单位文秘网 2021-10-24 08:12:04 点击: 次
摘 要:移动闭塞列车控制系统的故障问题随着地铁的普及也受到越来越多的关注。文章以深圳地铁CBTC系统为研究对象,首先简单介绍了移动闭塞列车控制系统(CBTC),进而提出了ATP冗余和无线丢失故障的原因及处理措施,通过分析研究从而为以后相关方面的研究提供理论依据。
关键词:地铁车辆;CBTC系统;故障
1 移动闭塞列车控制系统(CBTC)简介
1.1 移动闭塞列车控制系统的定义
IEEE在1999年将CBTC(移动闭塞列车控制系统)定义为:“是一种连续自动列车控制系统,利用高精度的不依赖于轨道电路列车定位,大容量、双向连续的车地数据通信,实现车载、地面的安全功能处理器”。与传统基于轨道电路的列车控制系统相比,移动闭塞列车控制系统由于采用无线通信、安全处理器和列车定位技术,具有易于互联互通、调度指挥自动化、工程建设周期短、系统安全性高、通过能力大、轨旁设备少、可以实现移动闭塞以及系统兼容性和灵活性强等特点。
1.2 移动闭塞列车控制系统的结构和功能
ATS子系统、地面子系统、车载子系统以及数据通信子系统共同组成了CBTC系统。CBTC的ATS子系统用于实现列车运行调整,ATS的自动/人工设置进路,列车的显示、跟踪和识别等;地面子系统是由一个设置在控制中心或轨旁的基于处理器的系统;车载子系统包括测速和定位传感器以及智能控制器;设置在中心、轨旁及车上的数据通信子系统能够实现地面与列车、地面与地面以及车载设备内部的数据通信。CBTC系统的功能与系统配置有关,其基本功能如下:定位功能、计算功能、车地双向通信功能、构成闭塞功能、远程诊断和监测功能、提供线路参数和运行状态功能等。
2 ATP冗余原因及处理
2.1 ATP冗余简介
一列车上有2套主要分布在列车两端A车上的车载信号设备,对于这2套车载设备,尾端车载控制单元能够在前端OBCU设备故障的情况下接管控制权,两者互为冗余。在IXLC级别以及CTC级别下车载信号系统冗余可以正常运用,但是故障端无法使用ITC级别。对于列车自动驾驶模式、ATP监督人工驾驶模式、限制人工驾驶模式的选择没有影响,所有操作流程均与无冗余功能时相同。
2.2 ATP冗余原因及统计
深圳地铁1号线从2010年3月17日-2010年9月17日的ATP冗余统计如表1所示。导致ATP冗余的原因有测速电机、雷达、无线或机柜、ITF到HMI的通信连接以及应答器故障等。冗余发生切换之后,分析故障数据,发现某些列车的贯通线较短,在运行过程中接头松动,造成了ATP冗余切换。
2.3 ATP冗余处理方法
设备供应商西门子公司在5月份升级了列车OBCU所有的设备软件,大幅减少了ATP冗余的发生次数,ATP冗余问题得到了根本上的解决。如果正线运营发生冗余后,由于所有功能不受影响,可以等到列车运营结束回库后再解决。冗余发生切换之后,将无法切换回故障端,这时重启驾驶室两端ATP并切除ATP开关即可。
3 无线丢失故障分析和处理方法
3.1 无线丢失故障原因及统计
移动闭塞列车控制系统常见的故障之一是无线丢失,发生频率较高。该发生该故障后,列车级别降低,由CTC级别降到IXLC级别,无线图标在HMI上显示出打叉(故障)信息,在这种情况下会导致列车丢失定位,从而造成紧急制动。列车由CTC级别降到IXLC级别后,只能启用RM模式驾驶,限速25 km/h以内,对正线运营有一定的影响,会造成列车晚点。
深圳地铁1号线从2010年3月17日-2010年10月17日共发生无线丢失115次,造成晚点26次,无线丢失统计数据如下表2所示。
我们从表2可以看出,故障次数随着列车的运营逐渐减少,并且故障基本上在控制范围之内。
3.2 出现故障原因及应对措施
发生无线丢失故障的原因有很多,从发生故障站场的方面来分析:(1)无线丢失故障较多地面站场,由于无线信号本身的不稳定性,设备在进行状态检查时可能是正常情况,但是出库后仍然可能出现网络连接中断故障。对于这种情况来说,可以采取统计无线丢失的规律,看故障列车都从哪些股道开出的;对早晚出入库的列车设备加强检查,从无线信号较弱股道开出的列车应重点跟踪;讨论车站内AP点设置的最佳数量。(2)折返车站,无线丢失故障可能会受列车折返的影响,折返后换端需有时间要求,两端的激活时间间隔德国西门子公司建议应在15s以上,列车司机应严格执行。(3)地下站相对于地面站干扰较少,CBTC系统更适用于地下线路。
从部分故障列车的方面来分析:在2010年6月8日,一列列车两端无线TU单元之间进行相互应答测试时,其ping值丢包率大约为70%,出现这种现象说明2个无线单元之间的网线损耗过大。此后相关单位针对这一问题整改了无线设备贯通线。
从无线贯通线接头的方面来分析:在正线运营过程中,多次无线信号丢失是由于LEMO(无线连接贯通线)接头松动而导致的,发生故障后,重启ATP和无线单元,但故障并没有解除。对此相关单位加强了对无线LEMO接头的检查,及时处里了有问题的LEMO接头。
3.3 无线丢失的故障处理方法
无线信号丢失故障发生后,采取以下措施处理:重启无线单元,首先检查无线单元各相关灯位是否显示正常,加密板、CPU板和电源板的状态,若有异常,则重启无线单元,无线单元的重启步骤如下:首先将RCSCB断路器扳下,断开两端RCSCB,其次将ATPFS的任一端打至故障位,经过30s之后,“system down”字样在HMI屏幕上消失,然后合上RCSCB断路器,恢复两端RCSCB,在此同时将ATPFS打至正常位,最后经过150s之后,车载设备及无线单元各指示灯均显示正常,设备启动完毕。
但是如果列车在无线丢失故障发生后,如果无线单元没有时间重启,则可采取以下方式应急处理。在满足两端ATP没有冗余和另一端无线单元正常的基础上,可以打下ATPFS、RCSCB或者ATOCB,冗余发生后使用另一端正常的无线单元,可以升至CTC模式。列车在无线丢失故障发生后,由CTC级别降到IXLC级别,此时列车以RM模式驾驶,限速在25 km/h以内,对正线运营有一定的影响,会造成列车晚点,在发生此类故障时,司机会切除ATP,在没有信号系统防护下手动驾驶,这种情况下一般需要在折返轨执行重启操作。
3.4 尽量减少无线丢失故障出现概率
无线检测芯片设计可能会导致列车的无线丢失故障,例如,信号相互干扰,无线信号到来之时需要进行更高优先级的操作等都会造成无线信号丢失,此时只有重启设备,才能使系统再次进入正常检测无线信号状态。但是这些情况出现是概率性的,只有不断完善设备检修和维护,才能逐渐降低无线丢失故障频率。
4 结束语
列车控制系统技术的发展方向是基于通信的移动闭塞列车控制系统(CBTC),本文通过讨论CBTC系统故障归类及故障处理方法,认清楚移动闭塞列车控制系统出现故障的原因,通过维护人员跟踪检查、分析后,解决这一问题。
参考文献
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[2]肖彦博.谈城轨交通CBTC系统故障归类及其设计应对策略[J].现代城市轨道交通,2011(3):12-14.
[3]刘会明.CBTC系统工程设计中需注意的几个问题[J].铁路通信信号工程技术.2006,3(3)33-35.
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