導(dǎo)致每個受電弓降弓，隨之相關(guān)列車調(diào)度（DJ）斷開；20 min后，TCMS將斷開蓄電池開關(guān)。當(dāng)以上條件都滿足時，變量tzconspark輸出高電平。當(dāng)以上條件中至少有一個不滿足時，輸出變量tzconspark經(jīng)過一個延時5 s之后，再變?yōu)?。

1.2　換端命令

當(dāng)全局換端狀態(tài)為1時（tzstatopark-glob=1），有本地?fù)Q端命令tzcompark=1，TCMS輸出命令tzparkingdo30=1、tzparkingdo31=1。當(dāng) tzparkingdo30=1、tzparkingdo31=1時，繼電器線圈（kpark）得電，kpark的輔助觸點得電閉合。在此狀態(tài)下，即使司機(jī)把鑰匙拔出來，kpark的輔助觸點也能保持列車的激活狀態(tài)。

圖1　CRH5型動車組換端條件

1.3　換端請求管理

TCMS對換端請求的管理是通過一個狀態(tài)轉(zhuǎn)換機(jī)來實現(xiàn)的。狀態(tài)轉(zhuǎn)換機(jī)有3個輸入變量（press_park、enabling_switch_group、status_park_global）和1個輸出變量（request_park）。當(dāng) 3個輸入變量變化時，會通過狀態(tài)轉(zhuǎn)換機(jī)的內(nèi)部邏輯輸出不同的值，以實現(xiàn)對換端請求的管理。狀態(tài)轉(zhuǎn)換機(jī)的3個輸入變量對應(yīng)換端請求的3個條件。

（1）變量press_park表示司機(jī)臺開關(guān)組上按鈕的狀態(tài)，當(dāng)以下條件都滿足時，press_park=1。

①按下?lián)Q端按鈕，tzpulsparkdi=1；

②開關(guān)組激活，tzbanco=1；

③強(qiáng)泵按鈕置于“0”位，padiromprdi=0；

④方向手柄在“0”位，tzlinv0=1。

（2）變量enabling_switch_group表示司機(jī)臺開關(guān)組激活狀態(tài)。

（3）變量status_park_global表示全局的換端狀態(tài)，status_park_global=tzstatoparkglob。

隨著狀態(tài)轉(zhuǎn)換機(jī)輸入變量的變化，其輸出變量richpark也發(fā)生變化。頭車微處理器（MPU）把變量richpark的值發(fā)送給另外半列車，并保存在變量tzrichparkglob中。

表示全局換端請求的變量tzrichparkglob有4個取值，分別是：

①0——沒有換端請求；

②1——換端請求結(jié)束；

③2——換端請求正在進(jìn)行；

④4——換端結(jié)束。

1.4　換端操作步驟

（1）確認(rèn)總風(fēng)管壓力不小于700 kPa，施加停放制動車輛不少于6輛，5個以上充電機(jī)工作。

（2）確認(rèn)主手柄和換向手柄均在“0”位。

（3）操作停放制動按鈕，施加停放制動。

（4）按下?lián)Q端保持按鈕，直到換端按鈕開始閃爍，扳下升弓開關(guān)。主指令開關(guān)保持“1”位、旋轉(zhuǎn)司機(jī)主控鑰匙到“0”位，并取出鑰匙（見圖2）。待換端按鈕燈持續(xù)亮?xí)r，松開換端按鈕（見圖3）。

（5）顯示屏上確認(rèn)主斷路器閉合狀態(tài)正常。

（6）在動車組另一端按住換端按鈕，插上主控鑰匙并旋轉(zhuǎn)到“1”位，將主指令開關(guān)撥至“1”位，扳起已升起受電弓對應(yīng)的開關(guān)，待換端按鈕開始閃爍后，松開按鈕。

（7）確認(rèn)動車組狀態(tài)是否正常。

圖2　CRH5型動車組主控鑰匙面板

圖3　CRH5型動車組換端按鈕面板

1.5　換端原理

換端控制過程如圖4所示。按下?lián)Q端按鈕，此時為換端進(jìn)入模式，換端狀態(tài)變量由0變?yōu)?；降下受電弓，退出鑰匙，松開換端按鈕后，由換端進(jìn)入模式轉(zhuǎn)換為換端保持模式，換端狀態(tài)變量由1變?yōu)?。再次按下?lián)Q端按鈕，投入鑰匙，升起受電弓，此時由換端保持模式轉(zhuǎn)換為換端退出模式，換端狀態(tài)變量由3變?yōu)?；松開換端按鈕，結(jié)束換端退出模式，換端狀態(tài)變量由2變?yōu)?，動車組處于正常司機(jī)室占用狀態(tài)。

圖4　CRH5型動車組換端控制邏輯圖

1.6　換端失敗

當(dāng)以下條件有1個發(fā)生，經(jīng)過10 s延時檢測，TCMS認(rèn)為列車換端失?。╰zdisautopark=1）。

（1）沒有關(guān)閉 DJ（tzchirdj=0），并且經(jīng)過 3 s的延時檢測；

（2）列車的速度在3 km/h以上（tzvel0=0）；

（3）充電機(jī)工作的個數(shù)少于5個，并且至少1個DJ閉合（tzchirdj=1并且 ax5cbok=0）；

（4）主風(fēng)缸壓力小于7 bar（frpresscp6bar=0）；

（5）列車接收的電流大于50 A（tzcorroklinea=0）；

（6）停放制動個數(shù)不滿足要求（frmollappok=0）；

（7）無外接電源插入，并且配置的車輛個數(shù)不滿足要求，小于等于 1（cdtnumutincomp≤1）。

2　CRH380CL型動車換端原理

2.1　換端條件

在換端模式中，牽引指令被禁止。換端模式的啟用僅可從占用司機(jī)室的顯示屏上觸發(fā)“進(jìn)入換端模式”實現(xiàn)。換端狀態(tài)通過兩端司機(jī)室顯示屏進(jìn)行顯示，由主控中央單元通過TCMS干線及RS485總線發(fā)布命令進(jìn)行管理。換端模式需要使用的中間變量如下：

（1）line_cur_max_a1～8車接觸網(wǎng)電流最大值；

（2）line_cur_max_b9～16車接觸網(wǎng)電流最大值；

（3）cab_occupied_simu虛擬占用司機(jī)室；

（4）cabchange_hmi_on顯示屏進(jìn)入換端命令；

（5）cabchange_on_glob全車進(jìn)入換端變量；

（6）cabchange_out 顯示屏退出換端命令。

換端模式僅在下列所有情況都滿足的時候才被激活（cabchange_on_local=1）。

（1）列 車 速 度 小 于1.5km/h，即v_less_5kph_ec_l=0；

（2）列車實施停放制動，即bcu_si21_4=1；

（3）主風(fēng)管壓力在正常工作范圍內(nèi)，即bcu_si92≥7 bar；

（4） 全車接觸網(wǎng)電流不高于 40 A，即line_cur_max_a≤40 A、line_cur_max_b≤40 A ；

（5）顯示屏上換端命令啟用，即cabchange_hmi_on=1；

（6）列車存在虛擬占用司機(jī)室，即cab_occupied_simu=1。

2.2　換端的操作步驟

為了啟動換端模式，司機(jī)在已啟動的司機(jī)臺上按順序執(zhí)行下列操作：

（1）手動對列車實施停放制動。

（2）在已占用司機(jī)室的顯示屏上“換端界面”中選擇“on”按鍵，再選擇“設(shè)置”按鍵；如果所有上述列出的條件都滿足cabchange_on_local=1，在換端界面上提示“已進(jìn)入換端模式，請調(diào)整方向開關(guān)到零位置，拔出運行鑰匙”，否則在“換端界面”提示進(jìn)入換端失敗原因，并在TCMS內(nèi)記錄；若進(jìn)入換端成功，則兩端司機(jī)室顯示器都顯示到換端界面。換端失敗原因提示如圖5所示。

（3）將方向控制手柄恢復(fù)至“0”位置；當(dāng)TCMS檢測到如下條件時，認(rèn)為列車完全進(jìn)入換端模式，即變量cabchange_on_globL=1，同時在列車兩個端車的人和界面（HMI）提示“退出換端操作：請插入司機(jī)鑰匙，移動方向開關(guān)至運行位，并選擇退出換端按鍵‘off’及‘設(shè)置鍵’；本地?fù)Q端命令成立，即變量cabchange_on_local=1，同時方向開關(guān)歸為0位（1_ds_p0=1、16_ds_p0=1）。

2.3　換端命令

當(dāng)本地?fù)Q端命令激活（cabchange_on_local=1）并且兩端端車的方向開關(guān)都置于“0”位時，TCMS生成全局換端變量為1（cabchange_on_glob=1）。當(dāng)TCMS檢測到變量cabchange_on_glob=1后，給門系統(tǒng)發(fā)出do命令，即dcu_if_do05-_2（變量名為c_changeend_h）；除退出換端命令外，顯示屏上的其他設(shè)定指令都被禁止使用；列車進(jìn)入換端模式后，發(fā)出換端命令的中央單元生成在虛擬司機(jī)室變量為真的命令，即cab_occupicd_simu=1。

TCMS檢測到下列條件任意一個滿足時，生成虛擬占用司機(jī)室變量為真，即cab_occupicd_simu=1；有占用司機(jī)室（1_cab_occupied=1 or 16_cab_occupied=1），或全車換端模式cabchange_on_glob=1，或全車整備模式stable_on_glob=1，或啟用緊急模式（1_emer_mode_h=1 or 16_cab_occupied=1）。

本地?fù)Q端命令激活（cabchange_on_local=1）的邏輯如圖6所示。

2.4　換端模式的顯示及診斷

網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)對換端過程進(jìn)行診斷，除換端過程中的操作提示外（如提示“已進(jìn)入換端模式”和提示“退出換端完成”），也要對換端停止的原因進(jìn)行診斷并在中央單元記錄，在顯示屏上進(jìn)行報警顯示（如圖7所示）。

3　CRH5型動車換端改進(jìn)措施

圖5　CRH380CL型動車組換端失敗原因提示

圖6　CRH380CL型動車組本地?fù)Q端命令激活的邏輯圖

圖7　CRH380CL型動車組換端顯示及診斷邏輯圖

通過CRH5型動車組和CRH380CL動車組換端過程的對比可以看出，CRH380CL型動車組的換端便于操作，CRH5型動車組相對比較繁瑣，司機(jī)在操作過程中往往由于操作錯誤導(dǎo)致?lián)Q端失敗。例如：升弓開關(guān)和主控鑰匙操作順序相反；換端按鈕沒按到位就降弓；條件不滿足時進(jìn)行換端操作等操作錯誤。

建議將CRH5型動車組的升弓開關(guān)由扳鍵式開關(guān)改成自復(fù)位式開關(guān)，取消換端按鈕，采用退出當(dāng)前司機(jī)室后有5 s的延時時間，建立虛擬占用司機(jī)室，實現(xiàn)換端過程。CRH5型動車組的升弓按鈕推至升弓位后，開關(guān)可保持住，為線路提供持續(xù)的電源供給，但改成自復(fù)位式開關(guān)后，設(shè)計圖紙也同樣需要更改。換端信號發(fā)出后（觸發(fā)脈沖信號），可以保持電源供給；只有開關(guān)推至降弓位時可實現(xiàn)降弓過程，正常換端過程時不會降弓。

4　結(jié)語

由于CRH5型動車組換端過程存在缺陷，會給列車運行帶來困擾。通過換端模式的改進(jìn)措施，可以保證列車在不切斷高壓電的情況下而改變使能司機(jī)臺，使換端失敗的機(jī)率大為降低。

［1］中國鐵路總公司.CRH5型動車組途中應(yīng)急故障處理手冊：TG/CL 237—2014［S］.北京：中國鐵路總公司，2014.

［2］中車長春軌道客車股份有限公司.CRH380CL型動車組應(yīng)急處理手冊［Z］.長春：中車長春軌道客車股份有限公司，2011.

［3］陽憲惠．工業(yè)數(shù)據(jù)通信與控制網(wǎng)絡(luò)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2003.

［4］聶暢.西門子列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)在廣州地鐵中的應(yīng)用［J］.電力機(jī)車與城軌車輛，2010，33（1）：25.

［5］高晶晶，陳霞，談?wù)褫x.高速鐵路智能交通系統(tǒng)中的CBTC技術(shù)［J］.電氣化鐵道，2006，17（6）：41.

［6］沙淼，王偉，徐建波.CRH5型和CRH3型動車組列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的比較［J］.鐵道車輛，2012，50（1）：25.

［7］姜東杰.CRH3型動車組牽引傳動系統(tǒng)［J］.鐵道機(jī)車車輛，2008，28（增刊1）：95.