CBTC車載子系統故障診斷研究狀況分析

蔣敏建 張娟娟

摘要：自從CBTC系統誕生，關于此系統的維護和故障診斷相關的研究和探索從未間斷。CBTC系統車載子系統作為保證列車安全運行的安全系統，對其維護方法和故障診斷方法的研究，在地鐵電氣設備中占據著首當其沖的地位。針對CBTC系統車載子系統的維護系統的研究也顯得尤為重要。本文主要分析車了載子系統故障診斷系統研究現狀，研究的意義以及發展的方向。

關鍵詞：CBTC系統；車載故障診斷；研究現狀；發展方向

一、地鐵信號系統的維護存在的問題

目前，針對地鐵信號系統的維護主要存在幾方面的問題。首先，留給設備維護的時間有限。地鐵車輛一般運行至夜晚十點中后開始回庫作業，凌晨四點左右組織出庫作業。除去維護人員請銷點（天窗作業點）所花費的時間，留給維護人員進行設備維護的時間不超過5小時。一條中型地鐵線路的車輛數約為20輛。因此，由于捉襟見肘的維護時間限制，維護人員對設備的維護基本處于外觀檢查和連接件的階段，很難針對設備的運行狀態對設備進行維護。這就不可避免的遺漏了對某些潛在設備故障的排查和檢修。其次，維護手段落后。對于設備電氣故障的維護，以事后修為主。設備性能方面的電氣故障發生后，由于沒有可靠的故障定位手段，一般會采取逐個部件排查的方式，對相關部件進行分散式的故障定位。對于設備的電氣性能下降導致的運營中斷或列車延誤等故障，通常會在正線發生多次后，才能定位故障部件并進行更換或維修。最后，維修人員素質良莠不齊。如前所述，我國地鐵的總里程數和建設速度都居世界前列，對于相關技術人員的需求也是逐年增加。中國地鐵發展的歷史不算太長，面對巨大的技術人員需求，我國針對地鐵設備維護的技術人員準備還不夠。這就不可避免的存在由于人技術本身素質導致的設備故障定位不準，設備維護不全面等問題。綜上所述：當前地鐵設備維護存在維修理念陳舊、故障定位機械，投入人力物力多、故障定位不準確、設備維護周期長以及設備維護效率低等缺點。

二、研究的意義

目前，主流信號廠商都已經實現了列車運行日志的在線存儲和報警信息記錄。車載系統日志分析是信號系統故障定位和維護分析的重要手段，其日志分為ATP、ATO、ITF等類別，實時存儲在車載記錄單元中。列車回庫后，維護人員需對列車運行日志進行下載和解析，結合報警信息對特定日志進行分析，可以基本實現故障的分析與定位。但是，日志的信息太過龐大，每列車每天的數據量多達數百兆。以目前地鐵維修人員的人力資源和人員素質而言，僅能實現對出現故障的列車進行日志下載與分析，且人工分析嚴重依賴個人的經驗和細致程度。

列車運行數據文件中，隱含了列車運行相關設備的各種功能相關的信息。如果能對列車日常運行的大量數據進行智能處理與分析，提取出其中的規律，可以有效的識別故障部件。對車載設備運行日志的分析，也可以預測設備性能的下降，對系統的潛在故障進行預測。

三、研究現狀

自從CBTC系統誕生，關于此系統的維護和故障診斷相關的研究和探索從未間斷。CBTC系統作為保證列車安全運行的一套安全系統，對其維護方法和故障診斷方法的研究，在地鐵電氣設備中占據著首當其沖的地位。目前，針對信號系統的維護和故障診斷系統的研究主要集中在國鐵信號系統方面。針對車載子系統的維護和故障診斷系統研究主要針對車載ATP系統。

ATP的維護是確保列車運行的基礎。為了列車正常的運行，必須通過對列車運行數據，主要是故障數據和文件的分析，找出列控設備故障，完善設備。提出使用PCSAM軟件下載ATP的運行數據，通過PCSAM軟件對運行數據進行解析后進行故障分析。PCSAM具有日志比較快捷，操作相對簡單的優點。使用PCSAM工具進行日志分析和故障定位相對比較直觀，能夠在一定范圍和時間內找到故障所在。在一定程度給ATP設備維護人員在設備維護時帶來了便捷。但是此工具也存在著一定的局限性，比如分析耗時較多，分析過程不直觀。

目前故障診斷還采用了高速列車故障診斷系統的概念，構建了高速列車故障診斷系統的結構，對高速列車故障診斷的方法進行了探索。其實現故障診斷的方法是通過加入獨立于車載系統之外的傳感器和處理單元實現的，ATO、ATP僅作為故障診斷的參考系統，沒有被納入故障診斷的范圍。此方法的缺陷在于：增加大量的傳感器進行狀態采集，使得投資成本變高，車載系統機柜中可利用的空間有限，傳感器的安裝難度較大；ATP、ATO作為列車運行控制的核心子系統沒有被納入故障診斷范圍，一方面忽略了核心系統故障診斷的重要性，另一方面錯失了通過ATO、ATP系統所記錄的列車運行日志分析和診斷故障的可能性。

絕大多數故障診斷系統以鐵路綜合電務監督系統為基礎進行信號系統的運行狀態監督。綜合信號系統的業務數據和設備運行信息進行車地信息的閉環檢查。該系統特點為：主要面向地面設備，通過對采集到的數據進行合理性檢查，找到邏輯處理方面的錯誤。對設備運行信息的獲取沒有進行明確的說明。未從系統設備運行邏輯層面對車載設備進行監督，對地面設備的故障預警也未過多涉及。

四、發展方向

地鐵信號設備自身配備的維護支持系統目前僅能實現狀態的記錄與下載，并無日志智能分析和預警功能。國鐵信號系統由于其統一的功能與接口定義，在數據的分析與維護方面相對地鐵較為先進，但也未實現故障的預警與主動維護。目前CBTC車載子系統故障診斷研究系統的發展方向：

（1）設備狀態的監督與預警可以實現從“故障修”到“狀態修”的轉變。

（2）從根本上改變了信號系統維護工作的模式，把維護工作從被動的定期檢修和故障后檢修擴展到對潛在故障的提前識別，提前預警，主動干預。試點成功后，可制定標準的數據維護接口，作為新建線路維護系統的標準設備應用，具有較高的社會效益和經濟效益。

（3）當前設備主要功能為故障的分析與定位，并未關注維修能夠促使設備維修理念從原先機械的“故障修”到“狀態修”、“事前修”的轉變；能夠實時地記錄和分析設備狀態，快速精確地定位設備故障；能夠縮短設備維護周期和提高設備維護效率；能夠達到“減員”、“增效”的新時期下的地鐵運營理念。

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