城轨车辆零速、超速信号异常输出故障诊断方法

城轨车辆零速、超速信号异常输出故障诊断方法

温金宇 任航 姚婷婷 曲玉涛 姜龙

中车大连机车车辆有限公司 辽宁大连 116022

摘要

零速、超速信号是保证城轨车辆运行安全的制动系统功能重要信号。零速信号和超速信号异常输出可能会影响车辆正常运营甚至影响安全，且目前地铁车辆制动系统对零速、超速异常输出的没有进行故障上报，无法准确定位故障位置，本文对城轨车辆零速、超速信号使用方式进行分析并提出了一种零速、超速信号异常输出故障诊断方案。

城轨车辆；制动系统；零速；超速；

零速信号是车辆的重要控制信号，应用于车辆的车门控制、牵引使能、紧急制动环线建立等多个重要控制回路，也是保证车辆运行安全的制动系统功能重要信号[1,2]。车辆速度信号主要来源于信号系统和制动系统。当车辆处于信号控车模式时，车辆所有的输入信号都由信号系统提供，包括零速信号; 当车辆非信号控车模式后，车辆的速度信息由制动系统提供[3]。当检测到列车超速10%后，车辆触发超速防护，制动系统施加紧急制动。

零速信号和超速信号异常输出可能会影响车辆正常运营甚至影响安全，且目前地铁车辆制动系统对零速、超速异常输出的没有进行故障上报，无法准确定位故障位置，因此有必要对零速、超速信号的使用方式和故障预警进行优化设计。

1零速、超速信号使用分析

目前城轨车辆一般采用架控制动系统，通常分为两个制动网络单元。以6 辆编组列车为例，1~3车、4~6车各组成一个网络单元，每个制动网络单元配置两个具有单元主控功能的BCU（即：主阀）和四个具有本架控制功能的制BCU（即：辅阀），即全列车共4 个主阀、8 个辅阀。所有主阀均进行车辆超速、零速检测，当检测到相应状态后，会控制BCU 继电器动作，并通过硬线接口向车辆发送超速、零速信号，车辆接收到对应信号后通过逻辑电路控制车辆紧急制动或进行开/关门联锁。换言之，车辆会接收制动系统发出的4 个超速硬线信号、4 个零速硬线信号。目前城轨车辆对零速、超速信号的使用一般采用高电平信号，即零速、超速继电器输出高电平信号时为零速或超速。

对于制动系统发出零速信号，车辆目前采用的主流方案为在制动CAN网络单元内两个零速信号进行串联输出，然后两个单元间的信号再并联输出一个最终零速信号，确保至少一个单元内两个主阀同时输出零速才判断为车辆零速。如表1所示，采用此方案可确保在当2个制动控制装置零速输出故障，故障部件不在同一单元内时不会影响列车正常运营，即使在同一单元内也不会影响行车安全。

表1 零速信号真值表

注: 输出“1”表示输出高电平信号; 输出“0”表示输出低电平信号。

对于制动系统发出超速信号，车辆目前采用的主流方案为4个超速信号进行并联，当有任一主阀发出超速信号即认为列车超速，采用此方案可最大程度的保证行车安全。

2零速、超速信号输出故障诊断

目前城轨车辆制动系统对零速、超速信号输出故障无相关监测，当超速信号误输出致使列车紧急制动不缓解故障，车辆无相关提示，司乘人员无相关的处理措施，最终造成列车救援。当单个主阀的零速信号无输出或不输出，虽不影响列车正常运营，但不利于故障查找和处理，长时间不处理同样可能造成严重后果。

针对上述问题，可对既有制动系统故障清单优化增加“超速信号输出故障”、“非零速信号输出故障”，防止制动控制装置（即BCU）继电器误输出信号，故障诊断逻辑如下：

当制动系统检测列车未超速，但车辆反馈收到BCU 继电器的超速信号输出，则BCU通过MVB 总线向TCMS 上报“超速信号输出故障”；

当制动系统检测列车零速，但车辆反馈收到BCU 继电器的非零速信号（与零速信号同一继电器）输出，则BCU 通过MVB 总线向TCMS 上报“非零速信号输出故障”。

各主阀将软件检测的零速、超速信号与车辆接收到的零速、超速硬线信号进行对比，当两者结果不一致时判定为信号输出故障，接着通过MVB 总线将故障上报TCMS 并在显示屏弹窗提示，提示司乘人员执行相应旁路操作，避免车辆紧急制动无法缓解或车门无法开关导致救援。

增加上述故障后，需网络采集4 个主阀输出给车辆电气的零速、超速信号，通信协议增加每个主阀的“*车*架BCU 零速输出”、“*车*架BCU 超速输出”，反馈给各主阀。该方案制动输出故障可以准确定位至故障BCU，指导司乘人员旁路应急处理。

对于由电气系统对硬线输出信号做逻辑，网络系统只能收到最终的信号，网络系统无法区分零速、超速信号的具体来源，可采取将两端交换机将采集的结果并联后反馈给全列BCU的方案，通信协议增加2 位“全列BCU 零速输出”、“全列BCU

超速输出”，该方案无法准确定位至故障BCU，但可以输出整列车的零速、超速信号输出故障，同样可以指导司乘人员旁路应急处理。

3结束语

零速、超速信号输出故障诊断的增加对于司乘人员应急处理有很大作用，能够极大提高提高故障处理效率，避免出现救援，造成更大影响。但目前对于超速信号的使用还存在可优化的空间，如制动系统能够检测到超速继电器故障导致超速信号不输出，即可将超速信号使用逻辑与零速信号保持一致，在保证安全的前提下进一步提高车辆的可用性。

参考文献

[1]张潜,何玉琴,张文文.零速信号在地铁列车电气控制中的应用[J].城市轨道交通研究,2019(4) :105.

[2]吴英帅,李惠,王鹤.城市轨道交通车辆制动系统的零速信号和非零速信号方案选用及安全性分析[J].城市轨道交通研究.2021,12:90-92.

[3]杨会玲.零速信号在机车电气控制中的应用.[J].智慧轨道交通.2022,59(06):1-3.