南京地鐵1號線ATO模式對標(biāo)異常原因分析

劉亮東 趙峪逢

摘要：介紹了南京地鐵1號線ATO模式對標(biāo)邏輯，通過南京地鐵1號線T43列車正線ATO模式欠標(biāo)故障，分析可能導(dǎo)致地鐵列車對標(biāo)不準(zhǔn)的原因。

關(guān)鍵詞：南京地鐵1號線，沖欠標(biāo)，故障

為保障乘客安全，地鐵站臺安裝屏蔽門，列車到站后，受停車精度和開關(guān)門信號的影響，屏蔽門和站臺門聯(lián)動打開，方便乘客上下車。正常情況下，南京地鐵1號線停車精度在±500mm內(nèi)，屏蔽門可以正常聯(lián)動。若超過±500mm的范圍，屏蔽門無法正常打開，乘客無法正常下車，需要司機(jī)進(jìn)行手動二次對標(biāo)，對乘客舒適度和正線準(zhǔn)點(diǎn)運(yùn)營有影響。

南京地鐵1號線目前有NJ01-1、NJ01-2、NJ01-3、NJ01-4四種車型，共計(jì)58列車，四種車型信號系統(tǒng)廠家都是西門子，但牽引和制動廠家每種車型不同，本次結(jié)合南京地鐵1號線NJ01-3車型T43列的沖欠標(biāo)故障，對列車對標(biāo)異常原因進(jìn)行分析。

自2020年3月開始，南京一號線T43列正線頻繁報(bào)欠標(biāo)故障，多次跟車發(fā)現(xiàn)，欠標(biāo)故障只有在下行端駕駛時存在，故障發(fā)生較為頻繁時，多數(shù)站存在欠標(biāo)情況，個別站最多欠標(biāo)約2.5m，且故障狀態(tài)不穩(wěn)定。根據(jù)跟車數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致T43列正線欠標(biāo)的原因?yàn)?，列車在停車過程中，列車MMI顯示的實(shí)際速度跟不上推薦速度導(dǎo)致。

導(dǎo)致列車沖欠標(biāo)的原因有很多，和信號系統(tǒng)、列車電制動和空氣制動系統(tǒng)，以及列車列車走形部和輪軌接觸情況有關(guān)，導(dǎo)致列車對標(biāo)異常的原因可以分為以下幾點(diǎn)：

一、列車實(shí)際速度采集或計(jì)算有誤;

二、列車定位異常;

三、列車電制動、空氣制動以及電空轉(zhuǎn)換異常;

四、列車輪軌粘著存在異常;

五、其他方面原因;

一、排除車輛和設(shè)備因素

1、電空制動轉(zhuǎn)換異常情況排除：

南京一號線T43列車，信號系統(tǒng)是西門子信號系統(tǒng)，牽引系統(tǒng)是ABB的牽引系統(tǒng)，制動系統(tǒng)是海泰制動系統(tǒng)。海泰制動系統(tǒng)有大容量數(shù)據(jù)儲存功能，可以記錄列車運(yùn)行過程中速度、力、壓力、模式等多種和制動系統(tǒng)相關(guān)的列車數(shù)據(jù)。利用該功能，選取下行端駕駛時故障較為明顯的小龍灣、正常的天印大道站以及上線端駕駛時正常的藥科大學(xué)站，進(jìn)行相關(guān)制動數(shù)據(jù)的比對，具體如下表：

比對三站數(shù)據(jù)和圖形發(fā)現(xiàn)：三個站的電制動淡出點(diǎn)速度以及完全淡出速度均在正常范圍以內(nèi)（淡出點(diǎn)5km/h左右，完全淡出2km/h左右），且電空制動轉(zhuǎn)換過程中制動力過渡平滑。電制動轉(zhuǎn)換前后列車所需的制動力在固定極位下基本相對應(yīng)，無異常情況。所有站列車停車過程中ATC發(fā)出的制動極位也無明顯激增或變化情況。結(jié)合以上數(shù)據(jù)排除電制動、空氣制動異常以及電空轉(zhuǎn)換過程中可能產(chǎn)生的延時等問題。

2、輪軌粘著系數(shù)異常等原因排除：

分析所有列車欠標(biāo)時的故障數(shù)據(jù)均無打滑現(xiàn)象，排除因輪軌粘著異常導(dǎo)致車輛滑行而產(chǎn)生的欠標(biāo)現(xiàn)象。

列車在停車階段，海泰制動系統(tǒng)通過EBCU調(diào)節(jié)制動缸的壓力，從而調(diào)控TBU通過閘瓦施加在輪對踏面上的制動力，分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)空氣制動力無明顯異常情況，通過檢查閘瓦和輪對的貼合情況以及核實(shí)閘瓦物料生產(chǎn)批次，排除因閘瓦貼合異?；蛞蜷l瓦材質(zhì)老化而出現(xiàn)制動性能不穩(wěn)定的情況。

如圖4所示，ATC發(fā)出的牽引電制動電流信號被編碼器編譯成兩路PWM 信號，兩路PWM 信號由兩路列車線輸出給牽引和制動系統(tǒng)。正常情況下，PWM1和PWM2信號在0—74以內(nèi)為有效值，通過比對制動系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，故障時間點(diǎn)內(nèi)制動系統(tǒng)收到的兩路PWM1和PWM2差值基本在±21左右（比對和其他NJ01-3車型車輛）。且海泰制動系統(tǒng)在兩路PWM值中會取較大的PWM值作為有效值，比對海泰制動系統(tǒng)EBCU收到的PWM1和PWM2以及制動系統(tǒng)認(rèn)為有效的PWM值，無異常情況。

列車在運(yùn)行中未報(bào)任何的編碼器故障，對調(diào)兩端的編碼器繼續(xù)上線，故障依舊存在，排除了編碼器譯碼以及制動系統(tǒng)接收的信號異常情況。

二、排除軌道因素

南京一號線NJ01-3車型原車制動系統(tǒng)是法維萊的系統(tǒng)，2017年結(jié)合NJ01-3車型架修作業(yè)，將制動系統(tǒng)換型改造成海泰制動系統(tǒng)，改造完成后經(jīng)過調(diào)試，列車對標(biāo)良好，2018至2020年初，上線運(yùn)營對標(biāo)良好，未發(fā)生慣性的沖欠標(biāo)故障。

列車在正線上下行運(yùn)行中，上下行軌道受位置、環(huán)境、軌道情況等因素的影響，上下行運(yùn)行的輪軌接觸情況并不是完全一致的。所以同列車在同一站上下行運(yùn)行的對標(biāo)情況并不能完全參照比對，為了完全排除因軌道、輪軌接觸等原因?qū)е碌臎_欠標(biāo)，安排列車進(jìn)行了調(diào)頭作業(yè)，調(diào)頭后發(fā)現(xiàn)8586車在85A駕駛時存在欠標(biāo)的情況，故障轉(zhuǎn)移至上行端駕駛，排除了因軌道原因?qū)е碌臎_欠標(biāo)。通過以上4步，完全排除了因車輛編碼、牽引電制動執(zhí)行過程、踏面、閘瓦、軌道等原因?qū)е碌臎_欠標(biāo)。

三、信號系統(tǒng)原因分析

南京地鐵一號線四種車型信號系統(tǒng)使用的是西門子廠家的制動系統(tǒng)。信號系統(tǒng)的車載ATP單元會連續(xù)的測量走行距離，ATP車載單元能隨時的確定列車的位置。信號系統(tǒng)會根據(jù)列車的定位計(jì)算出列車在該位置可以有的最大速度，一般把這個計(jì)算出來的速度稱為推薦速度。推薦速度也是列車在該位置可以運(yùn)行的速度上線，當(dāng)列車的實(shí)際速度超過推薦速度一定值和一定的時間（每個項(xiàng)目不同），信號系統(tǒng)就會判定列車超速，施加緊急制動進(jìn)行保護(hù)。

南京地鐵一號線四種車型信號系統(tǒng)在每個A車的兩個轉(zhuǎn)向架各安裝1個速傳探頭，在列車運(yùn)行過程中，信號系統(tǒng)根據(jù)速度傳感器以及提前輸入的列車的輪徑值計(jì)算出兩個轉(zhuǎn)向架的速度。兩個速度進(jìn)行比對，信號系統(tǒng)會采用較大的速度作為有效值，判斷為列車的實(shí)際速度。

信號系統(tǒng)一直將列車的實(shí)際速度和推薦速度進(jìn)行比較，如果推薦速度大于實(shí)際速度，列車就會施加制動，反而，如果列車的實(shí)際速度小于推薦速度，列車就會進(jìn)行牽引。列車在進(jìn)站停車過程中，列車的實(shí)際速度超過推薦速度所產(chǎn)生的運(yùn)行距離為沖標(biāo)距離，列車的實(shí)際速度小于推薦速度所產(chǎn)生的運(yùn)行距離為欠標(biāo)距離。

根據(jù)南京一號線 T43列正線欠標(biāo)的跟車數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致T43列正線欠標(biāo)的原因?yàn)?，列車在停車過程中，列車的實(shí)際速度跟不上推薦速度導(dǎo)致。

在排除列車以及軌道因素后，從以上角度分析出發(fā)，復(fù)查了信號系統(tǒng)輸入的輪徑值無異常，檢查信號系統(tǒng)的速傳和ATP天線無異常情況，最終通過對調(diào)信號系統(tǒng)ATC機(jī)柜內(nèi)的 LAVA板和KIPV板后發(fā)現(xiàn)故障轉(zhuǎn)移，更換后確定故障原因因兩塊板件出現(xiàn)異常導(dǎo)致。

總結(jié)

地鐵列車沖欠標(biāo)故障狀態(tài)經(jīng)常處于不穩(wěn)定的情況，可能導(dǎo)致地鐵列車沖欠標(biāo)的原因有很多，在分析和查找故障原因的過程中往往涉及多個系統(tǒng)廠家。受種種原因限制，故障處理的時間較長，效果較差，在地鐵行業(yè)領(lǐng)域一直是難點(diǎn)。本次南京地鐵一號線T43列欠標(biāo)原因已查明，故障處理后上線對標(biāo)良好，結(jié)合本次故障處理，優(yōu)化了沖欠標(biāo)故障原因分析的邏輯，在后期處理類似故障過程中，梳理好思路，從簡入繁，一步步排除，直至查找最終的原因。