地鐵車輛CBTC系統(tǒng)車載信號(hào)常見故障分析探討

孫小偉

摘 要：隨著地鐵的普及，地鐵車輛CBTC系統(tǒng)在地鐵列車運(yùn)行中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，但是，在實(shí)際地鐵車輛CBTC系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)系統(tǒng)車載信號(hào)故障，對(duì)地鐵車輛的運(yùn)行也造成一定的影響，因此，針對(duì)系統(tǒng)車載信號(hào)常見的故障要采取有效的措施，這樣才能確保地鐵車輛能夠安全的運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：地鐵車輛；CBTC；車載信號(hào)；故障

引 言：在地鐵車輛控制系統(tǒng)發(fā)展中，CBTC系統(tǒng)已趨于信息化的發(fā)展，完全脫離了軌道電路的通信，并對(duì)地鐵車輛進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算功能、定位功能、構(gòu)成閉塞功能、車地雙向通信功能等。

1 移動(dòng)閉塞列車控制系統(tǒng)（CBTC）概述

1.1 移動(dòng)閉塞列車控制系統(tǒng)的含義

IEEE在1999年將CBTC（移動(dòng)閉塞列車控制系統(tǒng)）定義為："是一種連續(xù)自動(dòng)列車控制系統(tǒng)，利用高精度的不依賴于軌道電路列車定位，大容量、雙向連續(xù)的車地?cái)?shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)車載、地面的安全功能處理器"。與傳統(tǒng)基于軌道電路的列車控制系統(tǒng)相比，移動(dòng)閉塞列車控制系統(tǒng)由于采用無(wú)線通信、安全處理器和列車定位技術(shù)，具有易于互聯(lián)互通、調(diào)度指揮自動(dòng)化、工程建設(shè)周期短、系統(tǒng)安全性高、通過(guò)能力大、軌旁設(shè)備少、可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)閉塞以及系統(tǒng)兼容性和靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)。

1.2 移動(dòng)閉塞列車控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能

ATS子系統(tǒng)、地面子系統(tǒng)、車載子系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)通信子系統(tǒng)共同組成了CBTC系統(tǒng)。CBTC的ATS子系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行調(diào)整，ATS的自動(dòng)/人工設(shè)置進(jìn)路，列車的顯示、跟蹤和識(shí)別等；地面子系統(tǒng)是由一個(gè)設(shè)置在控制中心或軌旁的基于處理器的系統(tǒng)；車載子系統(tǒng)包括測(cè)速和定位傳感器以及智能控制器；設(shè)置在中心、軌旁及車上的數(shù)據(jù)通信子系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)地面與列車、地面與地面以及車載設(shè)備內(nèi)部的數(shù)據(jù)通信。CBTC系統(tǒng)的功能與系統(tǒng)配置有關(guān)，其基本功能如下：定位功能、計(jì)算功能、車地雙向通信功能、構(gòu)成閉塞功能、遠(yuǎn)程診斷和監(jiān)測(cè)功能、提供線路參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)功能等。

2地鐵車輛CBTC系統(tǒng)車載信號(hào)常見的故障

2.1 ATP冗余故障

ATP冗余指的是在兩個(gè)套車信號(hào)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(shí)候接管控制權(quán)，達(dá)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(huì)處于待機(jī)的狀態(tài)。當(dāng)頭端的車載控制單元發(fā)生故障的時(shí)候，就會(huì)進(jìn)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(wú)法進(jìn)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(dá)、應(yīng)答器，ITF或者機(jī)柜等其他模塊，這樣就會(huì)成ATP冗余切換。

2.2 無(wú)線丟失故障

無(wú)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(wú)線丟失故障產(chǎn)生之后，對(duì)列車的正常運(yùn)行產(chǎn)生一定的影響。發(fā)生該故障之后，列車的級(jí)別會(huì)相應(yīng)降低，由CTC級(jí)別降低到IXLC級(jí)別，列車本身會(huì)丟失定位而不能正常自己運(yùn)行，進(jìn)而造成緊急制動(dòng)剎車。除此之外，故障發(fā)生之后，級(jí)別降低，只能在RM模式之下行駛，時(shí)速只能控制在25km/h之內(nèi)，不能按照原來(lái)的速度行駛，進(jìn)而會(huì)經(jīng)常導(dǎo)致列車晚點(diǎn)現(xiàn)象，從而降低列車運(yùn)效率。無(wú)線丟失產(chǎn)生的原因是多種多樣的，其一，針對(duì)場(chǎng)地的不同，有研究表明無(wú)線丟失的故障發(fā)生最多的地點(diǎn)是地而站場(chǎng)，在某些站場(chǎng)附近，AP點(diǎn)比較少，進(jìn)而到底部分離AP點(diǎn)比較遠(yuǎn)的股道上的列車不能收到連續(xù)穩(wěn)定的無(wú)線信號(hào)，不能建立穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)連接而造成無(wú)線丟失。在折返車站附近也經(jīng)常發(fā)生無(wú)線丟失的情況，列車的折返對(duì)時(shí)間的要求比較嚴(yán)格，西門子公司對(duì)此也有嚴(yán)格的要求，要求司機(jī)必須將兩端的激活時(shí)間控制在15s之內(nèi)。地面站相對(duì)于底線站來(lái)說(shuō)，無(wú)線信號(hào)的干擾因素比較多，也較容易造成無(wú)線丟失，因此CBTC系統(tǒng)更適用于底下的線路；其二，針對(duì)不同的列車，經(jīng)常發(fā)生無(wú)線丟失故障的列車在兩個(gè)單元之間網(wǎng)線損耗比較大，丟包率比較高，進(jìn)而造成無(wú)線丟失；其三是無(wú)線貫通線接頭的分析，有很多列車在正常的行駛過(guò)程中，發(fā)生過(guò)很多次無(wú)線連接貫通線的接頭不緊密而導(dǎo)致無(wú)線丟失的情況，及時(shí)重啟ATP和無(wú)線單元也無(wú)法恢復(fù)正常。

3 地鐵車輛CBTC系統(tǒng)車載信號(hào)常見故障的處理措施

3.1 ATP冗余故障的處理措施

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(jìn)行不斷的升級(jí)，實(shí)踐證明，設(shè)備升級(jí)之后，地鐵車輛在運(yùn)行的過(guò)程中ATP冗余故障的發(fā)生次數(shù)明顯減少，而且，在對(duì)設(shè)備軟件、技術(shù)升級(jí)之后ATP的冗余故障問(wèn)題也得到了有效的解決。

如果地鐵車輛列車運(yùn)營(yíng)的過(guò)程中，正線發(fā)生冗余故障的話，由于此種情況的故障對(duì)列車運(yùn)行的功能不會(huì)造成一定的影響，針對(duì)這類故障可以等地鐵列車運(yùn)營(yíng)結(jié)束之后再對(duì)其故障進(jìn)行解決。如果ATP冗余發(fā)生切換之后的話，系統(tǒng)冗余將無(wú)法切換回故障端，這時(shí)要解決CBTC系統(tǒng)車載信號(hào)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(guò)以上對(duì)ATP冗余故障的處理之后，能夠有效的保證地鐵列車運(yùn)行的安全性。

3.2 控制系統(tǒng)無(wú)線通信丟失故障的處理措施

地鐵車輛CBTC系統(tǒng)車載信號(hào)丟失故障對(duì)列車的安全運(yùn)行會(huì)造成一定的影響，因此，加強(qiáng)對(duì)控制系統(tǒng)無(wú)線通信丟失故障的處理措施勢(shì)在必行。如果發(fā)生無(wú)線信號(hào)丟失故障的話，要重新啟動(dòng)無(wú)線單元，先檢查地鐵車輛無(wú)線單元的各個(gè)指示燈位顯示是否正常，同時(shí)要觀察CPU板、加密版、電源板等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，如果設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)異常的話，需要重新啟動(dòng)無(wú)線單元。無(wú)線單元的重啟步驟：

（1）將RCSCB斷路器板下，并將兩端的RCSCB斷開。

（2）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"system down"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(shí)要將ATPFS調(diào)整至正常位，持續(xù)150秒之后，無(wú)線單元以及車載設(shè)備等指示燈顯示正常，無(wú)線單元啟動(dòng)完畢。如果地鐵列車無(wú)線丟失故障發(fā)生沒(méi)有充足的時(shí)間去重啟無(wú)線單元的話，可以采取以下處理措施。

3.3 加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的檢修和維護(hù)

正常來(lái)說(shuō)，地鐵車輛CBTC系統(tǒng)的車載信號(hào)設(shè)備在運(yùn)行的過(guò)程中，由于無(wú)線檢測(cè)的芯片設(shè)計(jì)可能會(huì)造成無(wú)線丟失的故障，如，信號(hào)的相互干擾，當(dāng)造成無(wú)線信號(hào)丟失的情況下，必須要重啟設(shè)備才會(huì)讓系統(tǒng)進(jìn)入到正常工作狀態(tài)，而這都與設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)有這直接的聯(lián)系，因此，必須要加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的檢修和維護(hù)，這樣才能有效的降低地鐵車輛CBTC系統(tǒng)的無(wú)線丟失故障發(fā)生率。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，列車控制系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展方向是基于通信的移動(dòng)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(guò)運(yùn)營(yíng)初期過(guò)渡后，車載信號(hào)系統(tǒng)方面故障已摸索明朗，切實(shí)提高了司機(jī)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(yùn)營(yíng)，因此在以后的工作中要得到充分的重視。

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