CR400AF動(dòng)車組車載平穩(wěn)性監(jiān)控裝置誤報(bào)警分析處理

余 飛

（中國鐵路廣州局集團(tuán)有限公司廣州動(dòng)車段，工程師，廣州 511483）

1 問題提出

CR400AF動(dòng)車組車載平穩(wěn)性監(jiān)控裝置具有轉(zhuǎn)向架穩(wěn)定性狀態(tài)報(bào)警、記錄、下載及跟蹤功能，其根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)加速度信號(hào)進(jìn)行時(shí)域和頻域分析及模式識(shí)別，給出車輛運(yùn)行可靠性評(píng)價(jià)結(jié)果，并將結(jié)果實(shí)時(shí)發(fā)送給整車網(wǎng)絡(luò)，車組據(jù)此采取相應(yīng)的減速運(yùn)行及故障導(dǎo)向安全措施。但運(yùn)用中多次發(fā)生車組誤報(bào)平穩(wěn)性減速1報(bào)警、橫向平穩(wěn)性報(bào)警故障，導(dǎo)致車組降速運(yùn)行等，對(duì)運(yùn)輸秩序造成嚴(yán)重影響。系統(tǒng)報(bào)警邏輯框圖如圖1所示：

圖1 系統(tǒng)報(bào)警邏輯框圖

2 車載平穩(wěn)性監(jiān)控裝置控制原理

車載平穩(wěn)性監(jiān)控裝置通過安裝在車體的加速度傳感器，將列車車體振動(dòng)加速度轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，并傳輸給車載監(jiān)控主機(jī)，再由車載監(jiān)控主機(jī)完成數(shù)據(jù)處理、平穩(wěn)指標(biāo)計(jì)算及報(bào)警輸出。

橫向平穩(wěn)性報(bào)警報(bào)出條件：對(duì)于頭車和尾車，需連續(xù)15個(gè)橫向平穩(wěn)性指標(biāo)超過指標(biāo)閾值3.0；對(duì)于中間車，則需連續(xù)15個(gè)橫向平穩(wěn)性指標(biāo)超過指標(biāo)閾值2.75。其中，橫向平穩(wěn)性指標(biāo)計(jì)算方法按照GB5599標(biāo)準(zhǔn)，每2 s數(shù)據(jù)計(jì)算一個(gè)。

3 車載平穩(wěn)性監(jiān)控裝置誤報(bào)警故障

3.1 現(xiàn)車數(shù)據(jù)分析

1）車組1平穩(wěn)數(shù)據(jù)分析。解析車組1故障時(shí)刻平穩(wěn)性指標(biāo)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，其07橫向平穩(wěn)性指標(biāo)數(shù)據(jù)已持續(xù)15次大于報(bào)警閾值2.75，符合橫向平穩(wěn)性報(bào)警條件。其中，車組1橫向平穩(wěn)性指標(biāo)數(shù)據(jù)如圖2所示。

圖2 故障時(shí)刻車組1橫向平穩(wěn)性指標(biāo)數(shù)據(jù)

通過WTD記錄的故障時(shí)刻列車速度信息（如圖2上圖）發(fā)現(xiàn)，橫向平穩(wěn)性報(bào)警報(bào)出時(shí)刻，列車處于靜止?fàn)顟B(tài)，即不存在橫向平穩(wěn)性超標(biāo)的可能，因此可判斷平穩(wěn)性指標(biāo)數(shù)據(jù)存在問題。

2）車組2平穩(wěn)數(shù)據(jù)分析。解析車組2故障時(shí)刻平穩(wěn)性指標(biāo)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，其08車橫向平穩(wěn)性指標(biāo)數(shù)據(jù)已持續(xù)15次大于報(bào)警閾值3.0，符合橫向平穩(wěn)性報(bào)警條件。因此，平穩(wěn)裝置主機(jī)輸出報(bào)警信號(hào)，HMI屏故障界面顯示報(bào)警信息。其中，8車橫向平穩(wěn)性指標(biāo)數(shù)據(jù)如圖3所示。

圖3 故障時(shí)刻7車橫向平穩(wěn)性指標(biāo)數(shù)據(jù)

同樣，通過WTD記錄的故障時(shí)刻列車速度信息（如圖3上圖）發(fā)現(xiàn)，8車在橫向平穩(wěn)性報(bào)警時(shí)刻，列車幾乎處于靜止?fàn)顟B(tài)，不存在橫向平穩(wěn)性超標(biāo)的可能，因此可判斷平穩(wěn)性指標(biāo)數(shù)據(jù)存在問題。

3.2 地面模擬試驗(yàn)分析

1）模擬試驗(yàn)。利用DC110V供電、平穩(wěn)性監(jiān)控裝置主機(jī)、加速度傳感器及連接電纜模擬現(xiàn)車平臺(tái)，通過連接PTU軟件和電腦，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工作情況。

2）數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)。完成試驗(yàn)環(huán)境搭建后，平穩(wěn)裝置通電測(cè)試，測(cè)試過程中利用PTU軟件查看平穩(wěn)性指標(biāo)數(shù)據(jù)。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后，監(jiān)視器顯示平穩(wěn)性指標(biāo)數(shù)據(jù)異常，復(fù)現(xiàn)現(xiàn)車故障。

3.3 原因分析 車載平穩(wěn)性監(jiān)控裝置主機(jī)軟件涉及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)調(diào)用的任務(wù)有A/D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)預(yù)處理與指標(biāo)計(jì)算兩個(gè)線程。

由于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域未設(shè)置上述任務(wù)線程的不可同時(shí)操作的機(jī)制，存在兩個(gè)任務(wù)線程同時(shí)操作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致平穩(wěn)性指標(biāo)值異常，進(jìn)而造成現(xiàn)車平穩(wěn)性誤報(bào)警故障。

根據(jù)數(shù)據(jù)分析及地面測(cè)試結(jié)果分析，車載平穩(wěn)性監(jiān)控裝置主機(jī)軟件在數(shù)據(jù)處理調(diào)度機(jī)制不完善，當(dāng)數(shù)據(jù)處理結(jié)果未執(zhí)行完畢時(shí)，另一任務(wù)線程調(diào)用該數(shù)據(jù)處理結(jié)果，引起數(shù)據(jù)錯(cuò)亂，因而計(jì)算出的平穩(wěn)性指標(biāo)超標(biāo)，導(dǎo)致裝置主機(jī)誤報(bào)平穩(wěn)性報(bào)警。

4 優(yōu)化措施

為防止兩個(gè)任務(wù)線程同時(shí)操作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致平穩(wěn)性指標(biāo)值異常，發(fā)生平穩(wěn)性誤報(bào)警故障問題。同時(shí)，保證A/D轉(zhuǎn)換完成后可立即進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理等操作。本文提出要優(yōu)化車載平穩(wěn)性監(jiān)控裝置主機(jī)軟件數(shù)據(jù)調(diào)度機(jī)制，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)增加任務(wù)線程的互斥機(jī)制，保證預(yù)處理結(jié)果數(shù)據(jù)寫入完成后方可進(jìn)行后續(xù)操作。軟件優(yōu)化前后的數(shù)據(jù)調(diào)用流程如圖4、5所示：

圖4 優(yōu)化前數(shù)據(jù)調(diào)用流程

圖5 優(yōu)化后數(shù)據(jù)調(diào)用流程

5 結(jié)束語

通過優(yōu)化車載平穩(wěn)性監(jiān)控裝置主機(jī)軟件數(shù)據(jù)調(diào)度機(jī)制，防止了因兩個(gè)任務(wù)線程同時(shí)操作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致平穩(wěn)性指標(biāo)值異常，發(fā)生平穩(wěn)性誤報(bào)警故障問題。