于昳琳

（大連地鐵運營有限公司，遼寧 大連 116000）

地鐵列車的廠修也稱“大修”，是列車預(yù)防性定期檢修中的最高級別修程，根據(jù)《地鐵設(shè)計規(guī)范（GB50157-2013）》等標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定，列車廠修的開展時機取決于列車運用時間及行駛里程兩項指標(biāo)：按標(biāo)準(zhǔn)要求，列車運用時間超過10年或行駛里程超過120萬公里（國家交通運輸部于2019年頒布的《城市軌道交通設(shè)施設(shè)備運行維護(hù)管理辦法》將此指標(biāo)擴展到了160萬公里）就需進(jìn)行廠修。

作為列車最高級別的修程，在廠修過程中，要對列車及其所有子系統(tǒng)進(jìn)行徹底拆解、維修，并依據(jù)前期運維情況，提前更換老化的部件，以達(dá)到恢復(fù)列車性能的目標(biāo)。同時，在10年的列車運維過程中，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，很多新材料、新技術(shù)被應(yīng)用在列車上，使列車整體性能得到提升。而10年前的設(shè)備和技術(shù)也在不斷的被淘汰、被替換，使得原有列車系統(tǒng)的可用性、可靠性、可維護(hù)性和安全性無法跟上運營單位對列車的需求。因此，很多城市的地鐵運營單位都選擇借助廠修這個深度維修的過程，對現(xiàn)有列車進(jìn)行技術(shù)改造或升級，提升列車性能，使其可以更好的滿足現(xiàn)場運用的需求。

1 大連地鐵3號線列車子系統(tǒng)及其運維情況簡介

作為大連市首條現(xiàn)代城市軌道交通線路，大連地鐵3號線于2003年開始運營，線路南起大連火車站，北至金石灘，總長度49.15km（見圖1）。

圖1 大連地鐵3號線線路示意圖

線路運營初期（2003～2008年）配車20列，均為4編組B2型地鐵列車，2M2T編組形式，設(shè)計時速100km/h。列車子系統(tǒng)的設(shè)計主要基于當(dāng)時較為先進(jìn)的技術(shù)平臺，具體情況如表1所示：

表1 大連地鐵3號線部分列車子系統(tǒng)及供應(yīng)商

在線路運營初期，各系統(tǒng)運行狀況都比較穩(wěn)定，但伴隨著運用時間和運用里程的不斷增多，各系統(tǒng)在運維方面的問題逐漸暴露出來，其中最主要有以下幾個方面：

（1）系統(tǒng)故障率逐年增高，供應(yīng)商的售后服務(wù)和后續(xù)的業(yè)務(wù)配合表現(xiàn)不佳。

（2）供應(yīng)商由于轉(zhuǎn)型或產(chǎn)品升級，不能再提供系統(tǒng)維護(hù)所需備件。

（3）原系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)無法滿足線路運營需求或國家相關(guān)部門對運營線路的基本要求。

此外，隨著近些年各種智能運維技術(shù)的不斷發(fā)展，列車對弓網(wǎng)、走行系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)控和掌握也是保證地鐵線路安全運營的有效手段，而這些關(guān)鍵系統(tǒng)在原列車設(shè)計時并未被考慮。

2013～2019 年大連地鐵3號線列車陸續(xù)進(jìn)入廠修期，此次廠修對列車各系統(tǒng)都進(jìn)行了深度維修，同時為了解決列車在前期運維中存在的問題，提升廠修后列車的性能，大連地鐵運營單位與大連機車車輛有限公司合作，在廠修過程中，對列車進(jìn)行了一系列的技術(shù)改造。

2 改造項目

此次列車廠修過程中的改造及技術(shù)探索項目涉及到TMS、PIS、受電弓、車門、走行等多個系統(tǒng)，下面簡單介紹幾個重要的改造項目。

2.1 TMS系統(tǒng)改造

3號線列車原TMS系統(tǒng)是日本東芝公司產(chǎn)品，系統(tǒng)以HDLC的通信協(xié)議構(gòu)建列車監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)（具體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖如圖2所示），可以與牽引、制動、輔助電源等少數(shù)幾個關(guān)鍵子系統(tǒng)實現(xiàn)通信，從而達(dá)到監(jiān)控系統(tǒng)運行狀態(tài)的目標(biāo)。

圖2 原TMS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

但受限于當(dāng)時的技術(shù)水平，這套系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、傳輸和存儲能力非常有限，以故障存儲能力來說，這套系統(tǒng)僅能存儲3天的運行信息和120條故障信息，這個數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足現(xiàn)有運營的需求。此外，由于這套系統(tǒng)是東芝公司十幾年前的產(chǎn)品，目前該公司已對產(chǎn)品進(jìn)行升級，無法提供系統(tǒng)維修所需部件，這給列車的運維帶來了很大困難，因此大連地鐵的運營單位在廠修過程中，對TMS系統(tǒng)進(jìn)行全面的改造，以一套全新TMS系統(tǒng)替代原有系統(tǒng)。新系統(tǒng)在保留原系統(tǒng)所有功能的基礎(chǔ)上，提高了監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的通信速率，增加了對車輛運行及故障狀態(tài)的記錄和存儲能力，并更新完善了人機界面，具體情況如下：

（1）新系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)為列車+車輛的雙層架構(gòu)（具體架構(gòu)如圖3所示），采用MVB通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，可實現(xiàn)1.5Mbit/s的傳輸能力（而原系統(tǒng)采用的HDLC協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸能力僅為9.6Kbit/s）

圖3 新TMS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

（2）新系統(tǒng)具有2G的存儲空間，可以列車1個月運行數(shù)據(jù)以及半年以上的故障數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)記錄存儲能力是原系統(tǒng)的10倍。

（3）此外新系統(tǒng)的人機界面更加完善，可以使駕駛員詳細(xì)的掌握列車的運行狀態(tài)。

總而言之，更新后的TMS系統(tǒng)性能得到了全面提升，可以更好地為列車運行提供支持。

2.2 PIS系統(tǒng)改造

PIS系統(tǒng)是列車與乘客之間的溝通門戶，也是列車各子系統(tǒng)中升級換代速度最快的系統(tǒng)（這主要是因為隨著通信、網(wǎng)絡(luò)、多媒體等技術(shù)的不斷發(fā)展，PIS系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)的功能不斷增加，進(jìn)而導(dǎo)致各運營單位對PIS系統(tǒng)的要求也越來越高），目前主流的列車PIS系統(tǒng)具備PA、CCTV以及多媒體等三大功能模塊，而3號線原PIS系統(tǒng)是溫州蘭普公司在15年前生產(chǎn)的，這套PIS系統(tǒng)僅有PA一個功能模塊，且生產(chǎn)商已于數(shù)年前轉(zhuǎn)型，不再生產(chǎn)該系統(tǒng)設(shè)備，導(dǎo)致運營單位無法采購部件，也無法維修損壞部件，僅能勉強靠現(xiàn)有的庫存?zhèn)浼?，維持運維。此外，由于原廠商沒有提供報站語音及LED信息顯示屏文字的更新軟件，造成系統(tǒng)的報站語音及LED屏顯示的信息無法根據(jù)運營需要及時得到更改。

為了走出困境，提升列車的運營服務(wù)水平，大連地鐵運營重新選擇了PIS系統(tǒng)供應(yīng)商，要求其安裝運營需求重新開發(fā)一套PIS系統(tǒng)，并借助廠修的機會，將新設(shè)備安裝到列車上，替代原有系統(tǒng)（新老系統(tǒng)對比圖如圖3所示）。

新的列車PIS系統(tǒng)主要由控制機柜、廣播控制盒、LED顯示屏、動態(tài)地圖、揚聲器、乘客緊急報警器、網(wǎng)絡(luò)攝像機、司機室監(jiān)控觸摸屏、LCD顯示器以及硬盤錄像機等設(shè)備構(gòu)成（具體設(shè)備配置見表2），主要可以實現(xiàn)列車的廣播報站功能（包括全自動、半自動、人工廣播、緊急廣播及OCC廣播等），對講功能（包括司機室對講機及客室緊急對講）、信息顯示功能（包括終點站顯示、貫通道信息顯示及動態(tài)地圖顯示），多媒體播放功能，CCTV監(jiān)控攝像、存儲及回放功能。

表2 新PIS系統(tǒng)的設(shè)備配置清單

與原系統(tǒng)相比，新系統(tǒng)不僅增加了多媒體視頻播放及CCTV監(jiān)控等兩大功能模塊，還提供了報站語音庫及LED屏信息編輯及改寫軟件，使運營方能夠按照自己的需求及時對報站信息進(jìn)行更新。

3 廠修改造后的效果

除了上述兩個系統(tǒng)以外，大連地鐵還借助廠修的契機，對列車進(jìn)行了一系列改造，包括：對列車的牽引系統(tǒng)和制動系統(tǒng)進(jìn)行的國產(chǎn)化改造嘗試，對受電弓進(jìn)行了更新改造(新系統(tǒng)具有ADD自動降弓保護(hù)的新功能），嘗試使用變頻空調(diào)替代定頻空調(diào)，嘗試加裝走行部監(jiān)控系統(tǒng)以及細(xì)水霧滅控火系統(tǒng)等。廠修后的列車，經(jīng)過上述改造，系統(tǒng)性能得到了進(jìn)一步提升，加之廠修對列車各系統(tǒng)的全面維修，使車輛在廠修后的運用中的表現(xiàn)更加優(yōu)良。改造后系統(tǒng)增加的各項功能，提升了列車在運維中的可用性、可維護(hù)性及安全性：

（1）通過對PIS系統(tǒng)的改造，使列車的報站語音調(diào)整成為可能，根據(jù)運營需要，目前大連地鐵采用了中、英、日、韓、俄五國語言的報站形式，成為國內(nèi)首個五語報站的城市。

（2）ADD自動降弓保護(hù)功能可以保證列車在受電弓發(fā)生異常時，自動降下，從而有效的減少對接觸網(wǎng)的損傷，降低事故影響和損失。

（3）通過走行在線監(jiān)測系統(tǒng)和細(xì)水霧滅控火系統(tǒng)的試裝，提升了列車在運行中的安全性，降低運營風(fēng)險，并可做到對關(guān)鍵項目的提前預(yù)警。

4 結(jié)語

目前，國內(nèi)很多城市地鐵車輛陸續(xù)進(jìn)入廠修期，利用廠修過程對車輛及其子系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑?，完善或提升系統(tǒng)性能，將會對車輛廠修后的運營和維護(hù)管理提供巨大的幫助，同時也更加有利于車輛在下一個廠修周期的安全運營。