2023年全國職業(yè)院校技能大賽“軌道車輛技術(shù)”賽項競賽模塊3：子任務(wù)3-4控制電路優(yōu)化設(shè)計競賽任務(wù)書2023年全國職業(yè)院校技能大賽“軌道車輛技術(shù)”賽項競賽模塊3：子任務(wù)3-4控制電路優(yōu)化設(shè)計競賽任務(wù)書A卷場次號：_______________工位：_______________場次號處填寫“C1、C2、C3”，例如：C3工位處填寫“兩位數(shù)的工位號+已確認”，例如：01已確認2023年全國職業(yè)院校技能大賽“軌道車輛技術(shù)”賽項競賽模塊3：子任務(wù)3-4控制電路優(yōu)化設(shè)計競賽任務(wù)書注意事項：示意，更換任務(wù)書。并且提請賽項執(zhí)委會進行處罰。（）任務(wù)中要求提交的截圖等資料中都不允許出現(xiàn)本工位或者其他工位參賽選手圖像、選手姓名、校名或者其他任何識別性的標(biāo)記。一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，競賽試卷和作廢，比賽按零分處理，并且提請賽項執(zhí)委會進行處罰。（）競賽任務(wù)書、競賽工具、競賽器材及競賽材料等不得帶進行處罰。不予任何延時。（）競賽過程中，參賽選手要遵守安全操作規(guī)程，確保人身及設(shè)備安全，并接（）在競賽過程中，參賽選手如有舞弊、不服從裁判判決、擾亂賽場秩序為零分。特別注意：“提交資料/控制電路優(yōu)化設(shè)計”一、控制電路優(yōu)化設(shè)計考題1（100分）（一）故障現(xiàn)象描述某地鐵車輛開關(guān)門操作采用司機手動控制方式，但在開門狀態(tài)下，司機斷開司機臺主鑰匙一段時間（約5S以上），再次閉合時，發(fā)現(xiàn)列車客室車門存在無法保持開門狀態(tài)而自行關(guān)閉的問題，給地鐵運營及維修生產(chǎn)帶來不良影響。（二）客室車門控制電路介紹1.司機室激活電路列車蓄電池投入，且列車已上電，DC110V非永久母線得電，閉合司機臺主鑰匙（Key）后，相關(guān)繼電器得電。圖1司機室激活電路開左門電路04S01自鎖旋鈕為列車運行模式選擇開關(guān)，閉合時，列車運行模式為URM模式；斷開時，列車運行在ATP模式；默認列車運行在URM模式；當(dāng)列車處于零速時，零速監(jiān)控繼電器02K11得電，這里使用S01自鎖旋鈕模擬列車零速信號，當(dāng)S01自鎖旋鈕閉合后則表示列車處于零速狀態(tài)；08K01為左側(cè)門使能繼電器；S02為開左門按鈕。圖2開左門電路開左門保持電路08K03為開門保持繼電器，當(dāng)開門保持繼電器O8KO3得電并保持時,左側(cè)車門保持常開狀態(tài)；當(dāng)O8KO3失電時,左側(cè)車門就會關(guān)閉。圖3開左門保持電路經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)，在客室車門打開狀態(tài)下，司機斷開主鑰匙開關(guān)后又立即閉合則客室車門依舊處于保持打開的狀態(tài)；但是當(dāng)司機斷開主鑰匙開關(guān)的時間過長（約5S以上），再次閉合主鑰匙開關(guān)時，客室車門則無法保持打開狀態(tài)而自動關(guān)閉。經(jīng)大量測試分析后，需要對開左門保持電路80101支路進行優(yōu)化設(shè)計，如圖4所示，圖中方框表示此處需要優(yōu)化；請選擇軟件中提供的優(yōu)化方式串并聯(lián)1、串并聯(lián)2、串并聯(lián)3、替換、短接、開路（優(yōu)化方式介紹見“（三）電路優(yōu)化設(shè)計要求”），對“開左門保持電路”進行優(yōu)化設(shè)計，解決“列車到站車門在開門狀態(tài)下，司機斷開司機臺主鑰匙一段時間（約5S以上），再次閉合時，列車客室車門無法保持開門狀態(tài)而自行關(guān)閉”的問題，使列車到站車門打開后，無論司機如何操作司機臺主鑰匙，車門依舊保持打開狀態(tài)。圖4優(yōu)化設(shè)計開左門保持電路（三）電路優(yōu)化設(shè)計要求1.軟件端設(shè)計要求軟件上提供了6種電路優(yōu)化方式：串并聯(lián)1、串并聯(lián)2、串并聯(lián)3、替換、短接、開路，如圖5所示，選手根據(jù)題目要求選擇合適的優(yōu)化方式，對上述問題電路進行優(yōu)化設(shè)計，每種優(yōu)化方式可重復(fù)使用。圖5優(yōu)化方式選手在軟件端進行優(yōu)化操作步驟如下：選擇需要的優(yōu)化方式并正確填寫里面的內(nèi)容后點擊優(yōu)化方式右下角的“確認”按鈕進行確認；如果需要修改優(yōu)化方式，選手可點擊優(yōu)化方式左下角的“×”按鈕進行刪除；在提交考題之前需要對設(shè)計電路圖部分優(yōu)化設(shè)計后的電路原理圖進行截圖保存，保存到桌面“提交資料/控制電路優(yōu)化設(shè)計”文件夾下，要求截圖完整，字跡清晰，如圖6所示，并命名為“考題1控制電路優(yōu)化設(shè)計.png”；提交試卷需要點擊軟件右上角的“提交試題”按鈕進行試題提交；注意：切記試題一旦提交就不可撤回和再次編輯，請各位選手謹慎提交；軟件端具體操作步驟見桌面“提交資料”文件夾下的“控制電路優(yōu)化設(shè)計軟件使用說明書.pdf”。圖6考題1控制電路優(yōu)化設(shè)計2.紙質(zhì)端設(shè)計要求選手還需要在提供的紙質(zhì)任務(wù)書最后面的紙質(zhì)答題卡上填寫出試題中用到的優(yōu)化方式；如圖7所示。起點和終點：表示需要連接到具體電路的位置，從提供的紙質(zhì)輔助資料“考題1電路元件和節(jié)點”中的元件節(jié)點編號欄中選擇；元件：從提供的紙質(zhì)輔助資料“電路優(yōu)化設(shè)計可選元件庫”和“考題1電路元件和節(jié)點”中選擇；除“替換”優(yōu)化方式中的元件1是從提供的紙質(zhì)輔助資料“考題1電路元件和節(jié)點”中的元件編號欄中選擇；其他優(yōu)化方式（包括“替換”優(yōu)化方式元件2）中所有的元件是從提供的紙質(zhì)輔助資料“電路優(yōu)化設(shè)計可選元件庫”中選擇，選擇合適的元件后，只需填寫元件名稱對應(yīng)前列的元件庫編號即可。在紙質(zhì)答題卡中，填寫的優(yōu)化方式中沒有用到的表格處可用“/”表示；圖7優(yōu)化方式紙質(zhì)答題卡示例二、控制電路優(yōu)化設(shè)計考題2（100分）引言地鐵車輛因其載客量大、污染小、運輸正點保證率高等特點，為人們的工作和生活提供了舒適的出行方式。對于地鐵列車的運行安全性必須給予足夠的重視，以保障出行乘客的人身安全。客室車門是地鐵車輛至關(guān)重要的部件，不僅數(shù)量多，而且操作頻繁。車門的控制若在設(shè)計上不夠安全可靠，將會給正線運行帶來較大風(fēng)險，甚至直接危害乘客的人身安全。地鐵客室車門控制原理以地鐵客室車門左側(cè)車門為例，車門打開控制原理如圖8所示，在列車自動保護系統(tǒng)（ATP）作用下，即ATP鑰匙開關(guān)處于合位，由信號系統(tǒng)給出開門使能信號，控制左門允許繼電器K01得電；在非ATP保護下，即ATP鑰匙開關(guān)處于分位，列車停車后，零速繼電器得電，列車觸發(fā)左門允許繼電器K01得電。圖8車門使能信號控制電路車輛在列車自動運行（ATO）模式下，信號系統(tǒng)控制繼電器K05得電，然后車門保持繼電器K03得電；在非ATO模式下，按壓開門按鈕S01，車門保持繼電器K03得電，生成列車開門指令，如圖9所示。圖9開門保持控制電路車門保持繼電器得電后，其常開觸點吸合后單節(jié)車車門開繼電器K23得電，然后再通過車鉤電氣盒送給其他節(jié)車的車門繼電器，如圖10所示。單節(jié)車車門繼電器得電后，將開門指令直接送到車門控制單元（EDCU），控制每個車門打開。圖10開門控制電路右側(cè)門打開控制原理與左側(cè)門相同。車門關(guān)閉控制原理與開門基本類似，只是繼電器動作相反：當(dāng)按壓關(guān)門按鈕S03（左門）、S04（右門）后，其常閉觸點斷開，車門保持繼電器失電，單節(jié)車車門繼電器失電，開門指令失效，關(guān)門指令生效，車門執(zhí)行關(guān)閉操作。故障分析1.問題描述某地鐵1號線A3型車5556車在中山公園上行方向出現(xiàn)整列車門不能打開（有開門使能信號，無微動開關(guān)跳閘、無故障信息），司機分別執(zhí)行S11打手動位、切除ATP開關(guān)、打零速旁路均無法開門；司機手動操作開門繼電器K03后車門打開，給正線運營造成晚點。2.原因分析車輛人員檢查后發(fā)現(xiàn)為關(guān)門按鈕S03發(fā)生故障，拆下S03按鈕發(fā)現(xiàn)開關(guān)斷腳，造成開關(guān)元件卡滯，使S03不能閉合。根據(jù)圖1和圖2，當(dāng)關(guān)門按鈕S03不導(dǎo)通時，將導(dǎo)致按壓開門按鈕時，左側(cè)開門保持繼電器K03不得電，從而導(dǎo)致車門不能打開。該按鈕為塑料材質(zhì)，按壓時兩側(cè)按鈕腳受力聯(lián)動開關(guān)元件動作，觀察按鈕腳的斷裂面較光滑，分析為按鈕頻繁受力而導(dǎo)致斷裂。3.潛在隱患目前列車上使用的幾乎全部為該型號的按鈕開關(guān)，日常運用過程中故障率較高，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)開關(guān)元件觸點不導(dǎo)通、接觸不良以及類似斷腳等故障。由于按鈕開關(guān)存在固有的不穩(wěn)定性，尤其是已使用一定年限的，且列車上按鈕開關(guān)出現(xiàn)不導(dǎo)通情況時有發(fā)生，定期更換按鈕開關(guān)或是對按鈕開關(guān)進行換型，不能從根本上杜絕潛在隱患。此外，對車門控制電路進一步分析發(fā)現(xiàn)，若其控制回路中的繼電器如K01、K03出現(xiàn)卡滯/觸點不導(dǎo)通等故障時，亦會導(dǎo)致類似整列車車門不能打開故障。且列車上繼電器出現(xiàn)卡滯、繼電器觸點接觸不良等故障時有發(fā)生。若在正線載客運營時，列車運行到站后整列車門不能打開，將會導(dǎo)致乘客不能正常上、下車，若再遇上車廂內(nèi)存在緊急情況如火災(zāi)等，將會對乘客安全和列車正常運營帶來極大影響。鑒于此，對車門控制電路進行改造勢在必行。（四）電路優(yōu)化設(shè)計要求1.軟件端設(shè)計要求軟件上提供了6種電路優(yōu)化方式：串并聯(lián)1、串并聯(lián)2、串并聯(lián)3、替換、短接、開路，如圖11所示，選手根據(jù)題目要求選擇合適的優(yōu)化方式，對上述問題電路進行優(yōu)化設(shè)計，（當(dāng)按鈕損壞或繼電器出現(xiàn)機械卡滯時也可以緊急打開左右車門）每種優(yōu)化方式可重復(fù)使用。注意：優(yōu)化設(shè)計的電路只在緊急情況下使用，設(shè)計時需考慮正常運營下反向竄電對此優(yōu)化電路的影響。圖11優(yōu)化方式選手在軟件端進行優(yōu)化操作步驟如下：選擇需要的優(yōu)化方式并正確填寫里面的內(nèi)容后點擊優(yōu)化方式右下角的“確認”按鈕進行確認；如果需要修改優(yōu)化方式，選手可點擊優(yōu)化方式左下角的“×”按鈕進行刪除；在提交考題之前需要對設(shè)計電路圖部分優(yōu)化設(shè)計后的電路原理圖進行截圖保存，保存到桌面“提交資料/控制電路優(yōu)化設(shè)計”文件夾下，要求截圖完整，字跡清晰，如圖12所示，并命名為“考題2控制電路優(yōu)化設(shè)計.png”；提交試卷需要點擊軟件右上角的“提交試題”按鈕進行試題提交；注意：切記試題一旦提交就不可撤回和再次編輯，請各位選手謹慎提交；軟件端具體操作步驟見桌面“提交資料”文件夾下的“控制電路優(yōu)化設(shè)計軟件使用說明書.pdf”。圖12考題2控制電路優(yōu)化設(shè)計2.紙質(zhì)端設(shè)計要求選手還需要在提供的紙質(zhì)試題最后面的紙質(zhì)答題卡上填寫出試題中用到的優(yōu)化方式；如圖13所示。起點和終點：表示需要連接到具體電路的位置，從提供的紙質(zhì)輔助資料“考題2電路元件和節(jié)點”中的元件節(jié)點編號欄中選擇；元件：從提供的紙質(zhì)輔助資料“電路優(yōu)化設(shè)計可選元件庫”和“考題2電路元件和節(jié)點”中選擇；除“替換”優(yōu)化方式中的元件1是從提供的紙質(zhì)輔助資料“考題2電路元件和節(jié)點”中的元件編號欄中選擇，其他優(yōu)化方式（包括“替換”優(yōu)化方式元件2）中所有的元件是從提供的紙質(zhì)輔助資料“電路優(yōu)化設(shè)計可選元件庫”中選擇，選擇合適的元件后，只需填寫元件名稱前列對應(yīng)的元件庫編號即可。在紙質(zhì)答題卡中，填寫的優(yōu)化方式中沒有用到的表格處可用“/”表示；圖13優(yōu)化方式紙質(zhì)答題卡示例答題卡場次號：______________