地鐵車輛CBTC系統(tǒng)車載信號常見故障探析

鄭劍鋒

【摘 要】 近年來，隨著相關(guān)檢修規(guī)程的不斷完善和專業(yè)經(jīng)驗的逐步積累，目前地鐵車輛故障數(shù)量都處于可控范圍之內(nèi)，這也為新線的建設(shè)和順利開通提供了有利的條件。但是依舊不可否認(rèn)的存在著很多的問題，基于此，本文就將對地鐵車輛CBTC系統(tǒng)車載信號常見故障以及相應(yīng)的處理措施進行分析探討

【關(guān)鍵詞】 地鐵車輛；CBTC；車載信號；故障

1、概述

地鐵CBTC系統(tǒng)要求不依靠軌道電路向列控車載設(shè)備傳遞信息，利用通信技術(shù)實現(xiàn)“車地通信”并實時地傳遞“列車定位”信息。通過車載設(shè)備、軌旁通信設(shè)備實現(xiàn)列車與車站或控制中心之間的信息交換，完成速度控制。系統(tǒng)通過建立車地之間連續(xù)、雙向、高速的通信，使列車命令和狀態(tài)可以在車輛和地面之間進行實時可靠的交換，并確定列車的準(zhǔn)確位置及列車間的相對距離，保證列車的安全間隔。因此，CBTC對無線傳輸?shù)南到y(tǒng)容量、穩(wěn)定性、抗干擾能力以及高速移動下的切換等都有較高的要求，目前從寬帶技術(shù)的角度出發(fā)，GSM-R、WLAN、漏泄同軸電纜、裂縫波導(dǎo)管、WiMax等技術(shù)都可以提供CBTC系統(tǒng)中相應(yīng)的無線數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，但這些技術(shù)本身的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)成熟度、系統(tǒng)應(yīng)用經(jīng)驗和整個產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展以及部署成本等決定了它們能否最終廣范應(yīng)用到地鐵CBTC系統(tǒng)中。

在CBTC下的列車定位在該系統(tǒng)中只能達到虛擬區(qū)段，即定位到30m（站臺區(qū)段）～250m（區(qū)間區(qū)段）的范圍，并將列車的移動在人機界面上仍然按照準(zhǔn)移動閉塞的方式映射為逐段跳變，這種延續(xù)準(zhǔn)移動閉塞下的列車定位的設(shè)計思路并未完全利用連續(xù)通信的特點，實時傳輸列車的精確位置并在系統(tǒng)中定位，它與完全意義上的移動閉塞仍有區(qū)別。因為在這種模式下ATS已經(jīng)得到了每列車的具體位置信息，此時的系統(tǒng)內(nèi)部列車定位應(yīng)以實際列車發(fā)送的位置信息為準(zhǔn)，精確地對應(yīng)到軌道拓?fù)鋱D上具體的某一點，而不應(yīng)仍然定位到某個區(qū)段。同時，在實際應(yīng)用中，大范圍或長時間的系統(tǒng)故障后往往不能準(zhǔn)確地重新定位列車也是該系統(tǒng)的局限，還有待于進一步改進。

2、地鐵車輛CBTC系統(tǒng)車載信號常見故障分析

2.1、ATP冗余

ATP冗余指的是在兩個套車信號設(shè)備分別分布在列車的兩端A車上面，這兩輛車載設(shè)備互為冗余，就是尾端的車載控制單元在頭端車載單元發(fā)生故障的時候接管控制權(quán)，達到控制列車形式的目的。ATP冗余的狀況主要表現(xiàn)為當(dāng)頭端的OBCT激活之后，尾端的OBTC就會處于待機的狀態(tài)。當(dāng)頭端的車載控制單元發(fā)生故障的時候，就會進行冗余切換。還有一種情況是當(dāng)頭端的OBTC激活之后，尾端的OBTC處于一種關(guān)閉或者故障的情況之下，這樣就無法進行冗余切換。最后一種狀況是頭端的OB-TC處于關(guān)閉或者故障的情況之下，尾端的OBTC激活，這種情況就是完成冗余切換。ATP冗余產(chǎn)生的主要原因在于某些模塊發(fā)生故障導(dǎo)致前后兩端的車載單元不能正常切換，比如雷達、應(yīng)答器，ITF或者機柜等其他模塊，這樣就會成ATP冗余切換。在發(fā)生冗余切換之后，有關(guān)的公司對相關(guān)的數(shù)據(jù)進行了分析，分析發(fā)現(xiàn)在列車運行的過程當(dāng)中，接頭不緊密，貫通線不長，進而造成了ATP冗余現(xiàn)象。

2.2、無線丟失

無線丟失也是CBTC系統(tǒng)之中比較常見的故障，發(fā)生的頻率很高。無線丟失故障產(chǎn)生之后，對列車的正常運行產(chǎn)生一定的影響。發(fā)生該故障之后，列車的級別會相應(yīng)降低，由CTC級別降低到IXLC級別，列車本身會丟失定位而不能正常自己運行，進而造成緊急制動剎車。除此之外，故障發(fā)生之后，級別降低，只能在RM模式之下行駛，時速只能控制在25km/h之內(nèi)，不能按照原來的速度行駛，進而會經(jīng)常導(dǎo)致列車晚點現(xiàn)象，人人降低列車運效率。無線丟失產(chǎn)生的原因是多種多樣的，其一，針對場地的不同，有研究表明無線丟失的故障發(fā)生最多的地點是地而站場，在某些站場附近，AP點比較少，進而到底部分離AP點比較遠的股道上的列車不能收到連續(xù)穩(wěn)定的無線信號，不能建立穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)連接而造成無線丟失。在折返車站附近也經(jīng)常發(fā)生無線丟失的情況，列車的折返對時間的要求比較嚴(yán)格，西門子公司對此也有嚴(yán)格的要求，要求司機必須將兩端的激活時間控制在巧、之內(nèi)。地而站相對于底線站來說，無線信號的干擾因素比較多，也較容易造成無線丟失，因此CBTC系統(tǒng)更適用于底下的線路；其二，針對不同的列車，經(jīng)常發(fā)生無線丟失故障的列車在兩個單元之間網(wǎng)線損耗比較人，丟包率比較高，進而造成無線丟失；其三是無線貫通線接頭的分析，有很多列車在正常的行駛過程中，發(fā)生過很多次無線連接貫通線的接頭不緊密而導(dǎo)致無線丟失的情況，及時重啟ATP和無線單元也無法恢復(fù)正常。

3、地鐵車輛CBTC系統(tǒng)車載信號常見故障處理措施

3.1、ATP冗余故障的處理

要徹底解決ATP冗余故障的話，必須要在設(shè)備軟件、技術(shù)上進行不斷的升級。如果地鐵車輛列車運營的過程中，正線發(fā)生冗余故障的話，由于此種情況的故障對列車運行的功能不會造成一定的影響，針對這類故障可以等地鐵列車運營結(jié)束之后再對其故障進行解決。如果ATP冗余發(fā)生切換之后的話，系統(tǒng)冗余將無法切換回故障端，這時要解決CBTC系統(tǒng)車載信號故障的話，應(yīng)該重新起到列車駕駛室兩端的ATP系統(tǒng)設(shè)備，并將ATP開關(guān)切除既可有效的解決這類故障，通過以上對ATP冗余故障的處理之后，能夠有效的保證地鐵列車運行的安全性。

3.2、控制系統(tǒng)無線通信丟失故障

將RCSCB斷路器板下，并將兩端的RCSCB斷開；將ATPFS的任意一端調(diào)整到故障位，持續(xù)30秒之后顯示屏上的“systemdown”消失，然后再將RCSCB斷路器合上，恢復(fù)地鐵車輛兩端的RCSCB，同時要將ATPFS調(diào)整至正常位，持續(xù)150秒之后，無線單元以及車載設(shè)備等指示燈顯示正常，無線單元啟動完畢。如果地鐵列車無線丟失故障發(fā)生沒有充足的時間去重啟無線單元的話，可以采取以下處理措施。在保證能夠滿足地鐵車輛前端以及尾端的ATP系統(tǒng)沒有冗余以及另一端的無線單元正常運行的基礎(chǔ)上，可以打下RCSCB、ATPFS、ATOCB等，故障發(fā)生之后可以采用地鐵車輛另一端正常的無線單元工作，并將地鐵車輛提升至CTC運行模式，從而有效的對無線丟失故障進行有效的處理，確保地鐵列車的安全運行。

3.3、加強對設(shè)備的檢修和維護

正常來說，地鐵車輛CBTC系統(tǒng)的車載信號設(shè)備在運行的過程中，由于無線檢測的芯片設(shè)計可能會造成無線丟失的故障，如，信號的相互干擾，當(dāng)造成無線信號丟失的情況下，必須要重啟設(shè)備才會讓系統(tǒng)進入到正常工作狀態(tài)，而這都與設(shè)備的運行狀態(tài)有這直接的聯(lián)系，因此，必須要加強對設(shè)備的檢修和維護，這樣才能有效的降低地鐵車輛CBTC系統(tǒng)的無線丟失故障發(fā)生率。

總言之，列車控制系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展方向是基于通信的移動閉塞列車控制系統(tǒng)，也就是CBTC系統(tǒng)，而在以往的工作中，通過運營初期過渡后，車載信號系統(tǒng)方面故障已摸索明朗，切實提高了司機處理故障的效率，更有利保障城市軌道交通高效、安全、優(yōu)質(zhì)的服務(wù)運營，因此在以后的工作中要得到充分的重視。

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