繆建國 朱明濤 中國鐵路上海局集團有限公司上海動車段

1 背景

CR400BF平臺動車組在正常工況下，若操作司控器牽引位后無牽引力，且無相關(guān)故障代碼報出時，易導致故障不能及時處置，影響運輸秩序。而現(xiàn)有的應(yīng)急手冊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)，導致發(fā)生故障后作業(yè)人員沒有相關(guān)資料可參照，不能夠快速、高效的處理該類故障。由于牽引封鎖的工況是復雜的，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，解決該問題。為此本文從CR400BF平臺動車組全列牽引封鎖的原因、典型案例、應(yīng)急處置等方面進行了剖析、總結(jié)。

2 CR400BF平臺動車組概況

CR400BF平臺動車組具備自發(fā)電功能，其中高壓牽引系統(tǒng)、供風及制動系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等核心技術(shù)方案仍由兩個完全對稱的基本單元組成。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也稱京張智能動車組，具備斷電降弓情況下應(yīng)急自走行30km功能，并具備CTCS-3+ATO自動駕駛功能。 CR400BF-A、CR400BF-B、CR400BF-BZ型動車組為長編組，相當于CR400BF動車組重聯(lián)運行。其中CR400BF-B、CR400BF-BZ型動車組采用17輛編組，為9T 8M結(jié)構(gòu)。長編組均可進行中壓、低壓擴展供電。

圖1 CR400BF型動車組高壓牽引系統(tǒng)簡圖

3 典型故障及原因分析

3.1 故障案例

由于CR400BF平臺動車組發(fā)生全列牽引封鎖工況比較復雜，主要原因集中在供風制動方面故障導致。如表1統(tǒng)計的故障案例所示。

表1 CR400BF平臺動車組牽引封鎖案例統(tǒng)計表

3.2 原因分析

（1）以上表案例2進行分析，下載并查看CR400BF-A-5049動車組08車CCU數(shù)據(jù)，19：46至20：2408車CCU數(shù)據(jù)顯示故障時間段車組無相關(guān)故障代碼（如圖2所示）。

圖2 CR400BF-A-5049動車組08車CCU數(shù)據(jù)

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

圖3 CR400BF-A-5049動車組MVB數(shù)據(jù)

（3）具體原因是壓力傳感器（B12.17）用于檢測制動缸實時壓力，壓力開關(guān)（B12.16）向車組制動緩解回路提供信號。B12.16壓力開關(guān)設(shè)定值為30±15 kPa，當壓力變換閥C壓力大于該設(shè)定值時，壓力開關(guān)動作，使得原常閉觸點斷開，因該常閉觸點串聯(lián)在制動緩解回路中，因此制動緩解回路斷開，反之則制動緩解回路建立，在列車未下達制動指令而制動緩解回路斷開時，則封鎖牽引(如圖4、圖5所示)。

圖4 壓力開關(guān)與壓力傳感器

圖5 CR400BF型動車組制動緩解環(huán)路原理圖

綜上所述，當主控司控器手柄置牽引扇區(qū)無效時，在車組全列緩解狀態(tài)下，發(fā)現(xiàn)07車制動缸有殘余壓力約25kPa，滿足壓力開關(guān)動作斷開制動緩解環(huán)路,從而使43-K26繼電器失電封鎖全列牽引，進行保護。

4 無相關(guān)故障代碼的牽引封鎖的處置

CR400BF平臺動車組牽引封鎖主要分為三類情況。

第一類，CR400BF動車組有相應(yīng)故障代碼報出的，可參照故障代碼表處置。

第二類，有大量故障代碼報出的牽引封鎖情況，指向不明確的。根據(jù)現(xiàn)場運用經(jīng)驗發(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)，然后再從供風制動系統(tǒng)等進行逐步研判，找到故障點。可以根據(jù)不同場景采取斷開或復位網(wǎng)絡(luò)空開、大復位、緊急模式行車等方式解決此問題，必要時采用救援。

第三類，無相關(guān)故障代碼的牽引封鎖，優(yōu)先從操作方面、制動方面，然后再從網(wǎng)絡(luò)、高壓牽引系統(tǒng)狀態(tài)等進行排查。結(jié)合典型案例與實際運行邏輯進行處置。以第三類故障作為研究對象。具體處置流程如下：

第一步：確認方向開關(guān)

首先，確認換端標識消除，方向開關(guān)有效識別?？赏ㄟ^HMI屏中的牽引主界面、運行界面或制動主界面確認換端完成、占用成功、方向開關(guān)處于前進位(如圖6所示)。同時使用動車組應(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)，如動車組車載信息無線傳輸系統(tǒng)（WTDS）、動車組故障預(yù)測與健康管理系統(tǒng)（PHM）等(如圖7所示)。

圖6 運行界面

圖7 動車組車載信息無線傳輸系統(tǒng)

第二步：確認外門關(guān)閉

通過車門界面、運行界面以及關(guān)門指示燈綜合確認車門是否關(guān)閉到位。有異常及時采取措施，一般情況隔離車門或者將主控端車門安全環(huán)路開關(guān)置于關(guān)位。

第三步：確認高壓牽引、通信狀態(tài)界面

通過設(shè)備切除界面確認車組高壓、牽引、輔助系統(tǒng)狀態(tài)。影響此問題主要是過分相失敗、主斷無法閉合、牽引封鎖等，主要通過牽引輔助復位、小復位、切除隔離開關(guān)，大復位解決（如圖8所示）。通過通信狀態(tài)界面確認網(wǎng)絡(luò)情況（如圖9所示）。檢查其它功能都正常，可以選擇進行斷開、復位CCU、CIOM，甚至大復位操作等。

圖8 設(shè)備切除界面

圖9 通信狀態(tài)界面

第四步：ATP與保持制動確認

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

圖10 制動信息界面

第五步：確認制動狀態(tài)

將司控器置于0位10 s以上，確認車組制動界面緩解狀態(tài)以及制動缸壓情況。如此時車組緩解正常，說明ATP原因?qū)е禄蛘弑３种苿訉е?。若仍無法緩解，說明屬于車輛問題。應(yīng)立即查看安全環(huán)路界面、運行界面、制動信息界面（如圖11、圖12所示）。確認制動缸殘余壓力、安全環(huán)路、總風壓力正常。

圖11 制動主界面

圖12 安全環(huán)路

第六步：起車方式確認

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

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

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

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、復位等功能，有利于快速應(yīng)急處置。

（2）根據(jù)動車組運用現(xiàn)場情況，結(jié)合動車組軟件的優(yōu)化升級，進一步提升動車組控制系統(tǒng)的故障預(yù)報能力，如增加聲光報警、圖標或者故障代碼提示。

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

（4）增加CR400BF動車組維護界面下的控制邏輯、牽引使能界面，有利于快速鎖定故障點。

5.2 設(shè)置牽引回路旁路開關(guān)

參照CRH1平臺動車組牽引阻斷旁路開關(guān)，增加牽引使能旁路開關(guān)。在確認外門、高壓牽引、制動系統(tǒng)等正常后，啟用旁路行車，便于減少對行車秩序的影響。

5.3 機輛聯(lián)調(diào)協(xié)作

根據(jù)實際現(xiàn)場運行工況，在安全的前提下，盡可能采取惰行，優(yōu)先將制動緩解環(huán)路旁路行車，避免停車處置此類故障。

6 結(jié)束語

當充分了解CR400BF平臺動車組全列牽引封鎖的因素、處置流程后，在日常運行中工作中遇到此類故障，可通過上述排查發(fā)生快速鎖定故障點，制定有效的行車應(yīng)急預(yù)案，減少此類故障對運輸秩序的影響。