成都地铁运营有限公司
摘要：成都地铁2号线电客车在运营过程中多次发生司控器两路输出不一致（故障代码DF-PWM）故障，故障发生后会造成列车EB，甚至出现无法牵引的情况，对正线运营造成较大影响。本文通过分析故障触发原理、故障原因及控制逻辑，提出了DF-PWM故障改进措施，取得了较好效果。
关键词：司控器；DF-PWM；特殊运行模式
1.引言
司控器是电客车运行的关键部件，是列车司机控制列车运行的主令控制器，它是利用控制电路的低压电器间接控制主电路的电气设备，具备列车主控端控制、方向信号选择、牵引制动指令控制等功能。一旦司控器发生故障，将对列车正常运行造成极大影响。
2.问题的提出
成都地铁2号线全部60列车均配置了日本东洋电机制造株式会社生产的ES935-B-M型司控器，该司控器具有结构简单，质量稳定的特点。但由于采用电位器输出模拟电压信号的原因，电位器有机械接触，司控器寿命不长。2号线在运营过程中发生了多起司控器两路输出不一致的问题，同时由于TMS对该故障的判断处置逻辑存在一定的缺陷，导致列车发生DF-PWM故障后会产生EB，甚至出现不能牵引的情况，对正线运营造成较大的影响，需要对TMS控制逻辑进行优化。
3.DF-PWM故障触发原理
成都地铁2号线电客车司控器输出信号由逻辑开关量和给定信号两部分组成。开关量用于确定列车运行的状态（即牵引、制动或惰行状态），通过司控器连杆机构触发微动开关来实现。给定信号（牵引制动指令）用于给定列车牵引或制动力大小的信号，采用电位器分压的方式输出模拟量电压信号，该方式结构简单，但电位器因有机械接触，其寿命及精度均不高，一旦电位器发生故障，将不能输出或者输出不正常的牵引制动信号，导致列车无法牵引或制动。为避免电位器故障对列车运行产生严重的影响，成都地铁2号线电客车设置了两个电位器，分别输出两路模拟量电压信号，然后通过PWM指令器变换为两路PWM信号传送给TMS系统的两个RIO，再通过TMS系统将牵引制动指令传输给VVVF及制动系统执行。TMS对两路信号进行比较，当两路PWM信号差超过7.5%时，就会报DF-PWM故障。
4.DF-PWM故障影响分析
假设一个司控器只设置一个电位器，若该电位器发生故障，列车控制系统TMS并不能知晓该电位器已故障。带来的后果一是若故障发生时列车处于静止状态，列车将不能再次牵引；若列车处于运动状态，TMS无法接受制动指令，列车无法制动，存在巨大的安全隐患。为解决上述问题，2号线电客车司控器设置了两个电位器，对应设置了两个PWM和两个RIO供TMS接收PWM信号，TMS对接收到的两路信号进行比较，当两路PWM信号差超过7.5%时，TMS将停止输出驱动TMS失效继电器电源，使列车产生紧急制动，同时在DDU显示DF-PWM故障，提醒司机做相应处置，否则无法再次启动列车。
5.DF-PWM故障应急处置措施及原有TMS程序控制逻辑缺陷分析
5.12号线电客车牵引制动指令传输原理分析
2号线电客车牵引制动指令在ATO模式和人工驾驶模式时分两种路径进行传输。在NRM及ATP运行模式下，司机操作司控器输出两路电压信号，通过PWM变换器变换为两路PWM信号传送给TMS系统的两个RIO，TMS再将牵引制动指令分别传送给VVVF和BCU进行牵引和制动动作（图1绿色虚线所示）；在ATO模式下信号系统根据列车速度、位置等信息计算当前所需牵引制动指令值，由信号系统CC将牵引制动指令传输给列车TMS系统的IF-UT转换模块，然后通过TMS系统传送给VVVF和BCU进行牵引和制动动作（如图所示）。
5.2DF-PWM故障应急处置措施及原有TMS程序控制逻辑缺陷分析
由于人工驾驶模式和ATO模式下牵引制动指令采用两条独立的路径进行传输，当发生DF-PWM故障时若ATO可用，则可采用ATO模式运行到终点站回库处理。若ATO模式不可用，则需操作“应急运行指令开关”，使“应急运行模式继电器”得电，列车停止采用TMS传输牵引制动指令，改而采用硬线方式传输牵引制动指令，具体传输路径为司控器一路电位器输出模拟电压信号，经由一路PWM指令变换器变换为PWM信号后，经“应急运行模式继电器”直接向VVVF和BCU传递牵引和制动指令（图1红色实线所示）。
图ATO模式下牵引制动信号传输路径
在现有控制逻辑中，应急运行模式只采用一路电位器信号，若故障发生在一路电位器，则应急运行模式无效，列车无法动车，只能换端运行或者救援。同时，若在运行过程中一路电位器再次发生故障，司机无法施加常用制动，只能通过紧急制动停车，存在较大风险。
6.解决方案
老版本的TMS程序只对司控器两路输出进行比较，如果不一致就会控制列车产生EB，同时显示两路输出不一致故障，该逻辑只考虑了列车安全性能，缺少故障后的应急处置措施。为此需增加在故障后的判断处置措施，经与厂家协商后对TMS程序控制逻辑进行了修改，修改后控制逻辑如下。
当TMS系统检测到两路PWM指令差异大于百分之7.5时，DDU屏上“牵引/制动级位”栏显示红色，并报“DF-PWM”（两路PWM指令不一致），同时TMS正常指示灯灭，列车产生EB。司机发现故障后需要将主控手柄回零，此时“牵引/制动级位”栏会显示蓝色，表示TMS正对两系的PWM指令进行检测，主控手柄在零位保持时间不小于1.5s后，TMS系统会进行以下判断并给出相应的反馈，具体如下：
（1）如果“牵引/制动级位”栏显示绿色时，表示TMS系统已检测出故障的一系PWM指令并进行屏蔽，自动选择另一路非故障的PWM指令进行输出，列车可以继续正常运营。
（2）如果“牵引/制动级位”栏显示黄色且TMS正常指示灯灭，此时司机需操作“特殊运行”画面的“PWM特殊运行”按钮，按下此按钮后，TMS正常指示灯亮，进行该操作后主控手柄处于牵引、制动任一级位时，输出指令均为100%；主控手柄处于零位时，输出牵引/制动力指令为0%，列车进入特殊运行模式。
目前新版TMS程序已在2号线所有电客车上刷新，该程序有效避免了故障后列车无法动车的问题，防止故障影响扩大。
7.结束语
TMS系统作为列车控制中枢，是列车正常运行的关键，车辆维保人员应下大力气研究其控制逻辑，发现软件BUG时，应本着穷根挖底的态度，联合设备厂家深入分析逻辑控制失效原因，完善其控制逻辑。而成都地铁2号线DF-PWM故障后判断和控制逻辑的优化，有效避免了故障发生后无法动车的问题，消除了隐患，为后续控制逻辑类故障处理提供了技术借鉴，具有重要的指导意义。
参考文献：
[1]车辆检修工岗位培训教材
[2]成都地铁2号线一期工程地铁车辆电气原理图