浅谈地铁列车厂修中的技术改造与探索

于昳琳

（大连地铁运营有限公司，辽宁 大连 116000）

地铁列车的厂修也称“大修”，是列车预防性定期检修中的最高级别修程，根据《地铁设计规范（GB50157-2013）》等标准的相关规定，列车厂修的开展时机取决于列车运用时间及行驶里程两项指标：按标准要求，列车运用时间超过10年或行驶里程超过120万公里（国家交通运输部于2019年颁布的《城市轨道交通设施设备运行维护管理办法》将此指标扩展到了160万公里）就需进行厂修。

作为列车最高级别的修程，在厂修过程中，要对列车及其所有子系统进行彻底拆解、维修，并依据前期运维情况，提前更换老化的部件，以达到恢复列车性能的目标。同时，在10年的列车运维过程中，随着科学技术的不断进步，很多新材料、新技术被应用在列车上，使列车整体性能得到提升。而10年前的设备和技术也在不断的被淘汰、被替换，使得原有列车系统的可用性、可靠性、可维护性和安全性无法跟上运营单位对列车的需求。因此，很多城市的地铁运营单位都选择借助厂修这个深度维修的过程，对现有列车进行技术改造或升级，提升列车性能，使其可以更好的满足现场运用的需求。

1 大连地铁3号线列车子系统及其运维情况简介

作为大连市首条现代城市轨道交通线路，大连地铁3号线于2003年开始运营，线路南起大连火车站，北至金石滩，总长度49.15km（见图1）。

图1 大连地铁3号线线路示意图

线路运营初期（2003～2008年）配车20列，均为4编组B2型地铁列车，2M2T编组形式，设计时速100km/h。列车子系统的设计主要基于当时较为先进的技术平台，具体情况如表1所示：

表1 大连地铁3号线部分列车子系统及供应商

在线路运营初期，各系统运行状况都比较稳定，但伴随着运用时间和运用里程的不断增多，各系统在运维方面的问题逐渐暴露出来，其中最主要有以下几个方面：

（1）系统故障率逐年增高，供应商的售后服务和后续的业务配合表现不佳。

（2）供应商由于转型或产品升级，不能再提供系统维护所需备件。

（3）原系统技术已经无法满足线路运营需求或国家相关部门对运营线路的基本要求。

此外，随着近些年各种智能运维技术的不断发展，列车对弓网、走行系统的状态监控和掌握也是保证地铁线路安全运营的有效手段，而这些关键系统在原列车设计时并未被考虑。

2013～2019 年大连地铁3号线列车陆续进入厂修期，此次厂修对列车各系统都进行了深度维修，同时为了解决列车在前期运维中存在的问题，提升厂修后列车的性能，大连地铁运营单位与大连机车车辆有限公司合作，在厂修过程中，对列车进行了一系列的技术改造。

2 改造项目

此次列车厂修过程中的改造及技术探索项目涉及到TMS、PIS、受电弓、车门、走行等多个系统，下面简单介绍几个重要的改造项目。

2.1 TMS系统改造

3号线列车原TMS系统是日本东芝公司产品，系统以HDLC的通信协议构建列车监控网络（具体网络架构图如图2所示），可以与牵引、制动、辅助电源等少数几个关键子系统实现通信，从而达到监控系统运行状态的目标。

图2 原TMS系统网络架构图

但受限于当时的技术水平，这套系统的数据采集、传输和存储能力非常有限，以故障存储能力来说，这套系统仅能存储3天的运行信息和120条故障信息，这个数量远远无法满足现有运营的需求。此外，由于这套系统是东芝公司十几年前的产品，目前该公司已对产品进行升级，无法提供系统维修所需部件，这给列车的运维带来了很大困难，因此大连地铁的运营单位在厂修过程中，对TMS系统进行全面的改造，以一套全新TMS系统替代原有系统。新系统在保留原系统所有功能的基础上，提高了监控网络的通信速率，增加了对车辆运行及故障状态的记录和存储能力，并更新完善了人机界面，具体情况如下：

（1）新系统网络架构为列车+车辆的双层架构（具体架构如图3所示），采用MVB通信协议进行数据传输，可实现1.5Mbit/s的传输能力（而原系统采用的HDLC协议的数据传输能力仅为9.6Kbit/s）

图3 新TMS系统网络架构图

（2）新系统具有2G的存储空间，可以列车1个月运行数据以及半年以上的故障数据，数据记录存储能力是原系统的10倍。

（3）此外新系统的人机界面更加完善，可以使驾驶员详细的掌握列车的运行状态。

总而言之，更新后的TMS系统性能得到了全面提升，可以更好地为列车运行提供支持。

2.2 PIS系统改造

PIS系统是列车与乘客之间的沟通门户，也是列车各子系统中升级换代速度最快的系统（这主要是因为随着通信、网络、多媒体等技术的不断发展，PIS系统能够实现的功能不断增加，进而导致各运营单位对PIS系统的要求也越来越高），目前主流的列车PIS系统具备PA、CCTV以及多媒体等三大功能模块，而3号线原PIS系统是温州兰普公司在15年前生产的，这套PIS系统仅有PA一个功能模块，且生产商已于数年前转型，不再生产该系统设备，导致运营单位无法采购部件，也无法维修损坏部件，仅能勉强靠现有的库存备件，维持运维。此外，由于原厂商没有提供报站语音及LED信息显示屏文字的更新软件，造成系统的报站语音及LED屏显示的信息无法根据运营需要及时得到更改。

为了走出困境，提升列车的运营服务水平，大连地铁运营重新选择了PIS系统供应商，要求其安装运营需求重新开发一套PIS系统，并借助厂修的机会，将新设备安装到列车上，替代原有系统（新老系统对比图如图3所示）。

新的列车PIS系统主要由控制机柜、广播控制盒、LED显示屏、动态地图、扬声器、乘客紧急报警器、网络摄像机、司机室监控触摸屏、LCD显示器以及硬盘录像机等设备构成（具体设备配置见表2），主要可以实现列车的广播报站功能（包括全自动、半自动、人工广播、紧急广播及OCC广播等），对讲功能（包括司机室对讲机及客室紧急对讲）、信息显示功能（包括终点站显示、贯通道信息显示及动态地图显示），多媒体播放功能，CCTV监控摄像、存储及回放功能。

表2 新PIS系统的设备配置清单

与原系统相比，新系统不仅增加了多媒体视频播放及CCTV监控等两大功能模块，还提供了报站语音库及LED屏信息编辑及改写软件，使运营方能够按照自己的需求及时对报站信息进行更新。

3 厂修改造后的效果

除了上述两个系统以外，大连地铁还借助厂修的契机，对列车进行了一系列改造，包括：对列车的牵引系统和制动系统进行的国产化改造尝试，对受电弓进行了更新改造(新系统具有ADD自动降弓保护的新功能），尝试使用变频空调替代定频空调，尝试加装走行部监控系统以及细水雾灭控火系统等。厂修后的列车，经过上述改造，系统性能得到了进一步提升，加之厂修对列车各系统的全面维修，使车辆在厂修后的运用中的表现更加优良。改造后系统增加的各项功能，提升了列车在运维中的可用性、可维护性及安全性：

（1）通过对PIS系统的改造，使列车的报站语音调整成为可能，根据运营需要，目前大连地铁采用了中、英、日、韩、俄五国语言的报站形式，成为国内首个五语报站的城市。

（2）ADD自动降弓保护功能可以保证列车在受电弓发生异常时，自动降下，从而有效的减少对接触网的损伤，降低事故影响和损失。

（3）通过走行在线监测系统和细水雾灭控火系统的试装，提升了列车在运行中的安全性，降低运营风险，并可做到对关键项目的提前预警。

4 结语

目前，国内很多城市地铁车辆陆续进入厂修期，利用厂修过程对车辆及其子系统进行适当的改造，完善或提升系统性能，将会对车辆厂修后的运营和维护管理提供巨大的帮助，同时也更加有利于车辆在下一个厂修周期的安全运营。