張皓

摘 要：城市軌道交通信號系統(tǒng)對列車自動化控制、運行過程監(jiān)控以及安全防護等具有非常重要的作用，行車組織計劃能否實現(xiàn)必須依靠信號系統(tǒng)，而這些交通信號系統(tǒng)在日常運行中會因為人為操作不當(dāng)、軟硬件設(shè)備故障而出現(xiàn)各種異常，進而嚴(yán)重危及車輛的運行安全。本文從技術(shù)層面分析了城市軌道交通信號系統(tǒng)的構(gòu)成及其常見的故障成因，然后據(jù)此提出運維管理措施。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通;信號系統(tǒng);運營維護;管理路徑

中圖分類號：U284.92 文獻標(biāo)識碼：A

0 引言

城市軌道交通信號系統(tǒng)在日常運行過程中可能會出現(xiàn)不同程度的故障，有些故障嚴(yán)重威脅到車輛運行安全。在日常的管理和維護工作中要充分掌握列車信號系統(tǒng)的軟硬件構(gòu)成、常見故障因素以及具體處理方法，據(jù)此來形成科學(xué)的運維管理路徑。

1 城市軌道交通系統(tǒng)的構(gòu)成

第一，列車自動防護系統(tǒng)（ATP）。城市軌道交通列車在運行的過程中必須對其自身的速度、所在位置、與其他列車之間的間距以及軌道上的障礙物情況等開展實時監(jiān)控，并且列車運行時所需的各種信號都要正常地顯示在特定的位置。當(dāng)列車的安全運行受到某些情況的威脅時還要借助一定的方式向駕駛員、K控制中心等發(fā)出報警信號，以上功能都是為保障列車的運行安全、確保調(diào)度和列車管理人員及時做出調(diào)整而設(shè)計的，實現(xiàn)這些功能的軟件以及硬件裝置共同構(gòu)成了列車的ATP系統(tǒng)。列車運行過程中的各種安全信息基本上都是從地面調(diào)度管理中心傳遞過來的，而這些信息將會被ATP系統(tǒng)捕獲，并傳遞到列車設(shè)備上，并且ATP獲取的數(shù)據(jù)還能與列車上的其他控制系統(tǒng)實現(xiàn)交互和共享[1]。

第二，列車自動運行系統(tǒng)（ATO）。按照國際通用標(biāo)準(zhǔn)可將地鐵列車的自動化水平劃分為表1所示的幾個等級。現(xiàn)代化的地鐵列車大多具有一定的自動化駕駛功能，ATO系統(tǒng)在獲得地面控制中心傳遞來的信息之后向列車發(fā)出啟動、加速、減速以及制動等操作指令，而這些指令的執(zhí)行將使列車在自動控制的模式下實現(xiàn)平穩(wěn)的運行[2]。

第三，列車自動監(jiān)控系統(tǒng)（ATS）。城市軌道交通車站的調(diào)度人員在管理過程中必須控制好列車之間的間距、列車啟停時間等，而ATS系統(tǒng)的主要功能就是向列車管理人員實時提供列車運行時的各種監(jiān)控數(shù)據(jù)。其功能涵蓋如下：對某一調(diào)度區(qū)段內(nèi)的所有列車實現(xiàn)集中控制和檢測;將列車的實際運動軌跡自動化的記錄下來;檢查用于控制列車間隔的設(shè)備;檢查列車的進路;自動化的生成列車控制所需的時刻表，并且還具備修改和優(yōu)化這些時刻表的功能;記錄調(diào)度員操作流程等。每一座車站的管理控制中心都設(shè)置有ATS，整個運行線路的管理系統(tǒng)還具有一個中央級的ATS，該系統(tǒng)即使在電力中斷的情況下也不會停止工作，因為其供電電源中有UPS設(shè)備。

2 城市軌道交通系統(tǒng)的常見故障種類

2.1 人為故障

城市軌道交通信號系統(tǒng)涵蓋了列車控制中心、各級車站以及列車上的各種軟硬件設(shè)備，其中包括了大量的電子設(shè)備、電子元器件、線路、機械裝置以及軟件。造成人為故障的常見類型包括兩種。第一，操作不當(dāng)。信號系統(tǒng)中的各種設(shè)備都要按照一定的流程來完成安全操作，但是有些管理人員在操作設(shè)備、發(fā)送指令的過程中偶爾會出現(xiàn)一些錯誤，最直接的表現(xiàn)就是未遵循相關(guān)的操作規(guī)程。而這種情況的出現(xiàn)也從側(cè)面反映出部分車站和列車管理人員缺乏安全意識。第二，設(shè)備檢修不規(guī)范。城市軌道交通列車對運行安全的要求非常高，而ATP、ATO以及ATS等信號系統(tǒng)必須借助定期檢查來確保其功能正常，但是在檢修這些設(shè)備、裝置和系統(tǒng)的過程中也可能出現(xiàn)不規(guī)范、不合理的情況。例如，線路連接錯誤、連接不牢靠。另外，整個信號系統(tǒng)中的大部分設(shè)備都要通過電源系統(tǒng)來維持正常的運行，因而在系統(tǒng)檢修的過程中要重點關(guān)注正常外電中斷情況下的后備UPS電源的可靠性，嚴(yán)格執(zhí)行《地鐵設(shè)計規(guī)范》對電源系統(tǒng)及后備電源時間的要求，一旦檢修人員沒有控制好這方面的檢修質(zhì)量，將會嚴(yán)重影響信號系統(tǒng)的功能穩(wěn)定性。

2.2 系統(tǒng)故障

第一，硬件設(shè)備故障。城市軌道交通系統(tǒng)中的各種電力電子設(shè)備具有非常關(guān)鍵的計算、控制以及綜合決策作用，如ATP、ATO等系統(tǒng)安裝有車載計算機，當(dāng)其出現(xiàn)故障后會造成列車上的其他信號系統(tǒng)處于癱瘓狀態(tài)，完全不能起到任何的保護作用。列車的位置信息、速度信息、駕駛模式信息等都會顯示在列車的司機顯示器上，而這些信息則是列車司機和維修人員開展工作的主要依據(jù)，當(dāng)列車司機顯示器出現(xiàn)故障時，會造成司機不能和列車控制系統(tǒng)實現(xiàn)交互。列車運行過程中要通過相關(guān)設(shè)備及時獲取其形式速度，這一功能依靠速度傳感器（EOSS）來完成，當(dāng)該設(shè)備出現(xiàn)故障之后將會造成列車不能對車輪打滑、空轉(zhuǎn)以及實際行駛速度等重要信息實施有效監(jiān)測。車載控制器要獲取列車轉(zhuǎn)向架上應(yīng)答器查詢天線獲取的信息，然后據(jù)此做出相應(yīng)的操作，當(dāng)這種天線出現(xiàn)功能異常之后將造成地面信號設(shè)備不能與列車之間形成有效單向通信。列車車輪的空轉(zhuǎn)和打滑是一種非常不安全的現(xiàn)象，列車上的角式加速度傳感器在測量這些不安全因素時發(fā)揮著重要的作用，當(dāng)其發(fā)生故障時將喪失這些監(jiān)測功能?？傮w來看，城市軌道交通系統(tǒng)中的設(shè)備和裝置種類繁多，有些是機械式運轉(zhuǎn)，還有大量的設(shè)備依靠電力驅(qū)動，發(fā)揮著重要的測量、監(jiān)控、信號傳遞等功能，系統(tǒng)故障的潛在位置也很多，理論上來講，系統(tǒng)中的任何部位都存在一定的故障風(fēng)險。第二，線路故障。車站級監(jiān)控管理系統(tǒng)以及列車上的各種信號顯示、信號傳遞、數(shù)據(jù)測量與監(jiān)控設(shè)備都要利用電纜線路來連接，但是長期的使用有可能造成這些線路出現(xiàn)老化、絕緣下降、接觸不良之類的問題，極大地影響各種硬件設(shè)備的正常運行。第三，散熱及環(huán)境影響。電力電子設(shè)備在運行過程中會逐漸向外部空間散發(fā)熱量，如果硬件設(shè)備通風(fēng)散熱性能不佳或者散熱通道被灰塵堵塞，也會產(chǎn)生很大的干擾。第四，電子設(shè)備長時運行損耗。城市軌道交通系統(tǒng)每天的運營時間較長，各種電子設(shè)備的使用壽命有限，在這種長期的耗損下容易產(chǎn)生故障，建立各類電子元器件的平均使用壽命統(tǒng)計資料對預(yù)防這類故障具有一定的指導(dǎo)意義[3]。

3 運維管理路徑

3.1 定期規(guī)范檢修

城市軌道交通車輛主要指地鐵，車輛及相關(guān)配套管理設(shè)備和設(shè)施的檢修也都要遵循安全操作規(guī)程和特定的流程。在前期準(zhǔn)備階段要先去掌握車輛診斷系統(tǒng)所產(chǎn)生的車輛故障信息，并以此為基礎(chǔ)制定出科學(xué)的檢修作業(yè)方案。信號系統(tǒng)中的不同設(shè)備在使用壽命、連接方式、運行方式以及可靠性等方面都存在較大的差異，這就要求檢修人員采取不同的檢修裝備和檢修方法來開展工作。通常地鐵車輛按照檢修時間間隔分為“雙周檢”、“三月檢”、“年檢”。不同的單位在檢修時間的要求上也可能存在一定的差異。這種定期的檢修工作是對地鐵車輛潛在故障點的系統(tǒng)性查驗和處理，對于那些易磨損或者接近使用壽命的設(shè)備和裝置要根據(jù)實際檢修情況及時予以更換。

3.2 提升應(yīng)急處置能力

雖然城市軌道交通車輛上集成了大量的通信設(shè)備、計算機設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、安全監(jiān)控設(shè)備以及自動運行控制設(shè)備，但還是會因為人為因素、設(shè)備因素等產(chǎn)生一些非常危險的情況，歷年來的地鐵列車事故中出現(xiàn)過車門夾人、列車追尾、車輛不能牽引制動等，在發(fā)生緊急情況時必須借助自動化設(shè)備或者人為操控的方式來有效地加以處理。地鐵列車及其控制管理系統(tǒng)在運行狀態(tài)下出現(xiàn)故障的概率雖然非常低，但一旦出現(xiàn)故障就可能造成非常嚴(yán)重的后果，并且正是因為故障率低，列車管理人員對故障情況下的應(yīng)急處理也缺乏足夠的經(jīng)驗和技術(shù)儲備。因此，城市軌道交通車輛運營單位在日常管理中必須不斷提升各級管理人員的技術(shù)水平，使其對列車通信系統(tǒng)以及各種配套設(shè)施的工作原理、常見故障點以及故障判斷依據(jù)形成深刻地認(rèn)知，只有這樣才能提高運營管理機構(gòu)對各種緊急情況的處理能力，及時避免安全事故。

3.3 升級監(jiān)測、檢修設(shè)備，提高維保技術(shù)

地鐵列車的檢修設(shè)備和檢修技術(shù)在不斷的發(fā)展，相關(guān)運營單位要積極提升其日常檢修設(shè)備的性能，將新的檢修技術(shù)應(yīng)用于列車通信系統(tǒng)的檢修中。并且檢修人員的技術(shù)水平和檢修經(jīng)驗對故障排除具有非常主要的作用。檢修人員要及時掌握這些新裝備、新技術(shù)的實際應(yīng)用方法，并且在此基礎(chǔ)上提升自身的檢修經(jīng)驗。

4 結(jié)束語

城市軌道交通信號系統(tǒng)在運行過程中會嚴(yán)重受到軟硬件故障、人為操作不當(dāng)?shù)纫蛩氐挠绊?，進而造成車輛在運行時受到安全威脅。相關(guān)運營單位要嚴(yán)格開展定期檢修、提升檢修人員的技術(shù)和經(jīng)驗、提高車站管理系統(tǒng)和人員的應(yīng)急處理能力，并且將新的檢修設(shè)備和檢修技術(shù)應(yīng)用于日常的設(shè)備系統(tǒng)的維保中。

參考文獻：

[1]劉湘國，鄧禮萬.城市軌道交通信號系統(tǒng)的運營維護及管理路徑探討[J].江西建材，2020（5）：78+80.

[2]張亮.關(guān)于城市軌道交通信號系統(tǒng)的運營維護管理要點芻議[J].數(shù)碼設(shè)計，2018（8）：221.

[3]李璐.試論城市軌道交通信號系統(tǒng)的運營維護管理要點[J].中小企業(yè)管理與科技，2020（2）：27-28.