GZ028 軌道車(chē)輛技術(shù)賽項(xiàng)正式賽卷3-4 控制電路優(yōu)化設(shè)計(jì)競(jìng)賽任務(wù)書(shū) -A卷-2023年全國(guó)職業(yè)院校技能大賽賽項(xiàng)正式賽卷

2023年全國(guó)職業(yè)院校技能大賽“軌道車(chē)輛技術(shù)”賽項(xiàng)競(jìng)賽模塊3：子任務(wù)3-4控制電路優(yōu)化設(shè)計(jì)競(jìng)賽任務(wù)書(shū)2023年全國(guó)職業(yè)院校技能大賽“軌道車(chē)輛技術(shù)”賽項(xiàng)競(jìng)賽模塊3：子任務(wù)3-4控制電路優(yōu)化設(shè)計(jì)競(jìng)賽任務(wù)書(shū)A卷場(chǎng)次號(hào)：_______________工位：_______________場(chǎng)次號(hào)處填寫(xiě)“C1、C2、C3”，例如：C3工位處填寫(xiě)“兩位數(shù)的工位號(hào)+已確認(rèn)”，例如：01已確認(rèn)2023年全國(guó)職業(yè)院校技能大賽“軌道車(chē)輛技術(shù)”賽項(xiàng)競(jìng)賽模塊3：子任務(wù)3-4控制電路優(yōu)化設(shè)計(jì)競(jìng)賽任務(wù)書(shū)注意事項(xiàng)：示意，更換任務(wù)書(shū)。并且提請(qǐng)賽項(xiàng)執(zhí)委會(huì)進(jìn)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(shí)別性的標(biāo)記。一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，競(jìng)賽試卷和作廢，比賽按零分處理，并且提請(qǐng)賽項(xiàng)執(zhí)委會(huì)進(jìn)行處罰。（）競(jìng)賽任務(wù)書(shū)、競(jìng)賽工具、競(jìng)賽器材及競(jìng)賽材料等不得帶進(jìn)行處罰。不予任何延時(shí)。（）競(jìng)賽過(guò)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(jìng)賽過(guò)程中，參賽選手如有舞弊、不服從裁判判決、擾亂賽場(chǎng)秩序?yàn)榱惴?。特別注意：“提交資料/控制電路優(yōu)化設(shè)計(jì)”一、控制電路優(yōu)化設(shè)計(jì)考題1（100分）（一）故障現(xiàn)象描述某地鐵車(chē)輛開(kāi)關(guān)門(mén)操作采用司機(jī)手動(dòng)控制方式，但在開(kāi)門(mén)狀態(tài)下，司機(jī)斷開(kāi)司機(jī)臺(tái)主鑰匙一段時(shí)間（約5S以上），再次閉合時(shí)，發(fā)現(xiàn)列車(chē)客室車(chē)門(mén)存在無(wú)法保持開(kāi)門(mén)狀態(tài)而自行關(guān)閉的問(wèn)題，給地鐵運(yùn)營(yíng)及維修生產(chǎn)帶來(lái)不良影響。（二）客室車(chē)門(mén)控制電路介紹1.司機(jī)室激活電路列車(chē)蓄電池投入，且列車(chē)已上電，DC110V非永久母線(xiàn)得電，閉合司機(jī)臺(tái)主鑰匙（Key）后，相關(guān)繼電器得電。圖1司機(jī)室激活電路開(kāi)左門(mén)電路04S01自鎖旋鈕為列車(chē)運(yùn)行模式選擇開(kāi)關(guān)，閉合時(shí)，列車(chē)運(yùn)行模式為URM模式；斷開(kāi)時(shí)，列車(chē)運(yùn)行在ATP模式；默認(rèn)列車(chē)運(yùn)行在URM模式；當(dāng)列車(chē)處于零速時(shí)，零速監(jiān)控繼電器02K11得電，這里使用S01自鎖旋鈕模擬列車(chē)零速信號(hào)，當(dāng)S01自鎖旋鈕閉合后則表示列車(chē)處于零速狀態(tài)；08K01為左側(cè)門(mén)使能繼電器；S02為開(kāi)左門(mén)按鈕。圖2開(kāi)左門(mén)電路開(kāi)左門(mén)保持電路08K03為開(kāi)門(mén)保持繼電器，當(dāng)開(kāi)門(mén)保持繼電器O8KO3得電并保持時(shí),左側(cè)車(chē)門(mén)保持常開(kāi)狀態(tài)；當(dāng)O8KO3失電時(shí),左側(cè)車(chē)門(mén)就會(huì)關(guān)閉。圖3開(kāi)左門(mén)保持電路經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，在客室車(chē)門(mén)打開(kāi)狀態(tài)下，司機(jī)斷開(kāi)主鑰匙開(kāi)關(guān)后又立即閉合則客室車(chē)門(mén)依舊處于保持打開(kāi)的狀態(tài)；但是當(dāng)司機(jī)斷開(kāi)主鑰匙開(kāi)關(guān)的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)（約5S以上），再次閉合主鑰匙開(kāi)關(guān)時(shí)，客室車(chē)門(mén)則無(wú)法保持打開(kāi)狀態(tài)而自動(dòng)關(guān)閉。經(jīng)大量測(cè)試分析后，需要對(duì)開(kāi)左門(mén)保持電路80101支路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，如圖4所示，圖中方框表示此處需要優(yōu)化；請(qǐng)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(kāi)路（優(yōu)化方式介紹見(jiàn)“（三）電路優(yōu)化設(shè)計(jì)要求”），對(duì)“開(kāi)左門(mén)保持電路”進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，解決“列車(chē)到站車(chē)門(mén)在開(kāi)門(mén)狀態(tài)下，司機(jī)斷開(kāi)司機(jī)臺(tái)主鑰匙一段時(shí)間（約5S以上），再次閉合時(shí)，列車(chē)客室車(chē)門(mén)無(wú)法保持開(kāi)門(mén)狀態(tài)而自行關(guān)閉”的問(wèn)題，使列車(chē)到站車(chē)門(mén)打開(kāi)后，無(wú)論司機(jī)如何操作司機(jī)臺(tái)主鑰匙，車(chē)門(mén)依舊保持打開(kāi)狀態(tài)。圖4優(yōu)化設(shè)計(jì)開(kāi)左門(mén)保持電路（三）電路優(yōu)化設(shè)計(jì)要求1.軟件端設(shè)計(jì)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(kāi)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(duì)上述問(wèn)題電路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，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(jìn)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(xiě)里面的內(nèi)容后點(diǎn)擊優(yōu)化方式右下角的“確認(rèn)”按鈕進(jìn)行確認(rèn)；如果需要修改優(yōu)化方式，選手可點(diǎn)擊優(yōu)化方式左下角的“×”按鈕進(jìn)行刪除；在提交考題之前需要對(duì)設(shè)計(jì)電路圖部分優(yōu)化設(shè)計(jì)后的電路原理圖進(jìn)行截圖保存，保存到桌面“提交資料/控制電路優(yōu)化設(shè)計(jì)”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(jì).png”；提交試卷需要點(diǎn)擊軟件右上角的“提交試題”按鈕進(jìn)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(qǐng)各位選手謹(jǐn)慎提交；軟件端具體操作步驟見(jiàn)桌面“提交資料”文件夾下的“控制電路優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件使用說(shuō)明書(shū).pdf”。圖6考題1控制電路優(yōu)化設(shè)計(jì)2.紙質(zhì)端設(shè)計(jì)要求選手還需要在提供的紙質(zhì)任務(wù)書(shū)最后面的紙質(zhì)答題卡上填寫(xiě)出試題中用到的優(yōu)化方式；如圖7所示。起點(diǎn)和終點(diǎn)：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(diǎn)”中的元件節(jié)點(diǎn)編號(hào)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(jì)可選元件庫(kù)”和“考題1電路元件和節(jié)點(diǎn)”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(diǎn)”中的元件編號(hào)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(jì)可選元件庫(kù)”中選擇，選擇合適的元件后，只需填寫(xiě)元件名稱(chēng)對(duì)應(yīng)前列的元件庫(kù)編號(hào)即可。在紙質(zhì)答題卡中，填寫(xiě)的優(yōu)化方式中沒(méi)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(jì)考題2（100分）引言地鐵車(chē)輛因其載客量大、污染小、運(yùn)輸正點(diǎn)保證率高等特點(diǎn)，為人們的工作和生活提供了舒適的出行方式。對(duì)于地鐵列車(chē)的運(yùn)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(chē)門(mén)是地鐵車(chē)輛至關(guān)重要的部件，不僅數(shù)量多，而且操作頻繁。車(chē)門(mén)的控制若在設(shè)計(jì)上不夠安全可靠，將會(huì)給正線(xiàn)運(yùn)行帶來(lái)較大風(fēng)險(xiǎn)，甚至直接危害乘客的人身安全。地鐵客室車(chē)門(mén)控制原理以地鐵客室車(chē)門(mén)左側(cè)車(chē)門(mén)為例，車(chē)門(mén)打開(kāi)控制原理如圖8所示，在列車(chē)自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)（ATP）作用下，即ATP鑰匙開(kāi)關(guān)處于合位，由信號(hào)系統(tǒng)給出開(kāi)門(mén)使能信號(hào)，控制左門(mén)允許繼電器K01得電；在非ATP保護(hù)下，即ATP鑰匙開(kāi)關(guān)處于分位，列車(chē)停車(chē)后，零速繼電器得電，列車(chē)觸發(fā)左門(mén)允許繼電器K01得電。圖8車(chē)門(mén)使能信號(hào)控制電路車(chē)輛在列車(chē)自動(dòng)運(yùn)行（ATO）模式下，信號(hào)系統(tǒng)控制繼電器K05得電，然后車(chē)門(mén)保持繼電器K03得電；在非ATO模式下，按壓開(kāi)門(mén)按鈕S01，車(chē)門(mén)保持繼電器K03得電，生成列車(chē)開(kāi)門(mén)指令，如圖9所示。圖9開(kāi)門(mén)保持控制電路車(chē)門(mén)保持繼電器得電后，其常開(kāi)觸點(diǎn)吸合后單節(jié)車(chē)車(chē)門(mén)開(kāi)繼電器K23得電，然后再通過(guò)車(chē)鉤電氣盒送給其他節(jié)車(chē)的車(chē)門(mén)繼電器，如圖10所示。單節(jié)車(chē)車(chē)門(mén)繼電器得電后，將開(kāi)門(mén)指令直接送到車(chē)門(mén)控制單元（EDCU），控制每個(gè)車(chē)門(mén)打開(kāi)。圖10開(kāi)門(mén)控制電路右側(cè)門(mén)打開(kāi)控制原理與左側(cè)門(mén)相同。車(chē)門(mén)關(guān)閉控制原理與開(kāi)門(mén)基本類(lèi)似，只是繼電器動(dòng)作相反：當(dāng)按壓關(guān)門(mén)按鈕S03（左門(mén)）、S04（右門(mén)）后，其常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，車(chē)門(mén)保持繼電器失電，單節(jié)車(chē)車(chē)門(mén)繼電器失電，開(kāi)門(mén)指令失效，關(guān)門(mén)指令生效，車(chē)門(mén)執(zhí)行關(guān)閉操作。故障分析1.問(wèn)題描述某地鐵1號(hào)線(xiàn)A3型車(chē)5556車(chē)在中山公園上行方向出現(xiàn)整列車(chē)門(mén)不能打開(kāi)（有開(kāi)門(mén)使能信號(hào)，無(wú)微動(dòng)開(kāi)關(guān)跳閘、無(wú)故障信息），司機(jī)分別執(zhí)行S11打手動(dòng)位、切除ATP開(kāi)關(guān)、打零速旁路均無(wú)法開(kāi)門(mén)；司機(jī)手動(dòng)操作開(kāi)門(mén)繼電器K03后車(chē)門(mén)打開(kāi)，給正線(xiàn)運(yùn)營(yíng)造成晚點(diǎn)。2.原因分析車(chē)輛人員檢查后發(fā)現(xiàn)為關(guān)門(mén)按鈕S03發(fā)生故障，拆下S03按鈕發(fā)現(xiàn)開(kāi)關(guān)斷腳，造成開(kāi)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(mén)按鈕S03不導(dǎo)通時(shí)，將導(dǎo)致按壓開(kāi)門(mén)按鈕時(shí)，左側(cè)開(kāi)門(mén)保持繼電器K03不得電，從而導(dǎo)致車(chē)門(mén)不能打開(kāi)。該按鈕為塑料材質(zhì)，按壓時(shí)兩側(cè)按鈕腳受力聯(lián)動(dòng)開(kāi)關(guān)元件動(dòng)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(chē)上使用的幾乎全部為該型號(hào)的按鈕開(kāi)關(guān)，日常運(yùn)用過(guò)程中故障率較高，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)開(kāi)關(guān)元件觸點(diǎn)不導(dǎo)通、接觸不良以及類(lèi)似斷腳等故障。由于按鈕開(kāi)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(chē)上按鈕開(kāi)關(guān)出現(xiàn)不導(dǎo)通情況時(shí)有發(fā)生，定期更換按鈕開(kāi)關(guān)或是對(duì)按鈕開(kāi)關(guān)進(jìn)行換型，不能從根本上杜絕潛在隱患。此外，對(duì)車(chē)門(mén)控制電路進(jìn)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(diǎn)不導(dǎo)通等故障時(shí)，亦會(huì)導(dǎo)致類(lèi)似整列車(chē)車(chē)門(mén)不能打開(kāi)故障。且列車(chē)上繼電器出現(xiàn)卡滯、繼電器觸點(diǎn)接觸不良等故障時(shí)有發(fā)生。若在正線(xiàn)載客運(yùn)營(yíng)時(shí)，列車(chē)運(yùn)行到站后整列車(chē)門(mén)不能打開(kāi)，將會(huì)導(dǎo)致乘客不能正常上、下車(chē)，若再遇上車(chē)廂內(nèi)存在緊急情況如火災(zāi)等，將會(huì)對(duì)乘客安全和列車(chē)正常運(yùn)營(yíng)帶來(lái)極大影響。鑒于此，對(duì)車(chē)門(mén)控制電路進(jìn)行改造勢(shì)在必行。（四）電路優(yōu)化設(shè)計(jì)要求1.軟件端設(shè)計(jì)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(kāi)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(duì)上述問(wèn)題電路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，（當(dāng)按鈕損壞或繼電器出現(xiàn)機(jī)械卡滯時(shí)也可以緊急打開(kāi)左右車(chē)門(mén)）每種優(yōu)化方式可重復(fù)使用。注意：優(yōu)化設(shè)計(jì)的電路只在緊急情況下使用，設(shè)計(jì)時(shí)需考慮正常運(yùn)營(yíng)下反向竄電對(duì)此優(yōu)化電路的影響。圖11優(yōu)化方式選手在軟件端進(jìn)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(xiě)里面的內(nèi)容后點(diǎn)擊優(yōu)化方式右下角的“確認(rèn)”按鈕進(jìn)行確認(rèn)；如果需要修改優(yōu)化方式，選手可點(diǎn)擊優(yōu)化方式左下角的“×”按鈕進(jìn)行刪除；在提交考題之前需要對(duì)設(shè)計(jì)電路圖部分優(yōu)化設(shè)計(jì)后的電路原理圖進(jìn)行截圖保存，保存到桌面“提交資料/控制電路優(yōu)化設(shè)計(jì)”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(jì).png”；提交試卷需要點(diǎn)擊軟件右上角的“提交試題”按鈕進(jìn)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(qǐng)各位選手謹(jǐn)慎提交；軟件端具體操作步驟見(jiàn)桌面“提交資料”文件夾下的“控制電路優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件使用說(shuō)明書(shū).pdf”。圖12考題2控制電路優(yōu)化設(shè)計(jì)2.紙質(zhì)端設(shè)計(jì)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(xiě)出試題中用到的優(yōu)化方式；如圖13所示。起點(diǎn)和終點(diǎn)：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(diǎn)”中的元件節(jié)點(diǎn)編號(hào)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(jì)可選元件庫(kù)”和“考題2電路元件和節(jié)點(diǎn)”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(diǎn)”中的元件編號(hào)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(jì)可選元件庫(kù)”中選擇，選擇合適的元件后，只需填寫(xiě)元件名稱(chēng)前列對(duì)應(yīng)的元件庫(kù)編號(hào)即可。在紙質(zhì)答題卡中，填寫(xiě)的優(yōu)化方式中沒(méi)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(chǎng)次號(hào)：______________