一種地鐵故障處置系統(tǒng)研究

彭輝 文林

摘要：地鐵車輛故障頻發(fā)，因車輛故障導(dǎo)致的下線、清客等事件時有發(fā)生。傳統(tǒng)的車輛故障處理方案主要通過加強管理、培訓(xùn)等手段來提高司機處理故障的能力。但這并不能保證司機在故障發(fā)生的關(guān)鍵時刻能快速、準(zhǔn)確的采取有效的應(yīng)急措施。本文介紹的故障處置系統(tǒng)既能夠?qū)崟r診斷地鐵車輛故障，又能精確指導(dǎo)司機進行應(yīng)急處置操作，這樣能夠極大減少列車故障情況下因誤操作導(dǎo)致的列車晚點事故。

關(guān)鍵詞：地鐵;故障診斷;故障處置

Abstract：The metro train occurs fault frequently，it cause the passengers have to get off the train.Traditional metro train troubleshooting is mainly through enhancing management，training to improve driver's ability to deal with faults，but it does not guarantee that drivers can take effective emergency measures quickly and accurately at the critical time of failure.The Urgent process system in this paper can not only diagnose the fault of the metro train，but also accurately guide the driver to carry out the urgent operation，which can greatly reduce the train late accident caused by the fault of the train.

Key words：Metro;Fault diagnosis;Fault process system

中圖分類號 U221

近年以來，我國的城市軌道交通建設(shè)迎來了黃金發(fā)展期。高鐵、城際鐵路、地鐵等軌道交通獲得了巨大發(fā)展。在各大城市，地鐵車輛作為各大城市必備的交通工具，其安全、快速、準(zhǔn)點的特點極大的滿足了人們出行的需求。

隨著地鐵車輛的長時間運行，其出現(xiàn)故障的概率也會隨之提高。據(jù)分析，在大部分影響地鐵車輛行車的故障中，受電弓故障、牽引故障、車門故障、制動緩解故障、輔逆故障、充電機故障、空壓機故障、成為主要的故障源。在軌道列車故障的研究領(lǐng)域，主要有兩種研究方向：一種是列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)TCMS對車載MVB實時數(shù)據(jù)進行分析和診斷;另一種是地面控制系統(tǒng)通過對實時數(shù)據(jù)進行故障診斷和故障處理。第一種方式能夠快速的診斷出當(dāng)前列車存在的主要系統(tǒng)故障，給列車司機故障提示，但不能對司機的操作給予足夠的指導(dǎo)。第二種方式根據(jù)列車運行實時數(shù)據(jù)，能全面的診斷列車已存在的和潛在故障，也能對故障給予相關(guān)的處理建議，但是不能直接指導(dǎo)司機具體如何操作。

根據(jù)實地調(diào)研和實踐，本文提出了一種新的故障處理方式，即故障診斷與應(yīng)急處置指揮系統(tǒng)，該系統(tǒng)根據(jù)車載MVB實時數(shù)據(jù)進行故障在線診斷，診斷后的結(jié)果通過車載4G模塊傳輸?shù)街笓]中心服務(wù)器，調(diào)度人員可以通過控制室的大屏幕實時了解當(dāng)前的應(yīng)急故障情況，司機也可以通過車載IPAD進行故障查看及具體故障排查步驟。

1 故障診斷系統(tǒng)

車載網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)TCMS是整個列車的核心控制部分，是車載數(shù)據(jù)和指令的傳輸中樞。它采用MVB總線結(jié)構(gòu)，是車載設(shè)備接入車載網(wǎng)絡(luò)的接口;通過該接口，控制指令能下發(fā)到各具體的車載設(shè)備。

TCMS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通過和車載設(shè)備進行通信，能收集到各個車載設(shè)備的實時狀態(tài)數(shù)據(jù)。通過對這些實時數(shù)據(jù)的分析就能得到列車的整體工況和狀態(tài)。對于異常工況情況，網(wǎng)絡(luò)模塊會產(chǎn)生故障報警記錄。然而，這些報警記錄只能通過安裝在地鐵車輛上的司機屏幕來進行提示。不能夠逐步指導(dǎo)司機進行應(yīng)急操作。在行車過程中，司機面對突如其來的故障，不免心生緊張，在這種情況下，迫切需要一個指導(dǎo)司機進行應(yīng)急處置的系統(tǒng)，以避免司機誤操作導(dǎo)致的清客等事件發(fā)生。

本文提到的車載故障診斷系統(tǒng)，按兩種方式進行：一種是司機進行指令操作后，沒有達到指令的預(yù)期，沒有產(chǎn)生應(yīng)有的效果;另一種是設(shè)備工作狀態(tài)發(fā)生異常。針對第一種故障，車載診斷模塊讀取MVB總線上面的數(shù)據(jù)，在捕獲到司機的操作指令后，在操作指令有效的時間范圍內(nèi)監(jiān)測指令的結(jié)果是否滿足;第二種故障則需要對相關(guān)MVB信號作實時監(jiān)測。

故障診斷過程中，最重要的數(shù)據(jù)源就是MVB端口信息。對于列車指令、設(shè)備工作狀態(tài)、開關(guān)狀態(tài)等，都直接用0或1表示;對于表示速度和牽引力的量值，讀取對應(yīng)的WORD值得到其模擬量值。

在對故障分類的前提條件下，不需要考慮故障之間的相互干擾，每個故障的診斷都是獨立、持續(xù)的進行。這樣能夠保證故障診斷的實時性及應(yīng)急處理的獨立性。

2 應(yīng)急故障指揮系統(tǒng)

在地鐵運營過程中，現(xiàn)場突發(fā)情況復(fù)雜，在車輛發(fā)生故障的情況下，司機很難立即做出及時正確的相應(yīng)（根據(jù)上海地鐵一號線業(yè)主統(tǒng)計，司機誤操作導(dǎo)致車輛下線、清客的事件占總體車輛下線、清客事件的比例高達40%）。針對這一實際情況，我們亟需一套故障診斷與應(yīng)急處置系統(tǒng)來指導(dǎo)司機規(guī)范操作，減少清客等嚴(yán)重事件發(fā)生、降低5分鐘以上晚點事件比例。

當(dāng)故障診斷系統(tǒng)將診斷出的故障發(fā)送到地面服務(wù)器后，調(diào)度室的大屏幕及車載IPAD裝置上面會實時刷新顯示故障情況，以及對故障情況給出的應(yīng)急處理步驟。當(dāng)司機選擇故障進行故障應(yīng)急處理后，系統(tǒng)進入故障應(yīng)急處置狀態(tài)，提示司機下一步操作內(nèi)容，對于可以感知的操作步驟，當(dāng)司機在車上有處置動作發(fā)生時，系統(tǒng)檢測到有正確的應(yīng)急處置信號后，系統(tǒng)繼續(xù)提示下一步操作。

故障發(fā)生后，司機開始故障處置時，基本流程如圖1所示。

在故障應(yīng)急處置過程中，地面服務(wù)器會記錄故障相關(guān)的實時數(shù)據(jù)，這些信息的變化可以反映司機應(yīng)急處置的動作軌跡，管理人員可以用相應(yīng)的解析軟件對司機操作的軌跡進行提取和分析，形成司機現(xiàn)場操作報告。

參考文獻

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作者簡介：彭輝（1982-），男，碩士，株洲中車時代電氣股份有限公司，從事車載軟件的研究與開發(fā)，E-mail：penghuilove@163.com。