城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)維護(hù)及管理路徑探討

張皓

摘 要：城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)對(duì)列車自動(dòng)化控制、運(yùn)行過(guò)程監(jiān)控以及安全防護(hù)等具有非常重要的作用，行車組織計(jì)劃能否實(shí)現(xiàn)必須依靠信號(hào)系統(tǒng)，而這些交通信號(hào)系統(tǒng)在日常運(yùn)行中會(huì)因?yàn)槿藶椴僮鞑划?dāng)、軟硬件設(shè)備故障而出現(xiàn)各種異常，進(jìn)而嚴(yán)重危及車輛的運(yùn)行安全。本文從技術(shù)層面分析了城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的構(gòu)成及其常見的故障成因，然后據(jù)此提出運(yùn)維管理措施。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通;信號(hào)系統(tǒng);運(yùn)營(yíng)維護(hù);管理路徑

中圖分類號(hào)：U284.92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)在日常運(yùn)行過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)不同程度的故障，有些故障嚴(yán)重威脅到車輛運(yùn)行安全。在日常的管理和維護(hù)工作中要充分掌握列車信號(hào)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(lái)形成科學(xué)的運(yùn)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(dòng)防護(hù)系統(tǒng)（ATP）。城市軌道交通列車在運(yùn)行的過(guò)程中必須對(duì)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(shí)時(shí)監(jiān)控，并且列車運(yùn)行時(shí)所需的各種信號(hào)都要正常地顯示在特定的位置。當(dāng)列車的安全運(yùn)行受到某些情況的威脅時(shí)還要借助一定的方式向駕駛員、K控制中心等發(fā)出報(bào)警信號(hào)，以上功能都是為保障列車的運(yùn)行安全、確保調(diào)度和列車管理人員及時(shí)做出調(diào)整而設(shè)計(jì)的，實(shí)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(yùn)行過(guò)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(guò)來(lái)的，而這些信息將會(huì)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(shí)現(xiàn)交互和共享[1]。

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

第三，列車自動(dòng)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(guò)程中必須控制好列車之間的間距、列車啟停時(shí)間等，而ATS系統(tǒng)的主要功能就是向列車管理人員實(shí)時(shí)提供列車運(yùn)行時(shí)的各種監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。其功能涵蓋如下：對(duì)某一調(diào)度區(qū)段內(nèi)的所有列車實(shí)現(xiàn)集中控制和檢測(cè);將列車的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡自動(dòng)化的記錄下來(lái);檢查用于控制列車間隔的設(shè)備;檢查列車的進(jìn)路;自動(dòng)化的生成列車控制所需的時(shí)刻表，并且還具備修改和優(yōu)化這些時(shí)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(gè)運(yùn)行線路的管理系統(tǒng)還具有一個(gè)中央級(jí)的ATS，該系統(tǒng)即使在電力中斷的情況下也不會(huì)停止工作，因?yàn)槠涔╇婋娫粗杏蠻PS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(hào)系統(tǒng)涵蓋了列車控制中心、各級(jí)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(jī)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(hào)系統(tǒng)中的各種設(shè)備都要按照一定的流程來(lái)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(guò)程中偶爾會(huì)出現(xiàn)一些錯(cuò)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(shí)。第二，設(shè)備檢修不規(guī)范。城市軌道交通列車對(duì)運(yùn)行安全的要求非常高，而ATP、ATO以及ATS等信號(hào)系統(tǒng)必須借助定期檢查來(lái)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(guò)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(cuò)誤、連接不牢靠。另外，整個(gè)信號(hào)系統(tǒng)中的大部分設(shè)備都要通過(guò)電源系統(tǒng)來(lái)維持正常的運(yùn)行，因而在系統(tǒng)檢修的過(guò)程中要重點(diǎn)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(jì)規(guī)范》對(duì)電源系統(tǒng)及后備電源時(shí)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(huì)嚴(yán)重影響信號(hào)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(jì)算、控制以及綜合決策作用，如ATP、ATO等系統(tǒng)安裝有車載計(jì)算機(jī)，當(dāng)其出現(xiàn)故障后會(huì)造成列車上的其他信號(hào)系統(tǒng)處于癱瘓狀態(tài)，完全不能起到任何的保護(hù)作用。列車的位置信息、速度信息、駕駛模式信息等都會(huì)顯示在列車的司機(jī)顯示器上，而這些信息則是列車司機(jī)和維修人員開展工作的主要依據(jù)，當(dāng)列車司機(jī)顯示器出現(xiàn)故障時(shí)，會(huì)造成司機(jī)不能和列車控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)交互。列車運(yùn)行過(guò)程中要通過(guò)相關(guān)設(shè)備及時(shí)獲取其形式速度，這一功能依靠速度傳感器（EOSS）來(lái)完成，當(dāng)該設(shè)備出現(xiàn)故障之后將會(huì)造成列車不能對(duì)車輪打滑、空轉(zhuǎn)以及實(shí)際行駛速度等重要信息實(shí)施有效監(jiān)測(cè)。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(hào)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(cè)量這些不安全因素時(shí)發(fā)揮著重要的作用，當(dāng)其發(fā)生故障時(shí)將喪失這些監(jiān)測(cè)功能?？傮w來(lái)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(jī)械式運(yùn)轉(zhuǎn)，還有大量的設(shè)備依靠電力驅(qū)動(dòng)，發(fā)揮著重要的測(cè)量、監(jiān)控、信號(hào)傳遞等功能，系統(tǒng)故障的潛在位置也很多，理論上來(lái)講，系統(tǒng)中的任何部位都存在一定的故障風(fēng)險(xiǎn)。第二，線路故障。車站級(jí)監(jiān)控管理系統(tǒng)以及列車上的各種信號(hào)顯示、信號(hào)傳遞、數(shù)據(jù)測(cè)量與監(jiān)控設(shè)備都要利用電纜線路來(lái)連接，但是長(zhǎng)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(wèn)題，極大地影響各種硬件設(shè)備的正常運(yùn)行。第三，散熱及環(huán)境影響。電力電子設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)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(huì)產(chǎn)生很大的干擾。第四，電子設(shè)備長(zhǎng)時(shí)運(yùn)行損耗。城市軌道交通系統(tǒng)每天的運(yùn)營(yíng)時(shí)間較長(zhǎng)，各種電子設(shè)備的使用壽命有限，在這種長(zhǎng)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(jì)資料對(duì)預(yù)防這類故障具有一定的指導(dǎo)意義[3]。

3 運(yùn)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(hào)系統(tǒng)中的不同設(shè)備在使用壽命、連接方式、運(yùn)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(lái)開展工作。通常地鐵車輛按照檢修時(shí)間間隔分為“雙周檢”、“三月檢”、“年檢”。不同的單位在檢修時(shí)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(duì)地鐵車輛潛在故障點(diǎn)的系統(tǒng)性查驗(yàn)和處理，對(duì)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(shí)際檢修情況及時(shí)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(jì)算機(jī)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、安全監(jiān)控設(shè)備以及自動(dòng)運(yùn)行控制設(shè)備，但還是會(huì)因?yàn)槿藶橐蛩?、設(shè)備因素等產(chǎn)生一些非常危險(xiǎn)的情況，歷年來(lái)的地鐵列車事故中出現(xiàn)過(guò)車門夾人、列車追尾、車輛不能牽引制動(dòng)等，在發(fā)生緊急情況時(shí)必須借助自動(dòng)化設(shè)備或者人為操控的方式來(lái)有效地加以處理。地鐵列車及其控制管理系統(tǒng)在運(yùn)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?yàn)楣收下实停熊嚬芾砣藛T對(duì)故障情況下的應(yīng)急處理也缺乏足夠的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)儲(chǔ)備。因此，城市軌道交通車輛運(yùn)營(yíng)單位在日常管理中必須不斷提升各級(jí)管理人員的技術(shù)水平，使其對(duì)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(diǎn)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(yùn)營(yíng)管理機(jī)構(gòu)對(duì)各種緊急情況的處理能力，及時(shí)避免安全事故。

3.3 升級(jí)監(jiān)測(cè)、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(yùn)營(yíng)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(yàn)對(duì)故障排除具有非常主要的作用。檢修人員要及時(shí)掌握這些新裝備、新技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用方法，并且在此基礎(chǔ)上提升自身的檢修經(jīng)驗(yàn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)嚴(yán)重受到軟硬件故障、人為操作不當(dāng)?shù)纫蛩氐挠绊?，進(jìn)而造成車輛在運(yùn)行時(shí)受到安全威脅。相關(guān)運(yùn)營(yíng)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(yàn)、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(xiàn)：

[1]劉湘國(guó)，鄧禮萬(wàn).城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)維護(hù)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(hào)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理要點(diǎn)芻議[J].數(shù)碼設(shè)計(jì)，2018（8）：221.

[3]李璐.試論城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理要點(diǎn)[J].中小企業(yè)管理與科技，2020（2）：27-28.