2.3.1?聯(lián)鎖系統(tǒng)故障

通過查閱文獻和在南京地鐵運營公司調(diào)研發(fā)現(xiàn)，人為因素和設(shè)備因素是導(dǎo)致地鐵信號系統(tǒng)聯(lián)鎖故障的兩大主要因素，在兩種故障因素中，設(shè)備因素導(dǎo)致的聯(lián)鎖故障概率占96%左右，而人為原因?qū)е碌焦收细怕收?4%左右，由此可見設(shè)備因素在引發(fā)聯(lián)鎖故障的因素中占主導(dǎo)地位。最為常見的幾種設(shè)備故障包括信號故障、紅光帶故障、道岔故障、?調(diào)集故障、表示故障以及進路故障等。不同設(shè)備故障的表現(xiàn)形式和引發(fā)故障原因是不相同的，針對以上提到的幾種設(shè)備故障一一進行分析。

（1）信號故障發(fā)生時，地鐵信號燈會表現(xiàn)為熄滅狀態(tài)或直接顯示錯誤，信號不再

開放。引發(fā)信號故障的原因主要有：指示器接觸不良、繼電器接觸不良、軟件程序出現(xiàn)錯誤、接點焊接工藝不當(dāng)或老化導(dǎo)致的虛焊問題等。

（2）調(diào)集故障發(fā)生時，地鐵信號聯(lián)鎖設(shè)備會呈無信號狀態(tài)，調(diào)度聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)無法正

常使用，導(dǎo)致地鐵信號聯(lián)鎖設(shè)備調(diào)集失去控制。如果沒有對列車的調(diào)集調(diào)度，很容易引發(fā)列車軌道事故，造成嚴(yán)重的后果。調(diào)集故障出現(xiàn)的原因包括：電源出現(xiàn)問題、ATS的?主機故障、信息采樣的瞬時故障、控制臺按鈕失控或是軟件不兼容等。

（3）紅光帶故障發(fā)生時會在未被占用的軌道區(qū)域錯誤地顯示紅光帶，導(dǎo)致列車無

法在該區(qū)段正常行駛，其在設(shè)備因素導(dǎo)致的故障類型中發(fā)生的概率最大。紅光帶故障發(fā)生的主要原因是接受盤損壞、移動電源盤損壞、死機，或是由于繼電器故障和道岔故障未能及時被處理而進一步引發(fā)紅光帶故障。

（4）進路故障出現(xiàn)時會導(dǎo)致進路無法解鎖、進路不觸發(fā)或是進路不排、錯排；進

路故障發(fā)生的主要是由繼電器出現(xiàn)故障、聯(lián)鎖設(shè)備故障、軟件程序出現(xiàn)問題、ATS故障等原因引起。

（5）調(diào)集故障出現(xiàn)時表現(xiàn)為調(diào)集失控、無信號或者調(diào)度電話故障；調(diào)集故障出現(xiàn)

的原因包括電源出現(xiàn)問題、ATS的主機故障、信息采樣的瞬時故障、控制臺按鈕失控或是軟件不兼容。

（6）道岔故障的主要表現(xiàn)為道岔不進行轉(zhuǎn)換或不密貼；造成道岔故障的原因主要是道岔插接件接觸不良或繼電器焊點接觸不良，在大雨雪天氣道岔故障很容易發(fā)生。行車遇暴雨、暴雪等惡劣天氣時，由于繼電器焊點接觸不良以及道岔插接件發(fā)生問題等原因?qū)е峦ㄐ沛溌肥СＧ闆r，進而頻繁發(fā)生使道岔故障。

（7）表示故障主要表現(xiàn)為調(diào)集表示故障，表示故障原因主要有通信鏈路的故障、交流主機箱故障或是軟件問題引起表示盤故障。

ATS系統(tǒng)故障

ATS子系統(tǒng)的設(shè)備故障主要有以下兩類：

（1）通信中斷故障。列車排路計算機（Train?Routing?Computer，TRC）和安裝在

某聯(lián)鎖站的時刻表處理器（Timetable?Processor，TTP）組成?ATS?系統(tǒng)，如果控制中心

（Operation?Control?Center，OCC）和外圍系統(tǒng)的雙通信通道同時發(fā)生故障，ATS將會失去作用，運營控制由本地ATS系統(tǒng)接管。

（2）OCC服務(wù)器故障。OCC服務(wù)器主要包括：人機界面（Human Machine Interface，HMI）、前端處理器（Front?End?Processor，FEP）、中心數(shù)據(jù)存儲機（ADM）以及COM

服務(wù)器（主要作用是匯集及處理外圍系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)據(jù)）。主用和備用熱備冗余是由COM服務(wù)器提供的，在主用?COM?服務(wù)器發(fā)生故障的情況下，備用?COM?服務(wù)器自動啟動，同時主用和備用?ADM?服務(wù)器都有報表數(shù)據(jù)存儲。如果主用?COM?服務(wù)器和備用?COM 服務(wù)器同時發(fā)生故障，ATS將會失去作用。以中央ATS故障為例，若中央ATS服務(wù)器發(fā)生故障或沿線信號通信系統(tǒng)發(fā)生故障，信號系統(tǒng)將無法實現(xiàn)?ATS?中央級控制，OCC?調(diào)度員無法對全線信號系統(tǒng)進行監(jiān)控，在?車站級聯(lián)鎖功能正常的情況下可實施降級行車模式的故障。

ATS故障的主要現(xiàn)象為：1）OCC中央ATS大屏幕信號系統(tǒng)顯示區(qū)域軌道圖灰顯，OCC中央ATS工作站灰顯且彈出服務(wù)器狀態(tài)雙紅顯示燈（中央ATS系統(tǒng)服務(wù)器死機或通信中斷）；2）中央ATS無法顯示信號系統(tǒng)實時信息（列車位置、設(shè)備狀態(tài)、列車車次等）；3）區(qū)域聯(lián)鎖、RATP/RATO功能正常，車站控制室（LCW）顯示正常，可正常監(jiān)控相應(yīng)區(qū)域列車運行。ATS?故障將導(dǎo)致正線列車無法接收中央?ATS?系統(tǒng)服務(wù)器的時刻表數(shù)據(jù)，中央?ATS時刻表功能丟失，列車無法按運行圖組織行車，行車組織模式無法實施中央級控制。ATS 故障對正線行車組織的影響主要為：

?（1）由于時刻表數(shù)據(jù)丟失，正線列車無車次號、目的地碼，導(dǎo)致正線列車無法自動排列列車進路（除信號機設(shè)置為自動排列進路模式的進路可根據(jù)聯(lián)鎖條件排列正向進路外），列車區(qū)間停車或終點站折返進路不能自動排列。

（2）因列車車次丟失，車站站臺到站廣播不能自動觸發(fā)，站臺乘客信息系統(tǒng)（Passenger?Information?System，PIS）無法實時顯示列車到站信息；列車不能根據(jù)目的?地碼自動廣播，須司機、車站人工手動廣播。

（3）中央ATS大屏幕顯示系統(tǒng)、ATS人機接口（工作站）灰顯或正線計軸區(qū)段（軌?道電路全部顯示故障，OCC行調(diào)無法確認(rèn)列車實際位置。

（4）車載無線通信系統(tǒng)無法實時更新列車位置信息，導(dǎo)致行調(diào)—司機二級通信模式受影響，行調(diào)須人工確認(rèn)列車位置信息。

2.3.3?軌旁設(shè)備故障

軌旁設(shè)備由?ATP?系統(tǒng)設(shè)備和?CI系統(tǒng)設(shè)備組成。軌旁控制計算機（Wayside?Control Unit，WCU）是?ATP?的主要設(shè)備，CI系統(tǒng)的主要設(shè)備是室內(nèi)電子檢查控制（ElectronicCheck Control，ECC）和室外信號機、轉(zhuǎn)轍機、計軸設(shè)備。

軌旁設(shè)備的主要設(shè)備故障有：

（1）WCU故障。由于三取二冗余設(shè)計應(yīng)用在WCU和通信通道上，單個通道故障對列車運行沒有影響，但是如果兩個通道都出現(xiàn)故障，可以將列車切換到人工駕駛（Restricted Manual，RM）模式，運行到下一個車站之后，采用站間閉塞模式運行。

（2）CI系統(tǒng)設(shè)備故障。CI系統(tǒng)設(shè)備故障分為室內(nèi)設(shè)備故障和室外設(shè)備故障。室內(nèi)設(shè)備的硬件故障解決，是由采用三取二冗余配置的?ECC?和通信通道來實現(xiàn)的，如果單個接口模塊出現(xiàn)問題，系統(tǒng)在通過板件重啟、維修替換之后可以正常運行。室外設(shè)備故障：室外信號機在CBTC正常模式下是滅燈的，所以在信號機出現(xiàn)故障時，只發(fā)出報警信號，不影響列車的正常運行。轉(zhuǎn)轍機故障可以通過搶修和加道岔鉤鎖器等措施解決；?計軸設(shè)備的故障可以通過計軸預(yù)復(fù)位等操作解決。

?

車載信號系統(tǒng)故障

地鐵車載信號系統(tǒng)是一個數(shù)字化、智能化系統(tǒng)，由于車載信號設(shè)備作為信號系統(tǒng)與車輛系統(tǒng)的接口，同時車載信號作為地鐵司機的接口設(shè)備，受制于設(shè)備老化、接口匹配、人為等因素，在運行中容易發(fā)生故障，結(jié)果導(dǎo)致通信傳輸中斷。車載信號系統(tǒng)常見故障有ATP冗余故障、無線通信數(shù)據(jù)包丟失、ATO沖標(biāo)等。

（1）ATP冗余故障通常情況下，在列車的前端和后端分別設(shè)置有VOBC車載控制器，兩者互為冗余，如果列車的前端?VOBC?發(fā)生故障，后端的?VOBC?會對列車行使掌控權(quán)利。ATP?冗余的狀況主要有以下的幾點表現(xiàn)：1）前端的VOBC激活后，尾端的VOBC就會處在一種待機的狀態(tài)下，當(dāng)前端的車載信號系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，就會進行冗余切換；2）當(dāng)前端的VOBC 激活之后，尾端的?VOBC?處于一種關(guān)閉或者故障的情況下，無法實現(xiàn)冗余切換；3）前?端的VOBC處于關(guān)閉或者故障的情況下，尾端的VOBC激活，完成冗余切換。導(dǎo)致?ATP?冗余故障發(fā)生的原因有兩點：1）在雷達(dá)、應(yīng)答器等模塊出現(xiàn)故障時，會導(dǎo)致列車前后兩端的?VOBC?不能夠正常的進行切換。2）在列車運行的過程中，接頭連接不緊密、貫通線較短，也會造成ATP冗余現(xiàn)象的發(fā)生。對設(shè)備軟件以及技術(shù)進行不斷的升級能夠有效的減少地鐵列車在運行過程中ATP冗余故障的發(fā)生頻率，從而有效的解決冗余故障問題。

（2）無線通信丟失故障

在CBTC系統(tǒng)中，無線丟失是比較常見的故障，發(fā)生的頻率比較高。導(dǎo)致無線丟失的原因有以下三點：1）場地?zé)o線設(shè)備布設(shè)的密度。無線丟失故障出現(xiàn)最多的地方就是地面站場，在一些站場附近，AP（Access?Point）接入點比較少，比較遠(yuǎn)的軌道列車在 接收信號時出現(xiàn)斷斷續(xù)續(xù)、不穩(wěn)定的情況，網(wǎng)絡(luò)連接不穩(wěn)定導(dǎo)致無線丟失。在折返車站附近也會經(jīng)常出現(xiàn)無線丟失的情況。地面站和底線站相比來講，無線信號受到的干擾因素較多，很容易造成無線丟失。2）列車車載設(shè)備性能。經(jīng)常出現(xiàn)無線丟失故障的列車，其兩端無線單元之間網(wǎng)線的損耗比較大、丟包率大，造成無線丟失。3）無線設(shè)備的維修檢查效果。在地鐵運營過程中，出現(xiàn)很多次由于無線貫通線接頭不緊密導(dǎo)致無線丟失的情況。出現(xiàn)無線丟失故障會對列車的正常運行帶來一定的影響。當(dāng)無線丟失故障出現(xiàn)之 后，系統(tǒng)控制模式的級別會降低，從CBTC模式降到聯(lián)鎖模式，列車自身會由于定位的丟失，無法正常的行駛，出現(xiàn)緊急制動剎車的情況。另外，故障出現(xiàn)之后，列車只能夠在人工駕駛模式下行駛，時速只能夠控制在?25km/h，導(dǎo)致列車晚點，影響列車運行的效率。

（3）ATO對標(biāo)不準(zhǔn)

地鐵列車到站停車時，停車精度要求在±50cm 范圍內(nèi)，否則車門不能正常打開，影響運營效率。由于停站精度與列車速度、距離、車輛性能、軌道條件等密切相關(guān)，任何一個參數(shù)、性能的短暫改變，都會對最終的停站精度產(chǎn)生影響。

?DCS網(wǎng)絡(luò)故障

如圖2-9所示，DCS網(wǎng)絡(luò)設(shè)備主要包括：節(jié)點機、電交換機、光交換機、軌行區(qū)無線天線、車載無線天線和車載交換機。線路按介質(zhì)區(qū)分，有雙絞線（網(wǎng)線）和光纖。本?節(jié)內(nèi)容對各個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備故障進行分析。

（1） 節(jié)點機間光纖斷裂

CBTC系統(tǒng)的骨干網(wǎng)一般由若干節(jié)點機成環(huán)相連，如圖2-10所示。此處定義節(jié)點機A?至?F?依次相連形成環(huán)網(wǎng)，定義節(jié)點機?A-B?相連和光纖為①、節(jié)點機?A-F?相連的光纖為②。若光纖①出現(xiàn)斷裂，環(huán)形組網(wǎng)方式將通過內(nèi)置的自愈機制保證B-C-D-E-F-A節(jié)點機的互聯(lián)互通；若光纖①②均出現(xiàn)斷裂，將觸發(fā)自愈機制：B-C-D-E-F節(jié)點機通信無障礙，但節(jié)點機A脫離環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，其承載的服務(wù)已脫離骨干網(wǎng)絡(luò)，即節(jié)點機下的聯(lián)鎖機和ATP計算機服務(wù)已離線，造成OCC部分灰顯及列車無法投入CBTC模式。

2-10 環(huán)形網(wǎng)絡(luò)示意圖

（2）節(jié)點機故障

通常節(jié)點機有冗余雙通道設(shè)計，若為單通道故障，將不會導(dǎo)致信號系統(tǒng)故障；若節(jié)點機雙通道均故障，造成的結(jié)果與

（1）中光纖①②均出現(xiàn)斷裂的情況一致。

（3）電交換機故障

通常電交換機為雙機冗余設(shè)計，單機故障一般不會造成信號系統(tǒng)故障，但需要注意其他子系統(tǒng)或系統(tǒng)程序是否有默認(rèn)交換機設(shè)置，這樣的設(shè)置可能會導(dǎo)致冗余失效；若交換機雙機故障，其相連的計軸計算機、ATP計算機、聯(lián)鎖計算機、ATS服務(wù)器等將不能互聯(lián)互通，交換機所承載的業(yè)務(wù)也不能上傳到節(jié)點機，即將傳給給列車的移動授權(quán)信息也不能傳遞給光交換機，列車因無法接入?ATP?服務(wù)器而觸發(fā)緊制，將無法投入?CBTC 模式。

（4） 光交換機故障

光交換機指在電交換機端口處增加光模塊，實線信號在光纖中的傳輸。通常光交換機為雙機冗余設(shè)計，對應(yīng)車-地的冗余無線網(wǎng)絡(luò)，單機故障將不會造成信號故障；若光交換機雙機故障，將直接造成與電交換機和軌行區(qū)無線天線的數(shù)據(jù)通信中斷，列車因無法接入ATP服務(wù)器而觸發(fā)緊制，將無法投入CBTC模式。

（5） 軌行區(qū)無線天線故障

軌行區(qū)無線天線由天線、光電轉(zhuǎn)換器、調(diào)制解調(diào)器構(gòu)成。通常為雙網(wǎng)冗余設(shè)計，若單網(wǎng)故障一般不導(dǎo)致信號故障，但需注意雙網(wǎng)的信號覆蓋強度不一定相同，若較差覆蓋率的信號被使用將增加網(wǎng)絡(luò)超時中斷的風(fēng)險，將導(dǎo)致列車緊制并無法投入CBTC模式；若不考慮其他天線的信號覆蓋，雙網(wǎng)故障將導(dǎo)致列車緊制，車-地通信徹底中斷，列車因無法接入?ATP?服務(wù)器而觸發(fā)緊制，并無法投入?CBTC?模式，點式?ATP?模式下的車門聯(lián)動屏蔽門功能也將失效駛出該天線覆蓋區(qū)域?qū)⒒謴?fù)正常。

（6） 車載無線天線故障

為實現(xiàn)與軌旁天線的互聯(lián)互通，車載無線天線與軌旁天線構(gòu)成類似。通常為雙網(wǎng)冗余設(shè)計，若單網(wǎng)出現(xiàn)故障一般不導(dǎo)致信號故障；若雙網(wǎng)出現(xiàn)故障，車-地通信徹底中斷，列車因無法接入?ATP?服務(wù)器而觸發(fā)緊制，并無法投入?CBTC?模式，點式?ATP?模式下的 車門聯(lián)動屏蔽門功能也將失效。

（7）車載交換機故障

車載交換機通常為冗余設(shè)計，對應(yīng)車載天線。若單機故障，不會造成信號故障；若雙機故障，車載交換機相連的車載控制器、信標(biāo)天線、編碼里程計和人機界面不能互聯(lián)互通，所承載的業(yè)務(wù)將直接中斷，造成車載控制器收不到附屬設(shè)備的所有信息，列車觸發(fā)緊制，在此情況下列車只能通過切除ATP移動列車。

（8）無線鏈路傳輸故障

車-地?zé)o線通信通常工作在?2.4Ghz?頻段（IEEE?802.11），我國有?13?從?2.412Ghz~2.472Ghz?的信道。當(dāng)運行線路中無線信號強度太弱時，超過?5?秒仍通信中斷，車載控制器將觸發(fā)列車緊制。由于?2.4Ghz?為開放頻段，故多種民用無線設(shè)備處于此頻段，例如便攜?3G/4G?路由器。若該類設(shè)備開啟較多，則會增加車-地通信的丟包率，從而增加?列車因通信中斷而緊制的風(fēng)險。此類情況可通過信號廠家修改無線工作頻段的方式大幅改善。