南京地铁1号线ATO模式对标异常原因分析

刘亮东 赵峪逢

摘要：介绍了南京地铁1号线ATO模式对标逻辑，通过南京地铁1号线T43列车正线ATO模式欠标故障，分析可能导致地铁列车对标不准的原因。

关键词：南京地铁1号线，冲欠标，故障

为保障乘客安全，地铁站台安装屏蔽门，列车到站后，受停车精度和开关门信号的影响，屏蔽门和站台门联动打开，方便乘客上下车。正常情况下，南京地铁1号线停车精度在±500mm内，屏蔽门可以正常联动。若超过±500mm的范围，屏蔽门无法正常打开，乘客无法正常下车，需要司机进行手动二次对标，对乘客舒适度和正线准点运营有影响。

南京地铁1号线目前有NJ01-1、NJ01-2、NJ01-3、NJ01-4四种车型，共计58列车，四种车型信号系统厂家都是西门子，但牵引和制动厂家每种车型不同，本次结合南京地铁1号线NJ01-3车型T43列的冲欠标故障，对列车对标异常原因进行分析。

自2020年3月开始，南京一号线T43列正线频繁报欠标故障，多次跟车发现，欠标故障只有在下行端驾驶时存在，故障发生较为频繁时，多数站存在欠标情况，个别站最多欠标约2.5m，且故障状态不稳定。根据跟车数据发现，导致T43列正线欠标的原因为，列车在停车过程中，列车MMI显示的实际速度跟不上推荐速度导致。

导致列车冲欠标的原因有很多，和信号系统、列车电制动和空气制动系统，以及列车列车走形部和轮轨接触情况有关，导致列车对标异常的原因可以分为以下几点：

一、列车实际速度采集或计算有误;

二、列车定位异常;

三、列车电制动、空气制动以及电空转换异常;

四、列车轮轨粘着存在异常;

五、其他方面原因;

一、排除车辆和设备因素

1、电空制动转换异常情况排除：

南京一号线T43列车，信号系统是西门子信号系统，牵引系统是ABB的牵引系统，制动系统是海泰制动系统。海泰制动系统有大容量数据储存功能，可以记录列车运行过程中速度、力、压力、模式等多种和制动系统相关的列车数据。利用该功能，选取下行端驾驶时故障较为明显的小龙湾、正常的天印大道站以及上线端驾驶时正常的药科大学站，进行相关制动数据的比对，具体如下表：

比对三站数据和图形发现：三个站的电制动淡出点速度以及完全淡出速度均在正常范围以内（淡出点5km/h左右，完全淡出2km/h左右），且电空制动转换过程中制动力过渡平滑。电制动转换前后列车所需的制动力在固定极位下基本相对应，无异常情况。所有站列车停车过程中ATC发出的制动极位也无明显激增或变化情况。结合以上数据排除电制动、空气制动异常以及电空转换过程中可能产生的延时等问题。

2、轮轨粘着系数异常等原因排除：

分析所有列车欠标时的故障数据均无打滑现象，排除因轮轨粘着异常导致车辆滑行而产生的欠标现象。

列车在停车阶段，海泰制动系统通过EBCU调节制动缸的压力，从而调控TBU通过闸瓦施加在轮对踏面上的制动力，分析数据发现空气制动力无明显异常情况，通过检查闸瓦和轮对的贴合情况以及核实闸瓦物料生产批次，排除因闸瓦贴合异常或因闸瓦材质老化而出现制动性能不稳定的情况。

如图4所示，ATC发出的牵引电制动电流信号被编码器编译成两路PWM 信号，两路PWM 信号由两路列车线输出给牵引和制动系统。正常情况下，PWM1和PWM2信号在0—74以内为有效值，通过比对制动系统的数据分析发现，故障时间点内制动系统收到的两路PWM1和PWM2差值基本在±21左右（比对和其他NJ01-3车型车辆）。且海泰制动系统在两路PWM值中会取较大的PWM值作为有效值，比对海泰制动系统EBCU收到的PWM1和PWM2以及制动系统认为有效的PWM值，无异常情况。

列车在运行中未报任何的编码器故障，对调两端的编码器继续上线，故障依旧存在，排除了编码器译码以及制动系统接收的信号异常情况。

二、排除轨道因素

南京一号线NJ01-3车型原车制动系统是法维莱的系统，2017年结合NJ01-3车型架修作业，将制动系统换型改造成海泰制动系统，改造完成后经过调试，列车对标良好，2018至2020年初，上线运营对标良好，未发生惯性的冲欠标故障。

列车在正线上下行运行中，上下行轨道受位置、环境、轨道情况等因素的影响，上下行运行的轮轨接触情况并不是完全一致的。所以同列车在同一站上下行运行的对标情况并不能完全参照比对，为了完全排除因轨道、轮轨接触等原因導致的冲欠标，安排列车进行了调头作业，调头后发现8586车在85A驾驶时存在欠标的情况，故障转移至上行端驾驶，排除了因轨道原因导致的冲欠标。通过以上4步，完全排除了因车辆编码、牵引电制动执行过程、踏面、闸瓦、轨道等原因导致的冲欠标。

三、信号系统原因分析

南京地铁一号线四种车型信号系统使用的是西门子厂家的制动系统。信号系统的车载ATP单元会连续的测量走行距离，ATP车载单元能随时的确定列车的位置。信号系统会根据列车的定位计算出列车在该位置可以有的最大速度，一般把这个计算出来的速度称为推荐速度。推荐速度也是列车在该位置可以运行的速度上线，当列车的实际速度超过推荐速度一定值和一定的时间（每个项目不同），信号系统就会判定列车超速，施加紧急制动进行保护。

南京地铁一号线四种车型信号系统在每个A车的两个转向架各安装1个速传探头，在列车运行过程中，信号系统根据速度传感器以及提前输入的列车的轮径值计算出两个转向架的速度。两个速度进行比对，信号系统会采用较大的速度作为有效值，判断为列车的实际速度。

信号系统一直将列车的实际速度和推荐速度进行比较，如果推荐速度大于实际速度，列车就会施加制动，反而，如果列车的实际速度小于推荐速度，列车就会进行牵引。列车在进站停车过程中，列车的实际速度超过推荐速度所产生的运行距离为冲标距离，列车的实际速度小于推荐速度所产生的运行距离为欠标距离。

根据南京一号线 T43列正线欠标的跟车数据发现，导致T43列正线欠标的原因为，列车在停车过程中，列车的实际速度跟不上推荐速度导致。

在排除列车以及轨道因素后，从以上角度分析出发，复查了信号系统输入的轮径值无异常，检查信号系统的速传和ATP天线无异常情况，最终通过对调信号系统ATC机柜内的 LAVA板和KIPV板后发现故障转移，更换后确定故障原因因两块板件出现异常导致。

总结

地铁列车冲欠标故障状态经常处于不稳定的情况，可能导致地铁列车冲欠标的原因有很多，在分析和查找故障原因的过程中往往涉及多个系统厂家。受种种原因限制，故障处理的时间较长，效果较差，在地铁行业领域一直是难点。本次南京地铁一号线T43列欠标原因已查明，故障处理后上线对标良好，结合本次故障处理，优化了冲欠标故障原因分析的逻辑，在后期处理类似故障过程中，梳理好思路，从简入繁，一步步排除，直至查找最终的原因。