地鐵車輛CBTC系統(tǒng)車載信號常見故障分析探討

孫小偉

摘 要：隨著地鐵的普及，地鐵車輛CBTC系統(tǒng)在地鐵列車運行中的應(yīng)用也越來越廣泛，但是，在實際地鐵車輛CBTC系統(tǒng)運行的過程中，經(jīng)常出現(xiàn)系統(tǒng)車載信號故障，對地鐵車輛的運行也造成一定的影響，因此，針對系統(tǒng)車載信號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行。

關(guān)鍵詞：地鐵車輛；CBTC；車載信號；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，并對地鐵車輛進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，可以實現(xiàn)計算功能、定位功能、構(gòu)成閉塞功能、車地雙向通信功能等。

1 移動閉塞列車控制系統(tǒng)（CBTC）概述

1.1 移動閉塞列車控制系統(tǒng)的含義

IEEE在1999年將CBTC（移動閉塞列車控制系統(tǒng)）定義為："是一種連續(xù)自動列車控制系統(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)的車地數(shù)據(jù)通信，實現(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，移動閉塞列車控制系統(tǒng)由于采用無線通信、安全處理器和列車定位技術(shù)，具有易于互聯(lián)互通、調(diào)度指揮自動化、工程建設(shè)周期短、系統(tǒng)安全性高、通過能力大、軌旁設(shè)備少、可以實現(xiàn)移動閉塞以及系統(tǒng)兼容性和靈活性強(qiáng)等特點。

1.2 移動閉塞列車控制系統(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)用于實現(xiàn)列車運行調(diào)整，ATS的自動/人工設(shè)置進(jìn)路，列車的顯示、跟蹤和識別等；地面子系統(tǒng)是由一個設(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)測功能、提供線路參數(shù)和運行狀態(tài)功能等。

2地鐵車輛CBTC系統(tǒng)車載信號常見的故障

2.1 ATP冗余故障

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(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)生故障的時候，就會進(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，這樣就會成ATP冗余切換。

2.2 無線丟失故障

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(jìn)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(jìn)而會經(jīng)常導(dǎo)致列車晚點現(xiàn)象，從而降低列車運效率。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(jìn)而到底部分離AP點比較遠(yuǎn)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(jī)必須將兩端的激活時間控制在15s之內(nèi)。地面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)線損耗比較大，丟包率比較高，進(jìn)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，實踐證明，設(shè)備升級之后，地鐵車輛在運行的過程中ATP冗余故障的發(fā)生次數(shù)明顯減少，而且，在對設(shè)備軟件、技術(shù)升級之后ATP的冗余故障問題也得到了有效的解決。

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(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)無線通信丟失故障的處理措施

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

（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。

3.3 加強(qiáng)對設(shè)備的檢修和維護(hù)

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(jìn)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(qiáng)對設(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)的無線丟失故障發(fā)生率。

4 結(jié)語

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(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)運營，因此在以后的工作中要得到充分的重視。

參考文獻(xiàn)：

[1]董昱.區(qū)間信號與列車運行控制系統(tǒng)[M].北京：中國鐵道出版社， 2008.

[2]肖彥博.談城軌交通CBTC系統(tǒng)故障歸類及其設(shè)計應(yīng)對策略[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2011（03）.

[3]劉會明.CBTC系統(tǒng)工程設(shè)計中需注意的幾個問題[J].鐵路通信信號工程技術(shù)，2006（03）.