基于网络系统软件的高速动车组司机警惕装置功能设计及优化

杨丽丽

摘 要：司机警惕装置是为了防止司机在行车过程中意外事件而设置，介绍了动车组用司机警惕装置的设计、功能实现方法，从用户使用便捷性、标准符合性、后续维护等角度，提出了采用网络系统软件代替外围电路的优化方案，采用网络控制软件实现警惕功能的方式已得到批量运用，效果良好。

关键词：动车组 警惕装置 报警 警惕制动 列车网络控制系统 复位

中图分类号：U266 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）08（b）-0103-02

司机警惕装置根据操作模式不同也叫做“死人装置”或“活人装置”，要求司机行车时不断触发该装置，以确保司机处于清醒和在岗状态，当超过规定时间未触发该装置时，将自动输出制动指令控制列车停车。我国引进、消化、吸收的部分机车和动车组上已安装了司机警惕装置[1]，中车四方股份公司生产的动车组自2013年开始也加装了司机警惕装置，该文主要就动车组司机警惕功能的实现及优化进行介绍。

1 动车组司机警惕装置及功能

动车组每个头车分别装有司机警惕装置，设备分别设置在操纵台上、操纵台下及车辆配电盘内。司机可以选择操作操纵台上按钮、司控器手柄或操纵台下的脚踏实现警惕的复位。

1.1 司机警惕装置的组成

司机警惕装置主要由操作装置和输出装置组成。

操作装置包括：警惕脚踏开关、警惕按钮、司控器手柄。

输出装置包括：警惕指示灯、警惕蜂鸣器、警惕制动继电器。

1.2 司机警惕功能

当列车速度大于5 km/h时，操作端司机室司机警惕功能应始终处于启动状态。

当30 s内未操作或持续无中断操作司机警惕操作装置（包含脚踏开关和手动开关），触发警惕声光报警，操作司机警惕包含的任一操作装置或短时松开被操作的操作装置可对声光报警进行复位；报警后10 s内仍未操作，输出警惕制动继电器，并触发紧急制动。在输出警惕制动继电器之后，当列车速度为5 km/h以下时，且操作了警惕按钮或警惕脚踏开关才允许停止输出警惕制动信号。紧急制动一旦触发，需停车后方能复位[2]。

司机警惕装置故障时，可以被隔离。

2 司机警惕功能实现

2.1 司机警惕功能的早期实现

司机警惕由操作装置、报警装置及控制逻辑部分组成，初期的动车组司机警惕功能控制逻辑采用继电器控制方式实现。由车辆硬线电路及时间继电器等外围电路实现逻辑判断和控制，同时实现警惕动作报警、制动输出等功能，列车网络控制系统采集警惕脚踏（按钮）、警惕制动的状态。

采用继电器电路控制的方式实现主要存在如下特点：

（1）从电路设计的实现角度考虑，未将司控器手柄信息作为警惕报警的复位条件。

（2）利用继电器机械触点的串并联组合形成控制逻辑，其中间环节多且复杂。机械继电器的可靠寿命为10万次级别，频繁动作会导致过快消耗继电器的使用寿命。对时间继电器的可靠性要求较高。

（3）控制逻辑部分主要由硬件电路实现，电路复杂，后续维护成本较高。

2.2 司机警惕功能优化

为了解决以上问题，对司机警惕控制逻辑进行了优化设计，通过硬件、布线改造及网络控制系统软件修改提升警惕功能与标准的符合度，用网络控制系统内部控制逻辑代替延时继电器等外部逻辑控制硬线电路，实现司机警惕报警和警惕制动的触发功能。

2.2.1 技术方案

网络司机警惕由操作装置、报警装置及控制逻辑部分组成。

操作装置包括警惕手动开关、警惕脚踏开关、牵引手柄和制动手柄。

报警装置包括警惕报警灯和警惕报警器。

逻辑控制部分由网络控制软件和逻辑输出继电器实现。

网络控制系统检测到动车组运行速度达到5 km/h时，操作端司机室司机警惕功能应始终处于启动状态。

网络采集警惕脚踏、按钮开关和司控器手柄的状态，通过网络控制系统内部控制逻辑代替延时继电器等外围电路，实现警惕报警和警惕制动的触发。在警惕制动触发前，可通过警惕脚踏、按钮或司控器手柄进行复位，警惕制动触发后，只能通过操作警惕按钮和脚踏进行复位。网络软件方式实现警惕功能实现原理框图如图1所示。

2.2.2 软件实现

列车网络控制系统的软件是整个司机警惕功能优化设计的核心部分，软件功能逻辑分为警惕工作逻辑、警惕报警及复位逻辑。

（1）警惕工作逻辑。

当程序开始运行后，动车组主控钥匙投入后，警惕装置未隔离，且列车速度5 km以上时，警惕功能启动。

当列车处于静止状态时，动车组主控钥匙投入后，警惕装置未隔离，操作“警惕试验”开关，警惕功能也可以启动。

（2）警惕报警逻辑。

当警惕功能启动后，若司机警惕操作装置（包含脚踏开关和按钮，以及司控器手柄）未被有效操作（未操作或持续无中断操作）30 s时，同时触发警惕声光报警，30 s内操作司机警惕包含的任一操作装置或短时松开被操作的操作装置可对计时器进行复位；若仍未有效操作司机警惕操作装置，持续不断触发声光报警，在40 s时，输出警惕制动继电器，触发警惕制动，进而导致列车紧急制动。

（3）警惕复位逻辑。

①在警惕制动继电器输出前。

在警惕声光报警输出前，即30 s内，操作司机警惕包含的任一操作装置或短时松开被操作的操作装置可对计时器进行复位。

在警惕声光报警输出后，即30 s时，有效操作任一司机警惕操作装置，可对计时器和声光报警进行复位。

②在警惕制动继电器输出后。

当列车速度为5 km/h以下时，且操作了警惕按钮或警惕脚踏开关才允许停止输出警惕制动继电器信号，此后司机可进行手动缓解制动。

2.3 应用情况

根据以上设计思路，采用司机警惕操作装置及网络控制系统内部软件实现警惕启动、警惕报警、警惕制动及复位逻辑，能完全实现司机警惕的相关功能，已在250 km及350 km动车组上得到应用。

3 结语

为了提升警惕功能与标准的符合度，用网络控制系统内部控制逻辑代替延时继电器等外部逻辑控制硬线电路，实现司机警惕报警和警惕制动的触发功能，并能按规定采用操作警惕按钮、脚踏及司控器手柄进行复位报警功能。采用网络控制软件实现警惕功能的方式已经在250 km及350 km动车组上得到批量应用，应用效果良好。

参考文献

[1] 谢兴中.机车司机警惕控制技术探索[J].电力机车与城轨车辆，2008（3）：1-3.

[2] TB/T 3333-2013机车及动车组司机警惕装置应遵循的条件[S].2013.