那書(shū)金

國(guó)能黃大鐵路有限責(zé)任公司，山東東營(yíng)，257100

0 引言

黃大鐵路信號(hào)聯(lián)鎖設(shè)備采用EI32-JD與LDJLZ-Ⅱ全電子執(zhí)行單元結(jié)合模式，全電子執(zhí)行單元是一種新型的鐵路車(chē)站自動(dòng)控制設(shè)備，在保證安全的前提下，以最經(jīng)濟(jì)、合理的技術(shù)措施確保設(shè)備可靠、維修方便，提高運(yùn)輸效率，改善勞動(dòng)條件，替代傳統(tǒng)聯(lián)鎖系統(tǒng)中的繼電器執(zhí)行部分。由于執(zhí)行單元需要邏輯處理，因此內(nèi)置軟件進(jìn)行運(yùn)算，需與聯(lián)鎖軟件匹配，若不匹配就會(huì)造成沖突影響設(shè)備正常使用。本文就黃大鐵路發(fā)生的兩件軟件不匹配造成的聯(lián)鎖系統(tǒng)故障進(jìn)行介紹、分析，提出改進(jìn)方案。

1 存在問(wèn)題及分析

1.1 設(shè)備介紹

黃大鐵路采用計(jì)軸+64D閉塞設(shè)備，可通過(guò)控制臺(tái)“計(jì)軸使用”“計(jì)軸停用”按鈕在“半自動(dòng)閉塞”與“計(jì)軸自動(dòng)站間閉塞”工作模式間切換。聯(lián)鎖系統(tǒng)采用EI32-JD型聯(lián)鎖設(shè)備，執(zhí)行部分采用LDJLZ-Ⅱ型全電子執(zhí)行單元代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器組合，聯(lián)鎖設(shè)備與全電子執(zhí)行單元采用以太網(wǎng)通信方式[1]。全電子執(zhí)行單元采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)，將設(shè)備狀態(tài)傳送給聯(lián)鎖設(shè)備。聯(lián)鎖設(shè)備接到控制臺(tái)操作命令后，聯(lián)鎖軟件進(jìn)行運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果傳送到全電子執(zhí)行單元，全電子執(zhí)行單元根據(jù)接收到的命令進(jìn)行內(nèi)部運(yùn)算后動(dòng)作現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。

1.2 區(qū)間“閃白”導(dǎo)致聯(lián)鎖機(jī)重啟

1.2.1 故障經(jīng)過(guò)

2021年3月24日11時(shí)32分，某站聯(lián)鎖機(jī)Ⅰ、Ⅱ系先后重啟，運(yùn)轉(zhuǎn)室聯(lián)鎖控制臺(tái)為上電鎖閉狀態(tài)，維修機(jī)出現(xiàn)“繼電器驅(qū)采不一致”的報(bào)警。

事發(fā)當(dāng)時(shí)，區(qū)間閉塞模式為“計(jì)軸自動(dòng)站間閉塞”模式。2021年3月24日8時(shí)，天窗點(diǎn)開(kāi)始后兩輛搗固機(jī)連掛憑出站信號(hào)機(jī)顯示從某站股道進(jìn)入?yún)^(qū)間，區(qū)間為占用狀態(tài)，區(qū)間表示燈為紅燈，計(jì)軸設(shè)備顯示軸數(shù)正確。9時(shí)許，其中一輛搗固機(jī)憑進(jìn)站信號(hào)機(jī)顯示返回某站，區(qū)間仍為占用狀態(tài)，軸數(shù)正確[2]。10時(shí)許，返回站內(nèi)的搗固機(jī)憑調(diào)車(chē)信號(hào)再次進(jìn)入?yún)^(qū)間，區(qū)間依然為占用狀態(tài)，軸數(shù)正確。作業(yè)完畢后，兩輛搗固機(jī)連掛后憑進(jìn)站信號(hào)顯示進(jìn)站，軸數(shù)減至0時(shí)，區(qū)間表示燈點(diǎn)亮白燈，3S后，軸數(shù)又增至2軸（軸數(shù)增加的原因?yàn)閾v固機(jī)進(jìn)站時(shí)，平衡小車(chē)未收起，導(dǎo)致計(jì)軸設(shè)備將搗固機(jī)平衡車(chē)輪對(duì)計(jì)入軸數(shù)，當(dāng)進(jìn)出軸數(shù)一致時(shí)，區(qū)間顯示空閑，搗固機(jī)后面輪對(duì)經(jīng)過(guò)計(jì)軸磁頭時(shí)，區(qū)間再次占用，從而出現(xiàn)區(qū)間“閃白”現(xiàn)象），區(qū)間再次為占用狀態(tài)，此時(shí)聯(lián)鎖機(jī)Ⅰ、Ⅱ系先后重啟，運(yùn)轉(zhuǎn)室控制臺(tái)為上電鎖閉狀態(tài)，維修機(jī)出現(xiàn)“繼電器驅(qū)采不一致”報(bào)警。

1.2.2 維護(hù)機(jī)記錄數(shù)據(jù)分析

聯(lián)鎖維護(hù)機(jī)數(shù)據(jù)如圖1，11時(shí)32分17秒截圖所示，聯(lián)鎖驅(qū)動(dòng)X半自閉計(jì)軸結(jié)合端口的JSBJ落下，向模塊號(hào)為0x0F的計(jì)軸模塊發(fā)送命令幀的第2字節(jié)變?yōu)?xA5（表示驅(qū)落），但該模塊向聯(lián)鎖上傳的狀態(tài)幀第2字節(jié)保持為0x55（表示吸起），聯(lián)鎖采集到JSBJ吸起狀態(tài)。如圖2，11時(shí)32分20秒截圖所示，模塊向聯(lián)鎖上傳的狀態(tài)幀第2字節(jié)仍為0x55（表示吸起），聯(lián)鎖機(jī)判斷JSBJ有采集無(wú)驅(qū)動(dòng)超過(guò)容忍時(shí)間，聯(lián)鎖機(jī)復(fù)位，并報(bào)出“繼電器驅(qū)采不一致”報(bào)警。11時(shí)32分37秒，聯(lián)鎖Ⅰ、Ⅱ系先后重啟完畢后，X計(jì)軸模塊狀態(tài)幀第2字節(jié)變?yōu)?xAA，聯(lián)鎖機(jī)采集到JSBJ落下?tīng)顟B(tài)，與聯(lián)鎖驅(qū)動(dòng)命令一致，“繼電器驅(qū)采不一致”報(bào)警恢復(fù)。

對(duì)LDJLZ-Ⅱ型全電子執(zhí)行系統(tǒng)維護(hù)機(jī)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，其結(jié)果與聯(lián)鎖維護(hù)機(jī)一致。

1.2.3 原因分析

通過(guò)維護(hù)機(jī)記錄數(shù)據(jù)分析得到聯(lián)鎖重啟的原因?yàn)镴SBJ驅(qū)動(dòng)命令與采集狀態(tài)不一致造成，JSBJ驅(qū)動(dòng)命令為落下，而采集到的狀態(tài)為吸起，根據(jù)“故障——安全”原則，聯(lián)鎖機(jī)重啟，使設(shè)備導(dǎo)向安全側(cè)。

由于是聯(lián)鎖系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)命令與半自動(dòng)閉塞模塊反饋的狀態(tài)沖突，那就從聯(lián)鎖系統(tǒng)及半自動(dòng)閉塞模塊JSBJ軟件處理邏輯入手分析[3]。

聯(lián)鎖系統(tǒng)JSBJ繼電器動(dòng)作邏輯如圖3 JSBJ電路原理圖所示。從原理圖上可以看出，半自閉模塊JSBJ常態(tài)處于落下?tīng)顟B(tài)，當(dāng)進(jìn)站信號(hào)機(jī)開(kāi)放，接近軌占用時(shí)，聯(lián)鎖發(fā)出JSBJ吸起驅(qū)動(dòng)命令，半自閉模塊JSBJ立即吸起，并將狀態(tài)送至聯(lián)鎖機(jī)。在計(jì)軸自動(dòng)站間閉塞模式下，JSYJ吸起，當(dāng)區(qū)間占用時(shí)（QGJ落下），JSBJ自閉電路構(gòu)通。列車(chē)進(jìn)入進(jìn)站信號(hào)機(jī)內(nèi)方，LXJ或YXJ落下，JSBJ勵(lì)磁電路斷開(kāi)。列車(chē)完全進(jìn)入信號(hào)機(jī)內(nèi)方，區(qū)間出清后（QGJ吸起），JSBJ自閉電路斷開(kāi)，即聯(lián)鎖發(fā)出驅(qū)動(dòng)JSBJ落下的命令，半自動(dòng)閉塞模塊接收命令后JSBJ恢復(fù)成落下?tīng)顟B(tài)。

半自動(dòng)閉塞模塊中JSBJ的處理邏輯為：

①模塊初始化時(shí)內(nèi)部JSBJ及聯(lián)鎖JSBJ繼電器均為落下?tīng)顟B(tài)；

②接收到聯(lián)鎖JSBJ吸起命令后，模塊內(nèi)部JSBJ繼電器判斷為立刻吸起；

③模塊運(yùn)行在半自動(dòng)閉塞模式下時(shí)，聯(lián)鎖JSBJ命令由吸起轉(zhuǎn)落下后，內(nèi)部JSBJ繼電器狀態(tài)延時(shí)3s后落下；

④模塊運(yùn)行在計(jì)軸自動(dòng)站間閉塞模式下接車(chē)時(shí)，聯(lián)鎖下發(fā)JSBJ繼電器落下驅(qū)動(dòng)命令，半自動(dòng)閉塞模塊需驗(yàn)證QGJ。

若區(qū)間已出清（QGJ吸起），聯(lián)鎖下發(fā)JSBJ落下命令，模塊內(nèi)部JSBJ繼電器狀態(tài)延時(shí)3s后落下（保證可靠出清）。

若區(qū)間未出清（QGJ落下），此時(shí)聯(lián)鎖下發(fā)JSBJ落下命令，模塊內(nèi)部需判斷QGJ是否出清條件，QGJ出清后才將內(nèi)部JSBJ繼電器狀態(tài)延時(shí)3s落下。

認(rèn)真分析聯(lián)鎖及半自動(dòng)閉塞模塊JSBJ處理軟件處理邏輯可以看出，在計(jì)軸自動(dòng)站間閉塞模式下，JSBJ復(fù)原時(shí)，聯(lián)鎖檢查區(qū)間空閑（QGJ吸起）后發(fā)出JSBJ落下驅(qū)動(dòng)命令，半自動(dòng)閉塞模塊接收到驅(qū)動(dòng)命令后，模塊內(nèi)部需再次校核區(qū)間空閑（QGJ吸起）。由于聯(lián)鎖檢查的區(qū)間狀態(tài)在先，半自閉模塊檢查的區(qū)間狀態(tài)在后，時(shí)間上存在差異[4]。在特定情況下，可能聯(lián)鎖與半自閉模塊采集到的區(qū)間狀態(tài)不一致，聯(lián)鎖采集到的QGJ狀態(tài)為吸起，而半自閉模塊采集到的QGJ狀態(tài)為落下，就會(huì)出現(xiàn)半自閉模塊不執(zhí)行聯(lián)鎖命令的情況，從而出現(xiàn)沖突，造成聯(lián)鎖死機(jī)重啟。

1.3 接近軌“閃紅”導(dǎo)致聯(lián)鎖機(jī)重啟

1.3.1 故障經(jīng)過(guò)

2021年8月16日12時(shí)03分15秒，某站雙系聯(lián)鎖機(jī)脫機(jī)，稍后聯(lián)鎖機(jī)自動(dòng)恢復(fù)正常，全站現(xiàn)上電鎖閉狀態(tài)，上電解鎖后恢復(fù)正常。維修機(jī)出現(xiàn)“繼電器驅(qū)采不一致”報(bào)警。

出現(xiàn)故障時(shí)，區(qū)間閉塞模式為“計(jì)軸自動(dòng)站間閉塞”模式。11時(shí)59分，列車(chē)從鄰站出發(fā)進(jìn)入?yún)^(qū)間，區(qū)間為占用狀態(tài)（QGJ落下），本站進(jìn)站信號(hào)機(jī)開(kāi)放。12時(shí)03分00秒，本站XJG瞬間占用又出清（XJG閃紅光帶）后，聯(lián)鎖機(jī)死機(jī)重啟，聯(lián)鎖維護(hù)機(jī)提示“繼電器驅(qū)采不一致”。

1.3.2 維護(hù)機(jī)記錄數(shù)據(jù)分析

結(jié)合圖3 JSBJ電路原理圖分析，由于進(jìn)站信號(hào)開(kāi)放且接近軌占用，如圖4， 12時(shí)03分01秒截圖所示，聯(lián)鎖驅(qū)動(dòng)X計(jì)軸半自閉模塊JSBJ吸起，向0x03的X計(jì)軸半自閉模塊發(fā)送命令幀第2字節(jié)為0x55（驅(qū)吸命令）。

由于半自閉模塊上傳的JSBJ狀態(tài)尚未吸起，聯(lián)鎖內(nèi)部JSBJ自保邏輯未能勾通時(shí)，XJG出清，JSBJ勵(lì)磁條件不能滿足，12時(shí)03分02秒聯(lián)鎖驅(qū)動(dòng)X閉塞口JSBJ落下，向0x03的半自閉模塊發(fā)送命令幀第2字節(jié)為0xAA。同一時(shí)刻X計(jì)軸模塊向聯(lián)鎖上傳狀態(tài)幀第2字節(jié)為0x55，既聯(lián)鎖采集到的JSBJ變?yōu)槲馉顟B(tài)。聯(lián)鎖發(fā)送命令及采集到的狀態(tài)如圖5，12時(shí)03分02秒截圖所示。

12時(shí)03分08秒，X計(jì)軸半自閉模塊持續(xù)向聯(lián)鎖上傳狀態(tài)幀第2字節(jié)為0x55的JSBJ吸起狀態(tài)，聯(lián)鎖的驅(qū)動(dòng)與采集與圖5一致，JSBJ無(wú)驅(qū)動(dòng)又采集持續(xù)6秒，聯(lián)鎖機(jī)死機(jī)重啟。

對(duì)LDJLZ-Ⅱ型全電子執(zhí)行系統(tǒng)維護(hù)機(jī)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，其結(jié)果與聯(lián)鎖維護(hù)機(jī)一致。

1.3.3 原因分析

如圖3 JSBJ電路原理圖所示，當(dāng)本站進(jìn)站信號(hào)機(jī)開(kāi)放且接近軌占用時(shí)，JSBJ吸起的條件滿足，聯(lián)鎖機(jī)向半自閉模塊發(fā)出驅(qū)動(dòng)JSBJ吸起的命令。由于此時(shí)聯(lián)鎖采集到的JSBJ為落下?tīng)顟B(tài)，此時(shí)即使QGJ在落下?tīng)顟B(tài)，聯(lián)鎖的JSBJ自閉邏輯仍未構(gòu)通，而當(dāng)接近軌為瞬間閃紅出清后，JSBJ吸起的條件已不滿足，因此聯(lián)鎖機(jī)向半自閉模塊發(fā)出JSBJ落下的驅(qū)動(dòng)命令。

在聯(lián)鎖發(fā)出驅(qū)動(dòng)JSBJ吸起的命令后，半自閉模塊中JSBJ吸起。根據(jù)前文所述，半自閉模塊中JSBJ落下需要接到聯(lián)鎖JSBJ驅(qū)動(dòng)落下的命令且校核QGJ狀態(tài)，由于此時(shí)區(qū)間有列車(chē)占用，QGJ處于落下?tīng)顟B(tài)，所以半自閉模塊中的JSBJ保持自閉狀態(tài)。當(dāng)接收到聯(lián)鎖機(jī)驅(qū)動(dòng)JSBJ落下的命令時(shí)，半自閉模塊中的JSBJ一直保持自閉吸起狀態(tài)，與聯(lián)鎖命令沖突，導(dǎo)致聯(lián)鎖機(jī)死機(jī)重啟，倒向安全側(cè)。

2 改進(jìn)方案

綜合兩次故障現(xiàn)象分析，無(wú)論是QGJ短暫吸起（區(qū)間閃白）導(dǎo)致JSBJ自閉條件不滿足而落下，還是接近軌短暫占用后恢復(fù)（接近軌閃紅）導(dǎo)致JSBJ勵(lì)磁條件不滿足而落下，實(shí)際原因均是在聯(lián)鎖判斷并驅(qū)動(dòng)JSBJ落下后，模塊上傳的JSBJ回采狀態(tài)仍為吸起，且時(shí)間超過(guò)系統(tǒng)容忍時(shí)間后，觸發(fā)聯(lián)鎖系統(tǒng)混線處理機(jī)制從而引起聯(lián)鎖機(jī)復(fù)位[5]。

就本文兩個(gè)案例來(lái)說(shuō)，JGJ/QGJ由于故障、分路不良、計(jì)軸軸數(shù)變化等原因出現(xiàn)瞬間動(dòng)作時(shí)，模塊實(shí)時(shí)上傳了其狀態(tài)變化，聯(lián)鎖根據(jù)這一時(shí)間JGJ/QGJ的狀態(tài)變化對(duì)JSBJ下發(fā)動(dòng)作命令，而模塊收到命令后再次根據(jù)當(dāng)前時(shí)間JGJ/QGJ狀態(tài)判斷是否保持JSBJ狀態(tài)。

聯(lián)鎖軟件對(duì)JSBJ的驅(qū)動(dòng)邏輯沿用繼電結(jié)合計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的標(biāo)準(zhǔn)邏輯，同時(shí)半自閉模塊內(nèi)部處理有JSBJ的緩放、自閉邏輯。當(dāng)對(duì)一個(gè)變量同時(shí)有兩層邏輯對(duì)其進(jìn)行控制時(shí)，在特定情況下，出現(xiàn)了聯(lián)鎖邏輯層命令其落下，但模塊執(zhí)行層認(rèn)為其可以保持自閉的情況，也就是導(dǎo)致聯(lián)鎖判斷混線而復(fù)位的最終原因。就如兩個(gè)腦袋控制一只手干活時(shí)，當(dāng)兩個(gè)腦袋發(fā)出的命令一致時(shí)，則手能順利完成任務(wù)，而當(dāng)兩個(gè)腦袋發(fā)出的命令不一致時(shí)，手將無(wú)所適從。

根據(jù)慣例，聯(lián)鎖機(jī)負(fù)責(zé)邏輯運(yùn)算，執(zhí)行模塊負(fù)責(zé)執(zhí)行命令，則需將半自閉模塊中JSBJ的自閉邏輯刪除，JSBJ的自閉邏輯由聯(lián)鎖機(jī)實(shí)現(xiàn)，即半自閉模塊中的JSBJ的狀態(tài)只受聯(lián)鎖機(jī)控制，完全執(zhí)行聯(lián)鎖機(jī)的命令，解決一個(gè)變量由兩層邏輯控制而引發(fā)沖突的問(wèn)題，修改后邏輯見(jiàn)圖6 修改后的JSBJ電路原理圖。為了防止輕車(chē)跳動(dòng)、分路不良等情況下的錯(cuò)誤動(dòng)作，半自閉模塊內(nèi)部保留JSBJ繼電器中3s延時(shí)的時(shí)間特性。

按照此方案修改半自閉模塊內(nèi)部軟件邏輯后，在廠內(nèi)仿真試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)，各項(xiàng)聯(lián)鎖條件均有滿足，且不再出現(xiàn)本文故障案例類(lèi)似情況。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)模塊進(jìn)行升級(jí)后，運(yùn)用良好。

3 結(jié)語(yǔ)

由于部分技術(shù)尚未成熟，全電子執(zhí)行模塊運(yùn)用較少，通過(guò)本文兩個(gè)故障案例，提醒從業(yè)人員在運(yùn)用全電子執(zhí)行模塊時(shí)，要充分考慮聯(lián)鎖軟件邏輯與全電子模塊內(nèi)部軟件邏輯之間的匹配問(wèn)題。一是設(shè)計(jì)院出圖時(shí)，要明確電路邏輯的完成者；二是聯(lián)鎖廠家、全電子模塊廠家加強(qiáng)溝通，對(duì)聯(lián)鎖功能實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行告知；三是建設(shè)單位加強(qiáng)聯(lián)鎖與全電子結(jié)合部圖紙的審核，聯(lián)鎖試驗(yàn)時(shí)對(duì)結(jié)合部及特殊情況重點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)。