地鐵車輛CBTC系統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系統在地鐵列車運行中的應用也越來越廣泛，但是，在實際地鐵車輛CBTC系統運行的過程中，經常出現系統車載信號故障，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。

關鍵詞：地鐵車輛；CBTC；車載信號；故障

引 言：在地鐵車輛控制系統發展中，CBTC系統已趨于信息化的發展，完全脫離了軌道電路的通信，并對地鐵車輛進行準確的定位，可以實現計算功能、定位功能、構成閉塞功能、車地雙向通信功能等。

1 移動閉塞列車控制系統（CBTC）概述

1.1 移動閉塞列車控制系統的含義

IEEE在1999年將CBTC（移動閉塞列車控制系統）定義為："是一種連續自動列車控制系統，利用高精度的不依賴于軌道電路列車定位，大容量、雙向連續的車地數據通信，實現車載、地面的安全功能處理器"。與傳統基于軌道電路的列車控制系統相比，移動閉塞列車控制系統由于采用無線通信、安全處理器和列車定位技術，具有易于互聯互通、調度指揮自動化、工程建設周期短、系統安全性高、通過能力大、軌旁設備少、可以實現移動閉塞以及系統兼容性和靈活性強等特點。

1.2 移動閉塞列車控制系統的結構和功能

ATS子系統、地面子系統、車載子系統以及數據通信子系統共同組成了CBTC系統。CBTC的ATS子系統用于實現列車運行調整，ATS的自動/人工設置進路，列車的顯示、跟蹤和識別等；地面子系統是由一個設置在控制中心或軌旁的基于處理器的系統；車載子系統包括測速和定位傳感器以及智能控制器；設置在中心、軌旁及車上的數據通信子系統能夠實現地面與列車、地面與地面以及車載設備內部的數據通信。CBTC系統的功能與系統配置有關，其基本功能如下：定位功能、計算功能、車地雙向通信功能、構成閉塞功能、遠程診斷和監測功能、提供線路參數和運行狀態功能等。

2地鐵車輛CBTC系統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備分別分布在列車的兩端A車上面，這兩輛車載設備互為冗余，就是尾端的車載控制單元在頭端車載單元發生故障的時候接管控制權，達到控制列車形式的目的。ATP冗余的狀況主要表現為當頭端的OBCT激活之后，尾端的OBTC就會處于待機的狀態。當頭端的車載控制單元發生故障的時候，就會進行冗余切換。還有一種情況是當頭端的OBTC激活之后，尾端的OBTC處于一種關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冗余產生的主要原因在于某些模塊發生故障導致前后兩端的車載單元不能正常切換，比如雷達、應答器，ITF或者機柜等其他模塊，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系統之中比較常見的故障，發生的頻率很高。無線丟失故障產生之后，對列車的正常運行產生一定的影響。發生該故障之后，列車的級別會相應降低，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，不能按照原來的速度行駛，進而會經常導致列車晚點現象，從而降低列車運效率。無線丟失產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穩定的無線信號，不能建立穩定的網絡連接而造成無線丟失。在折返車站附近也經常發生無線丟失的情況，列車的折返對時間的要求比較嚴格，西門子公司對此也有嚴格的要求，要求司機必須將兩端的激活時間控制在15s之內。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系統更適用于底下的線路；其二，針對不同的列車，經常發生無線丟失故障的列車在兩個單元之間網線損耗比較大，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，發生過很多次無線連接貫通線的接頭不緊密而導致無線丟失的情況，及時重啟ATP和無線單元也無法恢復正常。

3 地鐵車輛CBTC系統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，必須要在設備軟件、技術上進行不斷的升級，實踐證明，設備升級之后，地鐵車輛在運行的過程中ATP冗余故障的發生次數明顯減少，而且，在對設備軟件、技術升級之后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束之后再對其故障進行解決。如果ATP冗余發生切換之后的話，系統冗余將無法切換回故障端，這時要解決CBTC系統車載信號故障的話，應該重新起到列車駕駛室兩端的ATP系統設備，并將ATP開關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 控制系統無線通信丟失故障的處理措施

地鐵車輛CBTC系統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，加強對控制系統無線通信丟失故障的處理措施勢在必行。如果發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、電源板等設備的運行狀態，如果設備運行出現異常的話，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的任意一端調整到故障位，持續30秒之后顯示屏上的"system down"消失，然后再將RCSCB斷路器合上，恢復地鐵車輛兩端的RCSCB，同時要將ATPFS調整至正常位，持續150秒之后，無線單元以及車載設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 加強對設備的檢修和維護

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

4 結語

總之，列車控制系統技術的發展方向是基于通信的移動閉塞列車控制系統，也就是CBTC系統，而在以往的工作中，通過運營初期過渡后，車載信號系統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、優質的服務運營，因此在以后的工作中要得到充分的重視。

參考文獻：

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