黄大铁路半自闭执行模块JSBJ逻辑存在的问题及改进方案

那书金

国能黄大铁路有限责任公司，山东东营，257100

0 引言

黄大铁路信号联锁设备采用EI32-JD与LDJLZ-Ⅱ全电子执行单元结合模式，全电子执行单元是一种新型的铁路车站自动控制设备，在保证安全的前提下，以最经济、合理的技术措施确保设备可靠、维修方便，提高运输效率，改善劳动条件，替代传统联锁系统中的继电器执行部分。由于执行单元需要逻辑处理，因此内置软件进行运算，需与联锁软件匹配，若不匹配就会造成冲突影响设备正常使用。本文就黄大铁路发生的两件软件不匹配造成的联锁系统故障进行介绍、分析，提出改进方案。

1 存在问题及分析

1.1 设备介绍

黄大铁路采用计轴+64D闭塞设备，可通过控制台“计轴使用”“计轴停用”按钮在“半自动闭塞”与“计轴自动站间闭塞”工作模式间切换。联锁系统采用EI32-JD型联锁设备，执行部分采用LDJLZ-Ⅱ型全电子执行单元代替传统的继电器组合，联锁设备与全电子执行单元采用以太网通信方式[1]。全电子执行单元采集现场设备状态，将设备状态传送给联锁设备。联锁设备接到控制台操作命令后，联锁软件进行运算，并将运算结果传送到全电子执行单元，全电子执行单元根据接收到的命令进行内部运算后动作现场设备。

1.2 区间“闪白”导致联锁机重启

1.2.1 故障经过

2021年3月24日11时32分，某站联锁机Ⅰ、Ⅱ系先后重启，运转室联锁控制台为上电锁闭状态，维修机出现“继电器驱采不一致”的报警。

事发当时，区间闭塞模式为“计轴自动站间闭塞”模式。2021年3月24日8时，天窗点开始后两辆捣固机连挂凭出站信号机显示从某站股道进入区间，区间为占用状态，区间表示灯为红灯，计轴设备显示轴数正确。9时许，其中一辆捣固机凭进站信号机显示返回某站，区间仍为占用状态，轴数正确[2]。10时许，返回站内的捣固机凭调车信号再次进入区间，区间依然为占用状态，轴数正确。作业完毕后，两辆捣固机连挂后凭进站信号显示进站，轴数减至0时，区间表示灯点亮白灯，3S后，轴数又增至2轴（轴数增加的原因为捣固机进站时，平衡小车未收起，导致计轴设备将捣固机平衡车轮对计入轴数，当进出轴数一致时，区间显示空闲，捣固机后面轮对经过计轴磁头时，区间再次占用，从而出现区间“闪白”现象），区间再次为占用状态，此时联锁机Ⅰ、Ⅱ系先后重启，运转室控制台为上电锁闭状态，维修机出现“继电器驱采不一致”报警。

1.2.2 维护机记录数据分析

联锁维护机数据如图1，11时32分17秒截图所示，联锁驱动X半自闭计轴结合端口的JSBJ落下，向模块号为0x0F的计轴模块发送命令帧的第2字节变为0xA5（表示驱落），但该模块向联锁上传的状态帧第2字节保持为0x55（表示吸起），联锁采集到JSBJ吸起状态。如图2，11时32分20秒截图所示，模块向联锁上传的状态帧第2字节仍为0x55（表示吸起），联锁机判断JSBJ有采集无驱动超过容忍时间，联锁机复位，并报出“继电器驱采不一致”报警。11时32分37秒，联锁Ⅰ、Ⅱ系先后重启完毕后，X计轴模块状态帧第2字节变为0xAA，联锁机采集到JSBJ落下状态，与联锁驱动命令一致，“继电器驱采不一致”报警恢复。

对LDJLZ-Ⅱ型全电子执行系统维护机记录数据进行分析，其结果与联锁维护机一致。

1.2.3 原因分析

通过维护机记录数据分析得到联锁重启的原因为JSBJ驱动命令与采集状态不一致造成，JSBJ驱动命令为落下，而采集到的状态为吸起，根据“故障——安全”原则，联锁机重启，使设备导向安全侧。

由于是联锁系统驱动命令与半自动闭塞模块反馈的状态冲突，那就从联锁系统及半自动闭塞模块JSBJ软件处理逻辑入手分析[3]。

联锁系统JSBJ继电器动作逻辑如图3 JSBJ电路原理图所示。从原理图上可以看出，半自闭模块JSBJ常态处于落下状态，当进站信号机开放，接近轨占用时，联锁发出JSBJ吸起驱动命令，半自闭模块JSBJ立即吸起，并将状态送至联锁机。在计轴自动站间闭塞模式下，JSYJ吸起，当区间占用时（QGJ落下），JSBJ自闭电路构通。列车进入进站信号机内方，LXJ或YXJ落下，JSBJ励磁电路断开。列车完全进入信号机内方，区间出清后（QGJ吸起），JSBJ自闭电路断开，即联锁发出驱动JSBJ落下的命令，半自动闭塞模块接收命令后JSBJ恢复成落下状态。

半自动闭塞模块中JSBJ的处理逻辑为：

①模块初始化时内部JSBJ及联锁JSBJ继电器均为落下状态；

②接收到联锁JSBJ吸起命令后，模块内部JSBJ继电器判断为立刻吸起；

③模块运行在半自动闭塞模式下时，联锁JSBJ命令由吸起转落下后，内部JSBJ继电器状态延时3s后落下；

④模块运行在计轴自动站间闭塞模式下接车时，联锁下发JSBJ继电器落下驱动命令，半自动闭塞模块需验证QGJ。

若区间已出清（QGJ吸起），联锁下发JSBJ落下命令，模块内部JSBJ继电器状态延时3s后落下（保证可靠出清）。

若区间未出清（QGJ落下），此时联锁下发JSBJ落下命令，模块内部需判断QGJ是否出清条件，QGJ出清后才将内部JSBJ继电器状态延时3s落下。

认真分析联锁及半自动闭塞模块JSBJ处理软件处理逻辑可以看出，在计轴自动站间闭塞模式下，JSBJ复原时，联锁检查区间空闲（QGJ吸起）后发出JSBJ落下驱动命令，半自动闭塞模块接收到驱动命令后，模块内部需再次校核区间空闲（QGJ吸起）。由于联锁检查的区间状态在先，半自闭模块检查的区间状态在后，时间上存在差异[4]。在特定情况下，可能联锁与半自闭模块采集到的区间状态不一致，联锁采集到的QGJ状态为吸起，而半自闭模块采集到的QGJ状态为落下，就会出现半自闭模块不执行联锁命令的情况，从而出现冲突，造成联锁死机重启。

1.3 接近轨“闪红”导致联锁机重启

1.3.1 故障经过

2021年8月16日12时03分15秒，某站双系联锁机脱机，稍后联锁机自动恢复正常，全站现上电锁闭状态，上电解锁后恢复正常。维修机出现“继电器驱采不一致”报警。

出现故障时，区间闭塞模式为“计轴自动站间闭塞”模式。11时59分，列车从邻站出发进入区间，区间为占用状态（QGJ落下），本站进站信号机开放。12时03分00秒，本站XJG瞬间占用又出清（XJG闪红光带）后，联锁机死机重启，联锁维护机提示“继电器驱采不一致”。

1.3.2 维护机记录数据分析

结合图3 JSBJ电路原理图分析，由于进站信号开放且接近轨占用，如图4， 12时03分01秒截图所示，联锁驱动X计轴半自闭模块JSBJ吸起，向0x03的X计轴半自闭模块发送命令帧第2字节为0x55（驱吸命令）。

由于半自闭模块上传的JSBJ状态尚未吸起，联锁内部JSBJ自保逻辑未能勾通时，XJG出清，JSBJ励磁条件不能满足，12时03分02秒联锁驱动X闭塞口JSBJ落下，向0x03的半自闭模块发送命令帧第2字节为0xAA。同一时刻X计轴模块向联锁上传状态帧第2字节为0x55，既联锁采集到的JSBJ变为吸起状态。联锁发送命令及采集到的状态如图5，12时03分02秒截图所示。

12时03分08秒，X计轴半自闭模块持续向联锁上传状态帧第2字节为0x55的JSBJ吸起状态，联锁的驱动与采集与图5一致，JSBJ无驱动又采集持续6秒，联锁机死机重启。

对LDJLZ-Ⅱ型全电子执行系统维护机记录数据进行分析，其结果与联锁维护机一致。

1.3.3 原因分析

如图3 JSBJ电路原理图所示，当本站进站信号机开放且接近轨占用时，JSBJ吸起的条件满足，联锁机向半自闭模块发出驱动JSBJ吸起的命令。由于此时联锁采集到的JSBJ为落下状态，此时即使QGJ在落下状态，联锁的JSBJ自闭逻辑仍未构通，而当接近轨为瞬间闪红出清后，JSBJ吸起的条件已不满足，因此联锁机向半自闭模块发出JSBJ落下的驱动命令。

在联锁发出驱动JSBJ吸起的命令后，半自闭模块中JSBJ吸起。根据前文所述，半自闭模块中JSBJ落下需要接到联锁JSBJ驱动落下的命令且校核QGJ状态，由于此时区间有列车占用，QGJ处于落下状态，所以半自闭模块中的JSBJ保持自闭状态。当接收到联锁机驱动JSBJ落下的命令时，半自闭模块中的JSBJ一直保持自闭吸起状态，与联锁命令冲突，导致联锁机死机重启，倒向安全侧。

2 改进方案

综合两次故障现象分析，无论是QGJ短暂吸起（区间闪白）导致JSBJ自闭条件不满足而落下，还是接近轨短暂占用后恢复（接近轨闪红）导致JSBJ励磁条件不满足而落下，实际原因均是在联锁判断并驱动JSBJ落下后，模块上传的JSBJ回采状态仍为吸起，且时间超过系统容忍时间后，触发联锁系统混线处理机制从而引起联锁机复位[5]。

就本文两个案例来说，JGJ/QGJ由于故障、分路不良、计轴轴数变化等原因出现瞬间动作时，模块实时上传了其状态变化，联锁根据这一时间JGJ/QGJ的状态变化对JSBJ下发动作命令，而模块收到命令后再次根据当前时间JGJ/QGJ状态判断是否保持JSBJ状态。

联锁软件对JSBJ的驱动逻辑沿用继电结合计算机联锁的标准逻辑，同时半自闭模块内部处理有JSBJ的缓放、自闭逻辑。当对一个变量同时有两层逻辑对其进行控制时，在特定情况下，出现了联锁逻辑层命令其落下，但模块执行层认为其可以保持自闭的情况，也就是导致联锁判断混线而复位的最终原因。就如两个脑袋控制一只手干活时，当两个脑袋发出的命令一致时，则手能顺利完成任务，而当两个脑袋发出的命令不一致时，手将无所适从。

根据惯例，联锁机负责逻辑运算，执行模块负责执行命令，则需将半自闭模块中JSBJ的自闭逻辑删除，JSBJ的自闭逻辑由联锁机实现，即半自闭模块中的JSBJ的状态只受联锁机控制，完全执行联锁机的命令，解决一个变量由两层逻辑控制而引发冲突的问题，修改后逻辑见图6 修改后的JSBJ电路原理图。为了防止轻车跳动、分路不良等情况下的错误动作，半自闭模块内部保留JSBJ继电器中3s延时的时间特性。

按照此方案修改半自闭模块内部软件逻辑后，在厂内仿真试验及现场模拟试验，各项联锁条件均有满足，且不再出现本文故障案例类似情况。对现场模块进行升级后，运用良好。

3 结语

由于部分技术尚未成熟，全电子执行模块运用较少，通过本文两个故障案例，提醒从业人员在运用全电子执行模块时，要充分考虑联锁软件逻辑与全电子模块内部软件逻辑之间的匹配问题。一是设计院出图时，要明确电路逻辑的完成者；二是联锁厂家、全电子模块厂家加强沟通，对联锁功能实现方法进行告知；三是建设单位加强联锁与全电子结合部图纸的审核，联锁试验时对结合部及特殊情况重点进行试验。