地铁车辆CBTC系统车载信号常见故障分析探讨

孙小伟

摘 要：随着地铁的普及，地铁车辆CBTC系统在地铁列车运行中的应用也越来越广泛，但是，在实际地铁车辆CBTC系统运行的过程中，经常出现系统车载信号故障，对地铁车辆的运行也造成一定的影响，因此，针对系统车载信号常见的故障要采取有效的措施，这样才能确保地铁车辆能够安全的运行。

关键词：地铁车辆；CBTC；车载信号；故障

引 言：在地铁车辆控制系统发展中，CBTC系统已趋于信息化的发展，完全脱离了轨道电路的通信，并对地铁车辆进行准确的定位，可以实现计算功能、定位功能、构成闭塞功能、车地双向通信功能等。

1 移动闭塞列车控制系统（CBTC）概述

1.1 移动闭塞列车控制系统的含义

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地铁车辆CBTC系统车载信号常见的故障

2.1 ATP冗余故障

ATP冗余指的是在两个套车信号设备分别分布在列车的两端A车上面，这两辆车载设备互为冗余，就是尾端的车载控制单元在头端车载单元发生故障的时候接管控制权，达到控制列车形式的目的。ATP冗余的状况主要表现为当头端的OBCT激活之后，尾端的OBTC就会处于待机的状态。当头端的车载控制单元发生故障的时候，就会进行冗余切换。还有一种情况是当头端的OBTC激活之后，尾端的OBTC处于一种关闭或者故障的情况之下，这样就无法进行冗余切换。最后一种状况是头端的OB-TC处于关闭或者故障的情况之下，尾端的OBTC激活，这种情况就是完成冗余切换。ATP冗余产生的主要原因在于某些模块发生故障导致前后两端的车载单元不能正常切换，比如雷达、应答器，ITF或者机柜等其他模块，这样就会成ATP冗余切换。

2.2 无线丢失故障

无线丢失也是CBTC系统之中比较常见的故障，发生的频率很高。无线丢失故障产生之后，对列车的正常运行产生一定的影响。发生该故障之后，列车的级别会相应降低，由CTC级别降低到IXLC级别，列车本身会丢失定位而不能正常自己运行，进而造成紧急制动刹车。除此之外，故障发生之后，级别降低，只能在RM模式之下行驶，时速只能控制在25km/h之内，不能按照原来的速度行驶，进而会经常导致列车晚点现象，从而降低列车运效率。无线丢失产生的原因是多种多样的，其一，针对场地的不同，有研究表明无线丢失的故障发生最多的地点是地而站场，在某些站场附近，AP点比较少，进而到底部分离AP点比较远的股道上的列车不能收到连续稳定的无线信号，不能建立稳定的网络连接而造成无线丢失。在折返车站附近也经常发生无线丢失的情况，列车的折返对时间的要求比较严格，西门子公司对此也有严格的要求，要求司机必须将两端的激活时间控制在15s之内。地面站相对于底线站来说，无线信号的干扰因素比较多，也较容易造成无线丢失，因此CBTC系统更适用于底下的线路；其二，针对不同的列车，经常发生无线丢失故障的列车在两个单元之间网线损耗比较大，丢包率比较高，进而造成无线丢失；其三是无线贯通线接头的分析，有很多列车在正常的行驶过程中，发生过很多次无线连接贯通线的接头不紧密而导致无线丢失的情况，及时重启ATP和无线单元也无法恢复正常。

3 地铁车辆CBTC系统车载信号常见故障的处理措施

3.1 ATP冗余故障的处理措施

要彻底解决ATP冗余故障的话，必须要在设备软件、技术上进行不断的升级，实践证明，设备升级之后，地铁车辆在运行的过程中ATP冗余故障的发生次数明显减少，而且，在对设备软件、技术升级之后ATP的冗余故障问题也得到了有效的解决。

如果地铁车辆列车运营的过程中，正线发生冗余故障的话，由于此种情况的故障对列车运行的功能不会造成一定的影响，针对这类故障可以等地铁列车运营结束之后再对其故障进行解决。如果ATP冗余发生切换之后的话，系统冗余将无法切换回故障端，这时要解决CBTC系统车载信号故障的话，应该重新起到列车驾驶室两端的ATP系统设备，并将ATP开关切除既可有效的解决这类故障，通过以上对ATP冗余故障的处理之后，能够有效的保证地铁列车运行的安全性。

3.2 控制系统无线通信丢失故障的处理措施

地铁车辆CBTC系统车载信号丢失故障对列车的安全运行会造成一定的影响，因此，加强对控制系统无线通信丢失故障的处理措施势在必行。如果发生无线信号丢失故障的话，要重新启动无线单元，先检查地铁车辆无线单元的各个指示灯位显示是否正常，同时要观察CPU板、加密版、电源板等设备的运行状态，如果设备运行出现异常的话，需要重新启动无线单元。无线单元的重启步骤：

（1）将RCSCB断路器板下，并将两端的RCSCB断开。

（2）将ATPFS的任意一端调整到故障位，持续30秒之后显示屏上的"system down"消失，然后再将RCSCB断路器合上，恢复地铁车辆两端的RCSCB，同时要将ATPFS调整至正常位，持续150秒之后，无线单元以及车载设备等指示灯显示正常，无线单元启动完毕。如果地铁列车无线丢失故障发生没有充足的时间去重启无线单元的话，可以采取以下处理措施。

3.3 加强对设备的检修和维护

正常来说，地铁车辆CBTC系统的车载信号设备在运行的过程中，由于无线检测的芯片设计可能会造成无线丢失的故障，如，信号的相互干扰，当造成无线信号丢失的情况下，必须要重启设备才会让系统进入到正常工作状态，而这都与设备的运行状态有这直接的联系，因此，必须要加强对设备的检修和维护，这样才能有效的降低地铁车辆CBTC系统的无线丢失故障發生率。

4 结语

总之，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，也就是CBTC系统，而在以往的工作中，通过运营初期过渡后，车载信号系统方面故障已摸索明朗，切实提高了司机处理故障的效率，更有利保障城市轨道交通高效、安全、优质的服务运营，因此在以后的工作中要得到充分的重视。

参考文献：

[1]董昱.区间信号与列车运行控制系统[M].北京：中国铁道出版社， 2008.

[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（03）.

[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（03）.