动车组中央控制单元冗余切换不降弓功能的研究

郭旭

中国铁路北京局集团有限公司北京动车段北京102600

摘要：动车组的控制工作中，主要的控制单元是发挥核心控制作用的单元，在中央控制单元的运行过程中，冗余切换问题和不降弓功能，是需要进行研究的两个主要内容项目。本文以比较常见的CRH5型号的动车为研究对象，对于其运行过程中的控制单元运行故障中的冗余切换问题和不降弓功能进行研究。以期为更好地组织运行这种型号的动车组提供帮助。

关键词：动车组；中央控制单元；冗余切换；不降弓功能

引言：

动车作为现代交通工具中应用广泛性非常强的一种交通工具类型，其具体运行的过程中，冗余切换和不降弓功能，是在其运行中受到电弓升降控制的影响而造成的现象。要想对这方面问题进行有效的控制，就需要对其受到电弓控制的影响的原理进行研究，从而提出科学的冗余切换方式，降低其对不降弓功能的影响。

一、动车受电弓控制的逻辑原理分析

（一）原理分析

在动车组的受电弓操作过程，从启动开始，经历了激活司机台、受电弓扳键开关，使其处在降弓位的位置。在有了以上的前期准备工作后，中央控制单元开始发挥作用。具体的流程为，中央控制单元借助远程输入功能，通过输出环节读取到触点的实际状态[1]。并且向司机台发出降弓的指令。当降弓的具体条件和状态被处罚，则会进一步完成受电弓自动下降的流程。

（二）逻辑分析

关于逻辑分析的具体内容，主要包含以下几个方面。第一，升弓条件方面的逻辑。这方面的逻辑主要是指对于升弓条件的控制。所谓的升弓条件，就是指动车系统运行的状态和模式已经达到了可以升弓的状态，这是就会从中央控制单元区域发出升弓的专项指令，从而完成受电弓的升起操作，而关于后续的降弓问题，在换端的情况下，仍然可以在不同的环境下完成这项工作。第二，升弓指令发出本身的逻辑分析。关于这一指令的发出过程，其首先需要司机台装置处在激活状态下，且升降控制开关也处在升弓的位置上，在此前提下，如果系统的通讯路径功能正常，即可发出升弓的具体命令。第三，关于指令控制角度的逻辑分析，指令的控制环节，是一个更为细节的控制逻辑过程，要求在司机台激活和降弓位就位的前提下，对于升弓位置和通讯系统发出指令的细节条件进行确认，确保其满足发出降弓指令的条件。

二、关于冗余切换模式的阐述

（一）冗余结构的形成

在整个动车组的运行控制网络中，中央控制单元的主控地位在上文已经有所阐述。这一控制单元是针对整个列车的运行状态和运行中可能发生问题进行监测和控制的一个单元，其主要的工作流程是，将列车运行中的司机指令、保护系统指令以及列车状态等多维度的信息进行综合和分析，从而按照相应的逻辑对各个环节在运用中的合理逻辑关系进行梳理，以具体的控制指令的方式，发送到各个控制单元和系统中，同时，将基于这些信息分析所得的列车故障信息同步借助司机台的指示和反馈单元进行反馈和现实，反馈终端对象为系统运行维护和动车维修人员。基于这种双向的反馈和显示效果的实现，就需要在头车上安装两个中央控制系统，两者之间就形成了一种互为冗余的关系[2]。

（二）冗余作用的发挥

从本质上来说，冗余的切换，是基于一种有备无患的思想进行构造和建设的。如果一端的主控单元显示转变为故障状态，则另一个互为冗余的控制单元即可按照基础控制单元和控制系统的工作模式接续进行工作，这就维持了动车组运行控制的持续性。并且整个接替进行工作的过程，就是冗余的切换过程[3]。经过切换后，辅助的控制系统转变为核心控制系统发挥作用。这就需要在数据信息的接收方式和接收程序上进行相应的转变，从而适应新的工作轮回要求。只有整个转换和调试的过程顺利完成，才能视为一个成功的冗余切换操作。

三、切换中不降弓措施的阐述

（一）降弓原因的分析研究

关于降弓原因的分析，本文以单一的一车使能的状态进行具体研究。在一车使能的状态下，又可以细分为以下几种状态，第一，1车使能，3车弓升起。这种情况下，冗余切换的状态，使得受电弓无法保持升弓状态，主要是由于切换的过程中，通讯系统的信号会发生中断，在故障检测的背景下，通讯系统中的信息会通过输入模块将其恢复为初始状态，即输出时的数值降为0。这就使得升弓继电器的功能发挥受到影响，无法完成升弓的过程。第二，1车使能，3车升弓，8车的中央控制单元出现冗余切换。这种情况下，冗余切换的过程不会引起受电弓下降，主要因为8车的控制单元具有相对的独立性，不会对进行升弓操作的3车的通讯信号造成干扰，从而保持了受电弓的正常状态[4]。

（二）受电弓影响减小对策

首先，在升半弓的状态下实现冗余切换。具体来讲，这种情况下的切换过程中，降弓的原因还是与检测过程中的通讯信号接受情况有直接关系，当通讯信号无法得到检测，具体的优化方法是，在3/6车的阶段将通讯程序进行调整，发生冗余切换时，如果通讯系统无法接收到相应的信号，则应当继续维持升弓的状态，保持按照升弓状态下的数据信息输出状态完成输出。只有当检测信号受到后，则应当转变模式，按照逻辑计算的结果发出正常的升降指令。为了进一步提升冗余切换的安全系数，如果切换环节的用时超过10s时，则应当视为一种故障发生的情况，将输出模块的数据归零，进入新一轮二次检测。

其次，如果在非占用端实施冗余切换。则应当注意优化受电弓升弓环节指令发出的逻辑严谨性，提升命令发出的科学性，从而实现在冗余切换完成的时间点内得到最佳命令实践，从而保持命令发出与冗余切换执行关系的和谐性。

四、结束语

总的来讲，动车组的冗余切换过程中，受电弓会受到不同程度的影响，且发生影响现象的原因也有多种不同的类型，具体的检修和运行工作人员需要结合不同类型的动车组组合情况以及受电弓变化情况，采取合理的措施实现冗余切换，尽可能保证切换环节对受电弓的影响降到最低。

参考文献：

[1]梁永廷,徐福生,闫鹏,等.动车组受电弓区域被动降噪技术研究[J].铁路计算机应用,2018,27(1):8-11.

[2]乔雷.三级修受电弓系统检修在CRH5A型动车组的分析[J].山东工业技术,2018(3):54-54.

[3]王伟.200km/h城际动车组列车网络控制系统设计与实现[J].铁道车辆,2017,55(2):16-18.

[4]李宽欣,康莉莉,孙开意.加纳内燃动车组辅助供电系统[J].铁道机车车辆,2017,37(3):76-78.