地铁列车VVVF故障工况下HSCB自动重投的控制装置及方法

摘要

一种地铁列车VVVF故障工况下HSCB自动重投的控制装置及方法，该装置包括传动控制单元，传动控制单元中的模拟电路处理单元用于将VVVF的状态信号转化为电压信号，并将电压信号实时输出给实时故障保护可编程逻辑单元和数字信号处理单元做实时故障硬件保护和实时电压电流采样使用，数字信号处理单元通过并行数据总线与嵌入式处理单元相连；实时故障保护可编程逻辑单元、数字量输入/输出可编程逻辑控制单元通过并行数据总线与嵌入式处理单元相连；嵌入式处理单元通过MVB总线与地铁列车网络系统相连。该方法基于上述装置来实现。本发明具有运行速度快、采样精确、控制精准、自动化程度高、可减轻司机操作强度、提高运行可靠性等优点。

说明书

技术领域

本发明主要涉及到地铁列车的控制领域，特指一种地铁列车VVVF故障工况下HSCB自动重投的控制装置及方法。

背景技术

随着城市规模的扩张，城市交通问题日益突出，地铁列车以其运量大、速度快、安全可靠、运行准时等特点，成为解决城市交通的重要手段之一。变频调速系统（以下简称VVVF）是地铁列车牵引控制的核心部件。变频调速系统(Variable Voltage and Variable Frequency)是一种可通过同时改变频率和电压达到磁通恒定和控制电机转速的设备。地铁列车运营期间，存在因VVVF故障导致断高速断路器（High-Speed Circuit breaker，以下简称HSCB）的工况。列车高速断路器主要用于主电路VVVF的保护，当列车启动，升起受电弓或受电靴后，闭合高速断路器，向主电路提供高压。当主电路VVVF出现过压、过流等故障时，高速断路器可快速断开主电路的高压，从而实现对主电路VVVF的保护。若司机不能及时确认故障信息及VVVF当前状态，复位故障，重新闭合HSCB，将使列车在损失故障动车动力的情况下运行，这不但将增加司机的操作压力，而且将导致列车运行发生晚点，从而对整条地铁线路运营造成较大影响。

目前，在国内外城市轨道交通地铁的运用领域，当地铁列车VVVF的HSCB因故障而断开后，一般要求司机通过司机室显示器确认故障信息，再由司机手动操作故障复位按键复位故障，最后司机将按HSCB合按键重新闭合HSCB，使失去动力列车重新投入运行。

上述地铁列车HSCB因故障断开处理方案存在以下不足：

（1）现有的处理方案一般只在司机室显示器提示分断HSCB故障信息，不提示VVVF当前状态信息，能否复位故障重新闭合HSCB，只能司机人为判断；这就容易出现司机因对系统不熟或不愿承担责任而不再闭合HSCB（司机认为VVVF多次报分断HSCB故障，担心手动复位故障重新闭合HSCB导致VVVF再次发生故障而烧损）。

（2）牵引系统在程序设计上，分断HSCB故障发生后，会对故障做一定时间锁定，以便司机室显示器能显示并存储故障信息。为防止HSCB短时间内频繁分断闭合而烧损，DCU程序一旦检测到HSCB断开，将固定一段时间不允许HSCB闭合。因此，即使司机在这段固定时间内操作故障复位按键复位故障，再按HSCB合按键，VVVF也不能闭合HSCB。因正线运营过程中司机还需关注列车大量其它信息，故现有处理方案对司机操作要求较高，司机难以及时确认故障VVVF状态，易造成因故障分断HSCB动车不能及时恢复动力投入运行，从而导致整条地铁线路正线运营晚点。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种运行速度快、采样精确、控制精准、自动化程度高、可减轻司机操作强度、提高运行可靠性的地铁列车VVVF故障工况下HSCB自动重投的控制装置及控制方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种地铁列车VVVF故障工况下HSCB自动重投的控制装置，包括传动控制单元，所述传动控制单元包括模拟电路处理单元、数字信号处理单元、实时故障保护可编程逻辑单元、数字量输入/输出可编程逻辑控制单元、嵌入式处理单元、并行数据总线；所述模拟电路处理单元用于将VVVF的电压、电流传感器输入的电流信号转化为实时故障保护可编程逻辑单元和数字信号处理单元能接收的电压信号，并将所述电压信号通过硬连线实时输出给实时故障保护可编程逻辑单元和数字信号处理单元做实时故障硬件保护和实时电压电流采样使用，所述数字信号处理单元通过并行数据总线与嵌入式处理单元相连；所述实时故障保护可编程逻辑单元、数字量输入/输出可编程逻辑控制单元通过并行数据总线与嵌入式处理单元相连，所述数字量输入/输出可编程逻辑控制单元与HSCB控制电路相连；所述嵌入式处理单元通过MVB总线与地铁列车网络系统相连。

作为本发明装置的进一步改进：所述实时故障保护可编程逻辑单元检测到VVVF输入的电压、电流值超过规定阈值或接收到VVVF的IGBT模块故障保护信号，则生成一个断HSCB信号通过硬连线输出给数字量输入/输出可编程逻辑单元，通过数字量输入/输出可编程逻辑单元撤销送往VVVF HSCB控制电路的HSCB_Enable允许信号，分断HSCB；所述断HSCB信号在无嵌入式处理单元发来的故障复位信号时被一直锁定；同时，所述实时故障保护可编程逻辑单元通过并行数据总线将断HSCB的故障信息送至嵌入式处理单元，所述嵌入式处理单元接收到该信号后撤销送往数字量输入/输出可编程逻辑单元的HSCB_Enable信号并将故障信息通过MVB总线送地铁列车网络系统，所述地铁列车网络系统将故障信息送司机室显示器显示并存储故障信息。

作为本发明装置的进一步改进：所述嵌入式处理单元判断到分断HSCB故障，将撤销送往数字量输入/输出可编程逻辑单元的HSCB_Enable信号，同时也将故障信息通过MVB总线送地铁列车网络系统，地铁列车网络系统将故障信息送司机室显示器显示并存储故障信息。

作为本发明装置的进一步改进：分断HSCB故障发生后，所述嵌入式处理单元根据VVVF当前状态对故障信息进行分类，确定是否可进行自动复位故障、HSCB重投的操作；若可以，所述嵌入式处理单元自动生成故障复位信号，送实时故障保护可编程逻辑单元复位故障、解除故障锁定，使实时故障保护可编程逻辑单元发出的断HSCB信号撤销；所述实时故障保护可编程逻辑单元发出的断HSCB信号撤销后，所述嵌入式处理单元通过并行数据总线输出HSCB_Enable和HSCB_Close信号送数字量输入/输出可编程逻辑单元操作VVVF的HSCB控制电路让HSCB重新闭合。

本发明进一步提供一种基于上述装置的控制方法，分成以下三类情况进行自动重投控制：

（1）嵌入式处理单元判断故障分断HSCB的重投控制方案；

嵌入式处理单元通过并行数据总线实时监视数字量输入/输出可编程逻辑单元传送的HSCB状态；嵌入式处理单元将对故障做t₁时间的锁定，若检测到HSCB断开，t₁时间后故障未消失，则维持撤销HSCB_Enable信号，结束本次HSCB自动重投过程，并通过列车网络系统送司机室显示器HSCB自动重投失败信号；

（2）实时故障保护可编程逻辑单元判断故障HSCB重投控制方案；

嵌入式处理单元通过并行数据总线实时监视数字量输入/输出可编程逻辑单元传送的HSCB状态及实时故障保护可编程逻辑单元判断的故障信息；若检测到HSCB断开，则嵌入式处理单元立刻撤销HSCB_Enable信号并对实时故障保护可编程逻辑单元报出故障做t₁时间锁定；t₁时间后，嵌入式处理单元自动生成t₂时间脉冲故障复位信号；若t₁+t₂时间后故障不能被复位，则维持撤销HSCB_Enable信号，结束本次HSCB自动重投过程，并通过列车网络系统送司机室显示器HSCB自动重投失败信号；

（3）嵌入式处理单元及实时故障保护可编程逻辑单元均判断到故障的HSCB重投控制方案；嵌入式处理单元及实时故障保护可编程逻辑单元均判断到故障分断HSCB可分为3种情况：

（3.1）嵌入式处理单元及实时故障保护可编程逻辑单元判断的分断HSCB故障同时发生重投方案；

嵌入式处理单元通过并行数据总线实时监视数字量输入/输出可编程逻辑单元传送的HSCB状态及实时故障保护可编程逻辑单元判断的故障信息；若检测到HSCB断开，且检测到分断HSCB的故障为实时故障保护可编程逻辑单元和嵌入式处理单元同时产生，则嵌入式处理单元立刻撤销HSCB_Enable信号并对实时故障保护可编程逻辑单元和嵌入式处理单元报出故障各做t₁时间锁定；若t₁时间后故障未消失，则维持撤销HSCB_Enable信号，结束本次HSCB自动重投过程，并通过列车网络系统送司机室显示器HSCB自动重投失败信号；t₁时间后，嵌入式处理单元自动生成t₂时间脉冲故障复位信号，若t₁+t₂时间后故障不能被复位，则维持撤销HSCB_Enable信号，结束本次HSCB自动重投过程，并通过列车网络系统送司机室显示器HSCB自动重投失败信号；

（3.2）嵌入式处理单元分断HSCB故障先于实时故障保护可编程逻辑单元分断HSCB故障发生重投控制方案；

嵌入式处理单元通过并行数据总线实时监视数字量输入/输出可编程逻辑单元传送的HSCB状态及实时故障保护可编程逻辑单元判断的故障信息；若检测到HSCB断开，且检测到分断HSCB的故障为嵌入式处理单元先产生，实时故障保护可编程逻辑单元后产生，产生时间为嵌入式处理单元故障后t₃时间；一旦检测到有断HSCB故障发生，嵌入式处理单元将立刻撤销HSCB_Enable信号，并分别对实时故障保护可编程逻辑单元和嵌入式处理单元故障各做t₁时间锁定；若t₁时间后故障未消失，则维持撤销HSCB_Enable信号，结束本次HSCB自动重投过程，并通过列车网络系统送司机室显示器HSCB自动重投失败信号；t₁+t₃时间后，嵌入式处理单元自动生成t₂时间脉冲故障复位信号，若t₁+t₂+t₃时间后故障不能被复位，则维持撤销HSCB_Enable信号，结束本次HSCB自动重投过程；

（3.3）实时故障保护可编程逻辑单元分断HSCB故障先于嵌入式处理单元分断HSCB故障发生重投控制方案；

嵌入式处理单元通过并行数据总线实时监视数字量输入/输出可编程逻辑单元传送的HSCB状态及实时故障保护可编程逻辑单元判断的故障信息；若检测到HSCB断开，且检测到分断HSCB的故障为实时故障保护可编程逻辑单元先产生，嵌入式处理单元后产生，产生时间为实时故障保护可编程逻辑单元故障后t₄时间；一旦检测到有断HSCB故障发生，嵌入式处理单元将立刻撤销HSCB_Enable信号，并分别对实时故障保护可编程逻辑单元和嵌入式处理单元报出故障各做t₁时间锁定；t₁时间后，嵌入式处理单元自动生成t₂时间脉冲故障复位信号，若t₁+t₂时间后故障不能被复位，则维持撤销HSCB_Enable信号，结束本次HSCB自动重投过程；若t₁+t₄时间后故障未消失，则维持撤销HSCB_Enable信号，结束本次HSCB自动重投过程，并通过列车网络系统送司机室显示器HSCB自动重投失败信号。

作为本发明方法的进一步改进：所述嵌入式处理单元一旦检测到HSCB断开，将至少维持HSCB_Enable信号T₁时间为撤销状态，其中T₁>t₁；T₁时间后，给出HSCB_Enable信号；HSCB_Enable信号给出t时间后，其中0<t<0.5s，嵌入式处理单元自动生成HSCB_Close信号，再闭合HSCB；HSCB闭合后，VVVF将再次得电。

作为本发明方法的进一步改进：在所述状态（1）、（2）和（3）中，若嵌入式处理单元检测到司机人为操作的HSCB分断信号，将立刻撤销HSCB_Enable信号，分断HSCB，以保证HSCB状态依照司机指令处于分断状态；若嵌入式处理单元检测到司机人为操作的故障复位脉冲信号，将立即中断HSCB重投过程。

作为本发明方法的进一步改进：在所述状态（1）、（2）和（3）中，所述嵌入式处理单元在一定时间内自动累计分断HSCB故障总数，若一定时间内累计的故障总数超过规定阈值，则认为VVVF故障频率较高，此时该VVVF的状态不适合重新投入工作，嵌入式处理单元将自动停止HSCB重投的操作，并通过列车网络系统送司机室显示器HSCB自动重投失败信号及HSCB自动重投禁止信息；若一定时间内累计的故障总数未超过规定阈值，嵌入式处理单元将在该段时间过后，立即清零累计的故障总数，进入新一轮的故障总数累计阶段。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明在充分保证VVVF设备安全、无需司机手动复位故障和操作HSCB闭合按键的前提下，利用列车VVVF的传动控制单元(以下简称DCU)自动根据VVVF设备当前状态对断HSCB信息进行分类，自动复位可进行HSCB重投的故障，重新闭合HSCB，让因故障导致HSCB断开而损失动力的动车重新投入运行。

2、本发明中DCU为VVVF自带设备，其利用嵌入式处理单元与数字量输入/输出可编程逻辑单元、硬件实时故障保护可编程逻辑单元和数字信号处理单元进行数据交互，通过嵌入式处理单元对各种断HSCB信息进行分类，从中识别出可进行HSCB重投的工况。在HSCB重投过程中，嵌入式处理单元通过MVB总线与列车网络进行通信，通过列车网络将HSCB重投信息在司机室显示器界面显示。全过程均由软件自动实现，无需司机人工干预，从而降低了司机人工干预带来的不确定性风险，减轻了司机的操作压力。

3、本发明对地铁列车的静止和运行工况均可实现VVVF故障工况分断HSCB后的HSCB自动重投控制。本发明采用的数字信号处理单元芯片运行速度快、采样精确；嵌入式处理单元采用操作系统做逻辑判断及系统调度，因此整个系统控制算法实时性高，时序控制过程精确。

4、本发明采用模拟电路处理、实时故障保护可编程逻辑单元、数字量输入/输出可编程逻辑单元、数字信号处理单元及嵌入式处理单元架构设计，充分利用各单元的特点，各自实现所擅长的功能，最后由嵌入式处理单元汇总判断，使各单元程序都较易实现，程序代码在其它配备DCU及类似VVVF HSCB控制电路的地铁列车上也易于移植。

5、本发明中实时故障保护可编程逻辑单元、数字量输入/输出可编程逻辑单元、数字信号处理单元及嵌入式处理单元程序采用目标代码的方式烧写，烧写前程序代码已被加密固化，因此难以破译，程序代码保密性高。

6、本发明的控制算法可在充分保证VVVF设备安全的情况下，自动实现VVVF故障工况分断HSCB后的HSCB自动重投控制，对可进行HSCB重投的故障可根据具体要求进行重新分类、对故障的累计次数和累计次数的清零标准也可根据用户需求实时调整，因此能较好的满足用户的各种需求.

7、本发明中HSCB的自动重投控制算法在地铁列车的DCU中自动实现，HSCB故障工况下的重投控制均由软件自动判断，故障和HSCB重投信息均可在司机室显示器中实时显示和记录，无需人为干预，控制算法设计严密可靠，可最大限度的降低司机人为干预造成的风险，减少列车运行时司机操作流程，减轻司机运行时操作强度，有利于保证整个地铁线路的正常运行。

附图说明

图1是本发明装置的结构框架原理示意图。

图2是本发明中DCU的HSCB分断/闭合控制原理示意图。

图3是本发明方法的流程示意图。

图4是本发明方法在具体应用中由嵌入式处理单元判断故障HSCB重投控制时序示意图。

图5是本发明方法在具体应用中由实时故障保护可编程逻辑单元判断故障HSCB重投控制时序示意图。

图6是本发明方法在具体应用中由嵌入式处理单元及实时故障保护可编程逻辑单元判断的分断HSCB故障同时发生重投控制时序示意图。

图7是本发明方法在具体应用中嵌入式处理单元分断HSCB故障先于实时故障保护可编程逻辑单元发生重投控制时序示意图。

图8是本发明方法在具体应用中实时故障保护可编程逻辑单元分断HSCB故障先于嵌入式处理单元发生重投控制时序示意图。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，为本发明在具体应用实例中的控制原理示意图。该控制系统包括DCU，DCU（传动控制单元Drive Control Uint)是一种用于控制VVVF的设备。DCU包括模拟电路处理单元、数字信号处理单元、实时故障保护可编程逻辑单元、数字量输入/输出可编程逻辑控制单元、嵌入式处理单元、并行数据总线；该DCU对VVVF HSCB的故障保护分硬件和软件保护两种，分别在实时故障保护可编程逻辑单元和嵌入式处理单元中实现。

模拟电路处理单元用于将VVVF的电压、电流传感器输入的电流信号转化为实时故障保护可编程逻辑单元和数字信号处理单元能接收的电压信号，并将这些电压信号通过硬连线实时输出给实时故障保护可编程逻辑单元和数字信号处理单元做实时故障硬件保护和实时电压电流采样使用。

若实时故障保护可编程逻辑单元硬件电路检测到VVVF输入的电压、电流值超过规定阈值或接收到VVVF的IGBT模块故障保护信号，则生成一个断HSCB信号（该断HSCB信号若无嵌入式处理单元发来的故障复位信号，将被一直锁定）通过硬连线输出给数字量输入/输出可编程逻辑单元，通过数字量输入/输出可编程逻辑单元撤销送往VVVF HSCB控制电路的HSCB_Enable允许信号，分断HSCB，从而切断整个VVVF的外部供电，达到保护VVVF的目的。

与此同时，实时故障保护可编程逻辑单元通过并行数据总线将断HSCB的故障信息送至嵌入式处理单元。嵌入式处理单元接收到该信号后立即撤销送往数字量输入/输出可编程逻辑单元的HSCB_Enable信号并将故障信息通过MVB总线送地铁列车网络系统，地铁列车网络系统则将故障信息送司机室显示器显示并存储故障信息。

若嵌入式处理单元通过软件判断到分断HSCB故障，则将立即撤销送往数字量输入/输出可编程逻辑单元的HSCB_Enable信号，同时也将故障信息通过MVB总线送地铁列车网络系统，地铁列车网络系统将故障信息送司机室显示器显示并存储故障信息。其中，MVB总线（多功能车辆总线Multifunction Vehicle Bus），是一种主要用于对有互操作性和互换性要求的互连设备之间的串行数据通信总线。

当分断HSCB故障发生后，嵌入式处理单元通过综合判断VVVF当前状态对故障信息进行分类，确定是否可进行自动复位故障、HSCB重投的操作；若可以，则嵌入式处理单元自动生成故障复位信号，送实时故障保护可编程逻辑单元复位故障、解除故障锁定，使实时故障保护可编程逻辑单元发出的断HSCB信号撤销；实时故障保护可编程逻辑单元发出的断HSCB信号撤销后，嵌入式处理单元通过并行数据总线输出HSCB_Enable和HSCB_Close信号送数字量输入/输出可编程逻辑单元操作VVVF的HSCB控制电路让HSCB重新闭合，使VVVF重新投入工作，列车恢复动力运行。在以上HSCB重投过程中，嵌入式处理单元通过MVB总线及地铁列车网络系统将HSCB重投状态在司机室显示器上显示，并存储故障信息。

本实施例中，DCU和HSCB控制电路均通过车载电气设备提供的DC110V供电，DCU的数字量输入/输出可编程逻辑单元包括数字量输入控制单元和数字量输出控制单元两部分，分别负责外部输入数字量信号的采集和DCU数字量信号的输出。

本实施例中，地铁列车HSCB的电气控制原理为大电流吸合、小电流维持。由图1可知，本发明在实时故障保护可编程逻辑单元未输出断HSCB信号的前提下，DCU通过嵌入式处理单元输出HSCB_Enable和HSCB_Close信号到数字量输出控制单元，通过其控制VVVF HSCB控制电路来操作HSCB的分断/闭合。如图2所示，为本实施例中的具体控制方案。

HSCB的分断/闭合控制方案说明如下：

（1）若实时故障保护可编程逻辑单元未输出断HSCB信号且嵌入式处理单元自检VVVF状态正常，则嵌入式处理单元输出HSCB_Enable信号到数字量输出控制单元使其输出HSCB_Enable允许指令驱动HSCB控制电路HSCB_Enable开关继电器，让HSCB_Enable开关闭合。

（2）当司机操作HSCB闭合按键或HSCB处于重投状态，嵌入式处理单元输出HSCB_Close信号到数字量输出控制单元使其产生HSCB_Close允许指令闭合数字量输出控制单元内部继电器触点，驱动HSCB控制电路HSCB_Close开关继电器，让HSCB_Close开关闭合。

（3）HSCB_Close开关闭合后，车载电气提供的DC110V可通过HSCB_Close开关回路直接驱动HSCB开关继电器，让限流电阻R回路和HSCB状态反馈回路的HSCB开关闭合，此时嵌入式处理单元可接收到数字量输入控制单元反馈的HSCB开关闭合状态信号。因HSCB_Close开关闭合后，HSCB开关继电器电路为短路状态，满足HSCB大电流吸合的电气控制原理，但长期维持会导致HSCB开关继电器烧损。在HSCB_Close开关闭合的同时，嵌入式处理单元接收到HSCB控制电路反馈的HSCB_Close允许撤销信号，接收到该信号d时间后（d小于HSCB开关继电器能承受大电流最长时间，大于HSCB完全闭合所需时间），撤销HSCB_Close信号，此时HSCB_Close开关断开，HSCB开关继电器依靠限流电阻R回路维持得电状态，使HSCB开关继续闭合，从而满足HSCB小电流维持的电气控制原理。

（4）若嵌入式处理单元撤销HSCB_Enable信号或实时故障保护可编程逻辑单元发出断HSCB信号，此时HSCB_Enable开关继电器失电，HSCB_Enable开关断开，导致HSCB开关继电器失电，从而HSCB开关断开，VVVF的HSCB处于分断状态，整个VVVF处于断电状态。

本实施例中，对于模拟电路处理单元而言，由于VVVF的电压和电流传感器输入为电流信号，而实时故障保护可编程逻辑单元和数字信号处理单元只能接收0-10V的电压信号，所以该模拟电路处理单元的作用就是将VVVF电压和电流传感器输入的电流信号转化为实时故障保护可编程逻辑单元和数字信号处理单元能接收的电压信号。

本实施例中，对于实时故障保护可编程逻辑单元而言，采用硬件电路设计故障保护，具有反应速度快、可靠性高的特点。其主要功能为：

（1）通过比较VVVF的电压和电流实时值是否超过规定阈值，触发断HSCB信号断VVVF的HSCB来实现对VVVF过电压、过电流的保护，防止VVVF的IGBT模块烧损。

（2）通过接收VVVF的IGBT发送的IGBT故障保护信号，触发断HSCB信号断VVVF的HSCB来实现对VVVF的IGBT模块的保护。

（3）与嵌入式处理单元通过并行数据总线通信，向嵌入式处理单元发送其判断的故障信息。

（4）在未接收到嵌入式处理单元发送的故障复位信号情况下，对其所触发和接收的断HSCB故障做故障锁定（持续发断HSCB信号），防止故障消失后HSCB立刻闭合，故障再现，也可防止HSCB短时内频繁分合，导致HSCB烧损。

本实施例中，数字信号处理单元用于接收模拟电路处理后的VVVF电压电流传感器电压信号，通过A/D转换将其转化为实际的电压、电流值，并通过并行总线将实际的电压、电流值送嵌入式处理单元，供其做判断使用。

本实施例中，嵌入式处理单元对地铁列车在静止或运行工况下均可做HSCB重投控制，其重投逻辑控制流程如图3所示。

嵌入式处理单元将能否进行HSCB重投的信息分为两类：

（1）不能进行HSCB重投的信息，包括司机手动操作HSCB分断按键和故障复位按键、列车处于紧急制动工况、一段时间内分断HSCB的故障总数累计超过规定阈值。

（2）能进行HSCB重投的信息包括VVVF中允许进行HSCB重投的各种故障信息，且一段时间内这些故障发生总数累计未超过规定阈值。

下面将从嵌入式处理单元判断故障HSCB重投、实时故障保护可编程逻辑单元判断故障HSCB重投和嵌入式处理单元及实时故障保护可编程逻辑单元均判断到故障HSCB重投这三类情况来介绍嵌入式处理单元的重投控制方案。

（1）嵌入式处理单元判断故障分断HSCB的重投控制方案；

嵌入式处理单元通过并行数据总线实时监视数字量输入/输出可编程逻辑单元传送的HSCB状态。若检测到HSCB断开，且故障为嵌入式处理单元所判断，由于嵌入式处理单元只进行VVVF过压过流的软件保护判断，HSCB断开后，VVVF的输入电压电流消失，故障将自动复位。若t₁时间后故障未消失，则维持撤销HSCB_Enable信号，结束本次HSCB自动重投过程，并通过列车网络系统送司机室显示器HSCB自动重投失败信号。

为使显示器能显示和存储故障信息，嵌入式处理单元将对故障做t₁时间的锁定，确保显示器可以显示并存储故障信息。

为防止HSCB在短时间内频繁分断闭合，嵌入式处理单元一旦检测到HSCB断开，将至少维持HSCB_Enable信号T₁时间为撤销状态(T₁>t₁)；T₁时间后，给出HSCB_Enable信号，HSCB_Enable信号给出t（0<t<0.5s）时间后，嵌入式处理单元自动生成HSCB_Close信号，再闭合HSCB；HSCB闭合后，VVVF将再次得电，失去动力动车将恢复动力继续运行，以上过程控制时序如图4所示。

（2）实时故障保护可编程逻辑单元判断故障HSCB重投控制方案

嵌入式处理单元通过并行数据总线实时监视数字量输入/输出可编程逻辑单元传送的HSCB状态及实时故障保护可编程逻辑单元判断的故障信息。若检测到HSCB断开，且分断HSCB的故障为实时故障保护可编程逻辑单元产生，则嵌入式处理单元立刻撤销HSCB_Enable信号并对实时故障保护可编程逻辑单元报出故障做t₁时间锁定，确保显示器可以显示并存储故障信息。t₁时间后，嵌入式处理单元自动生成t₂时间脉冲故障复位信号（由于实时故障保护可编程逻辑单元接收到故障复位信号后，将自动屏蔽所有硬件故障保护，这会导致VVVF处于无硬件实时故障保护状态，故产生的t₂时间脉冲脉宽极短）；若t₁+t₂时间后故障不能被复位，则维持撤销HSCB_Enable信号，结束本次HSCB自动重投过程，并通过列车网络系统送司机室显示器HSCB自动重投失败信号；若实时故障保护可编程逻辑单元判断故障被复位，其断HSCB信号将被撤销，送嵌入式处理单元的故障信息也将消失。

为防止HSCB在短时间内频繁分断闭合，嵌入式处理单元一旦检测到HSCB断开，至少维持HSCB_Enable信号T₁时间为撤销状态(T₁>t₁)；T₁时间后，给出HSCB_Enable信号，HSCB_Enable信号给出t（0<t<0.5s）时间后，嵌入式处理单元自动生成HSCB_Close信号，之后将闭合HSCB；HSCB闭合后，VVVF将再次得电，失去动力动车将恢复动力继续运行，以上HSCB自动重投成功过程控制时序如图5所示。

（3）嵌入式处理单元及实时故障保护可编程逻辑单元均判断到故障的HSCB重投控制方案；

嵌入式处理单元及实时故障保护可编程逻辑单元均判断到故障分断HSCB可分为3种情况：

（3.1）嵌入式处理单元及实时故障保护可编程逻辑单元判断的分断HSCB故障同时发生；

（3.2）嵌入式处理单元分断HSCB故障先于实时故障保护可编程逻辑单元分断HSCB故障发生；

（3.3）实时故障保护可编程逻辑单元分断HSCB故障先于嵌入式处理单元分断HSCB故障发生。

下面将分别就这三种情况介绍HSCB的重投方案。

（3.1）嵌入式处理单元及实时故障保护可编程逻辑单元判断的分断HSCB故障同时发生重投方案。

嵌入式处理单元通过并行数据总线实时监视数字量输入/输出可编程逻辑单元传送的HSCB状态及实时故障保护可编程逻辑单元判断的故障信息。若检测到HSCB断开，且检测到分断HSCB的故障为实时故障保护可编程逻辑单元和嵌入式处理单元同时产生，则嵌入式处理单元立刻撤销HSCB_Enable信号并对实时故障保护可编程逻辑单元和嵌入式处理单元报出故障各做t₁时间锁定，确保显示器可以显示并存储故障信息。

由于嵌入式处理单元只进行VVVF过压过流的软件保护，在HSCB断开后，VVVF的输入电压电流消失，故障将自动复位；若t₁时间后故障未消失，则维持撤销HSCB_Enable信号，结束本次HSCB自动重投过程，并通过列车网络系统送司机室显示器HSCB自动重投失败信号。t₁时间后，嵌入式处理单元自动生成t₂时间脉冲故障复位信号（由于实时故障保护可编程逻辑单元接收到故障复位信号后，将自动屏蔽所有硬件故障保护，这会导致VVVF处于无硬件实时故障保护状态，故产生的t₂时间脉冲脉宽极短），若t₁+t₂时间后故障不能被复位，则维持撤销HSCB_Enable信号，结束本次HSCB自动重投过程，并通过列车网络系统送司机室显示器HSCB自动重投失败信号；若实时故障保护可编程逻辑单元判断故障被复位，其断HSCB信号将被撤销，送嵌入式处理单元的故障信息也将消失。

为防止HSCB在短时间内频繁分断闭合，嵌入式处理单元一旦检测到HSCB断开，至少维持HSCB_Enable信号T₁时间为撤销状态(T₁>t₁)；T₁时间后，给出HSCB_Enable信号，HSCB_Enable信号给出t（0<t<0.5s）时间后，嵌入式处理单元自动生成HSCB_Close信号，之后将闭合HSCB；HSCB闭合后，VVVF将再次得电，失去动力动车将恢复动力继续运行，以上HSCB自动重投成功过程控制时序如图6所示。

（3.2）嵌入式处理单元分断HSCB故障先于实时故障保护可编程逻辑单元分断HSCB故障发生重投控制方案。

嵌入式处理单元通过并行数据总线实时监视数字量输入/输出可编程逻辑单元传送的HSCB状态及实时故障保护可编程逻辑单元判断的故障信息。若检测到HSCB断开，且检测到分断HSCB的故障为嵌入式处理单元先产生，实时故障保护可编程逻辑单元后产生，产生时间为嵌入式处理单元故障后t₃时间。一旦检测到有断HSCB故障发生，嵌入式处理单元将立刻撤销HSCB_Enable信号，并分别对实时故障保护可编程逻辑单元和嵌入式处理单元故障各做t₁时间锁定，确保显示器可以显示并存储故障信息。由于嵌入式处理单元只进行VVVF过压过流的软件保护判断，在HSCB断开后，VVVF的输入电压电流消失，故障将自动复位，若t₁时间后故障未消失，则维持撤销HSCB_Enable信号，结束本次HSCB自动重投过程，并通过列车网络系统送司机室显示器HSCB自动重投失败信号。t₁+t₃时间后，嵌入式处理单元自动生成t₂时间脉冲故障复位信号（由于实时故障保护可编程逻辑单元接收到故障复位信号后，将自动屏蔽所有硬件故障保护，这会导致VVVF处于无硬件实时故障保护状态，故产生的t₂时间脉冲脉宽极短），若t₁+t₂+t₃时间后故障不能被复位，则维持撤销HSCB_Enable信号，结束本次HSCB自动重投过程，并通过列车网络系统送司机室显示器HSCB自动重投失败信号；若实时故障保护可编程逻辑单元判断故障被复位，其断HSCB信号将被撤销，送嵌入式处理单元的故障信息也将消失。

为防止HSCB在短时间内频繁分断闭合，嵌入式处理单元一旦检测到HSCB断开，至少维持HSCB_Enable信号T₁时间在撤销状态(T₁>t₁)；T₁+t₃时间后，给出HSCB_Enable信号，HSCB_Enable信号给出t（0<t<0.5s）时间后，嵌入式处理单元自动生成HSCB_Close信号，之后将闭合HSCB；HSCB闭合后，VVVF将再次得电，失去动力动车将恢复动力继续运行，以上HSCB自动重投成功过程控制时序如图7所示。

（3.3）实时故障保护可编程逻辑单元分断HSCB故障先于嵌入式处理单元分断HSCB故障发生重投控制方案。

嵌入式处理单元通过并行数据总线实时监视数字量输入/输出可编程逻辑单元传送的HSCB状态及实时故障保护可编程逻辑单元判断的故障信息。若检测到HSCB断开，且检测到分断HSCB的故障为实时故障保护可编程逻辑单元先产生，嵌入式处理单元后产生，产生时间为实时故障保护可编程逻辑单元故障后t₄时间。一旦检测到有断HSCB故障发生，嵌入式处理单元将立刻撤销HSCB_Enable信号，并分别对实时故障保护可编程逻辑单元和嵌入式处理单元报出故障各做t₁时间锁定，确保显示器可以显示并存储下故障信息。t₁时间后，嵌入式处理单元自动生成t₂时间脉冲故障复位信号（由于实时故障保护可编程逻辑单元接收到故障复位信号后，将自动屏蔽所有硬件故障保护，这会导致VVVF处于无硬件实时故障保护状态，故产生的t₂时间脉冲脉宽极短），若t₁+t₂时间后故障不能被复位，则维持撤销HSCB_Enable信号，结束本次HSCB自动重投过程，并通过列车网络系统送司机室显示器HSCB自动重投失败信号；若实时故障保护可编程逻辑单元判断故障被复位，其断HSCB信号将被撤销，送嵌入式处理单元的故障信息也将消失。由于嵌入式处理单元只进行VVVF过压过流的软件保护，在HSCB断开后，VVVF的输入电压电流消失，故障将自动复位，若t₁+t₄时间后故障未消失，则维持撤销HSCB_Enable信号，结束本次HSCB自动重投过程，并通过列车网络系统送司机室显示器HSCB自动重投失败信号。

为防止HSCB在短时间内频繁分断闭合，嵌入式处理单元一旦检测到HSCB断开，至少维持HSCB_Enable信号T₁时间在撤销状态(T₁>t₁)；T₁+t₄时间后，给出HSCB_Enable信号，HSCB_Enable信号给出t（0<t<0.5s）时间后，嵌入式处理单元自动生成HSCB_Close信号，之后将闭合HSCB；HSCB闭合后，VVVF将再次得电，失去动力动车将恢复动力继续运行，以上HSCB自动重投成功过程控制时序如图8所示。

在以上（1）、（2）和（3）自动重投控制方案实施过程中，若嵌入式处理单元检测到司机人为操作的HSCB分断信号，将立刻撤销HSCB_Enable信号，分断HSCB，保证HSCB状态依照司机指令处于分断状态；若嵌入式处理单元检测到司机人为操作的故障复位脉冲信号，将立即中断HSCB重投过程，因为司机人为操作的故障复位信号时间脉冲脉宽较长，若在复位信号有效期间HSCB刚好重投闭合，故障复位脉冲信号会导致实时故障保护可编程逻辑单元硬件电路无法对过压、过流故障及IGBT故障及时做出保护，可能导致VVVF烧损。

在以上（1）、（2）和（3）自动重投方案实施过程中，嵌入式处理单元在一定时间内自动累计分断HSCB故障总数，若一定时间内累计的故障总数超过规定阈值，则认为VVVF故障频率较高，此时该VVVF的状态不适合重新投入工作，嵌入式处理单元将自动停止HSCB重投的操作，并通过列车网络系统送司机室显示器HSCB自动重投失败信号及HSCB自动重投禁止信息；若一定时间内累计的故障总数未超过规定阈值，嵌入式处理单元将在该段时间过后，立即清零累计的故障总数，进入新一轮的故障总数累计阶段。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。