因果圖及其它工具軟件在故障分析中的綜合應(yīng)用

摘要：本文梳理了地鐵運(yùn)營故障分析工具軟件、魚刺圖因素分析法的功用，并結(jié)合應(yīng)用案例介紹了如何有效地篩選工具軟件有價(jià)值的故障信息。并最終形成完整、系統(tǒng)的證據(jù)鏈，從而鎖定故障誘因，明確故障責(zé)任。

關(guān)鍵詞：工具軟件；因果圖；故障分析

引言

城市軌道交通是現(xiàn)代城市重要的交通工具，也是一個(gè)龐大復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及到車輛、供電、通信、信號(hào)、軌道等18個(gè)大系統(tǒng)20多個(gè)專業(yè)接口，涉及到弓網(wǎng)關(guān)系、輪軌關(guān)系、車載信號(hào)與軌旁信號(hào)、車載信號(hào)與車輛、信號(hào)與屏蔽門、道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)與轉(zhuǎn)轍器部分、ATS與BAS/FAS/通信等復(fù)雜的接口。因此，發(fā)生故障時(shí)，很難從單一系統(tǒng)、單一的專業(yè)去分析原因、界定責(zé)任。

1.因果圖的概念

因果圖就是對(duì)故障有影響的一些比較重要因素加以分析和分類，并在同一張圖上把它們的關(guān)系用箭頭表示出來，以對(duì)因果作明確系統(tǒng)的整理。因果圖是從實(shí)際經(jīng)驗(yàn)中編輯而成的一種方法。由于因果圖形如魚骨狀，又稱“魚骨圖”。另外，也稱特性要因圖。

2.主要工具軟件

目前，地鐵各專業(yè)系統(tǒng)分析軟件有車輛EVR記錄、供電SCADA報(bào)文、視頻監(jiān)控、車輛在線監(jiān)測、列車運(yùn)行圖、ATS回放記錄、PSC站臺(tái)門監(jiān)控記錄、車載ATP報(bào)文以及FAS、BAS、MMI、LOW等監(jiān)控終端報(bào)警記錄。合理利用這些軟件工具，對(duì)于故障預(yù)警、故障處置及調(diào)查分析幫助非常大。

3.實(shí)例應(yīng)用

2013年8月24日13：54分，南京地鐵二號(hào)線1109（17+18）次運(yùn)行至金馬路～馬群下行區(qū)間連續(xù)發(fā)生三次弓網(wǎng)短路跳閘，馬群牽引所213直流開關(guān)、金馬路牽引所211直流開關(guān)合閘閉鎖。13：59電調(diào)遠(yuǎn)程解閉鎖送電后，再次發(fā)生弓網(wǎng)短路跳閘。14：01分1109次升前弓（18B車受電弓）單弓運(yùn)行至油坊橋退出運(yùn)營。同時(shí)現(xiàn)場檢查信息反饋該車17B車高壓熔斷器箱底座支架被電擊穿，一絕緣子燒損，高壓熔斷器箱被炸開。

此次事件涉及到弓網(wǎng)配合關(guān)系，同時(shí)當(dāng)天又有臺(tái)風(fēng)、雷暴雨惡劣天氣、所處地段屬于地面高架轉(zhuǎn)地下、接觸網(wǎng)屬于剛?cè)徇^渡區(qū)段等因素，因此該事件很難分析到底屬于異物侵限撞擊、雷擊、還是車輛受電弓故障、供電故障等引起短路跳閘。

3.1實(shí)地查看

3.1.1車輛情況：17B車高壓熔斷器箱底座支架一處被電擊穿，熔出4mm的縫隙。高壓熔斷器箱內(nèi)高壓輸入端一絕緣子燒灼跡象。高壓熔斷器箱箱蓋丟失，箱蓋材質(zhì)為一種絕緣材料，由10個(gè)M6的連接螺栓被破壞。受電弓碳滑板上有電弧放電痕跡。熔斷器及避雷器正常完全正常，熔斷器箱高壓進(jìn)線側(cè)燒灼嚴(yán)重，高壓出線端正常。

3.1.2接觸網(wǎng)：第一灼傷點(diǎn)為金馬路下行出站進(jìn)隧道約130米左右，公理標(biāo)為K27+380，剛性接觸網(wǎng)懸掛點(diǎn)GZ5-15，接觸線上有兩處燒傷；第二灼傷點(diǎn)為出金馬路隧道口處離洞口約20米，公理標(biāo)為K26+610，懸掛點(diǎn)號(hào)為GZ1-02，接觸線上有三處燒傷，第1灼傷～第2灼傷點(diǎn)距離約770米。電客車高壓熔斷器箱蓋在GZ5-11懸掛點(diǎn)處（公理標(biāo)為K27+350）被發(fā)現(xiàn)，距第1灼傷點(diǎn)（公理標(biāo)為K27+380）約30米左右。

3.2調(diào)閱軟件工具記錄

3.3梳理專業(yè)接口

3.3.1正常高壓電流路徑：DC1500V高壓電流→接觸網(wǎng)→受電弓→受電弓上支架→下支架→高壓電纜→熔斷器→牽引箱。同時(shí)，另一路高壓通過并聯(lián)電路經(jīng)過避雷器→接地回流電路。

圖1

3.3.2車輛熔斷器（右圖1）：車輛熔斷器箱是一個(gè)完全密閉，具有防水、防塵的箱體。

高壓檢測繼電器串聯(lián)一個(gè)高壓電阻與二級(jí)繼電器形成通路，另一端在低壓位置通過導(dǎo)線連接微動(dòng)開關(guān)。列車1500V電源網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)過載、短路時(shí)熔斷器熔斷，通過微動(dòng)開關(guān)動(dòng)作和TCMS網(wǎng)絡(luò)顯示在車輛DDU（司機(jī)人機(jī)接口）界面。

3.3.3車輛避雷器（也稱浪涌吸收器：額定電壓DC2000V），是連接在高壓電纜和大地之間的一種防止雷擊的設(shè)備，與車輛高壓設(shè)備電路并聯(lián)。

3.4故障作圖

3.4.1車載視頻顯示13：54：22秒1109次正式進(jìn)入隧道，8秒后接觸網(wǎng)跳閘。可以排除雷擊惡劣天氣影響，SCADA報(bào)文、列車運(yùn)行圖、在線監(jiān)測記錄可以相互佐證。

3.4.2通過車頂殘留物檢查，可以排除異物侵限撞擊熔斷器箱蓋板并引起短路，同時(shí)在線監(jiān)測系統(tǒng)可以佐證。

3.4.3第一次短路跳閘后，降下故障區(qū)域1109次受電弓，接觸網(wǎng)送電正常，可以排除接觸網(wǎng)、高壓供電系統(tǒng)異常，并基本鎖定短路點(diǎn)在車輛。

3.4.4 故障車1109次第2次跳閘后，利用前弓列車能正常動(dòng)車，DDU（司機(jī)駕駛顯示單元）沒有任何故障顯示，排除車輛內(nèi)部高壓電路短路點(diǎn)。

3.4.5通過車頂高壓電路檢查情況及上述分析，故障發(fā)生時(shí)接觸網(wǎng)并沒有產(chǎn)生超過DC2000V的過電壓，所以避雷器沒有動(dòng)作。同時(shí)，短路時(shí)11000A（安培）的瞬間大電流也沒有經(jīng)過車輛正常的高壓電流路徑，而是經(jīng)過車體直接接地短路，因此熔斷器也沒有熔斷。

4 結(jié)論推導(dǎo)

此次事件基本鎖定故障短路點(diǎn)在車輛高壓受流部分，通過檢查車輛熔斷器、避雷器、熔斷器箱高壓出線正常，高壓進(jìn)線側(cè)底部一絕緣子破損。因此，不排除17B熔斷器箱內(nèi)絕緣子疲勞損傷、材質(zhì)等問題導(dǎo)致出現(xiàn)裂紋，進(jìn)而與底部支架及車頂直接形成短路點(diǎn)，避雷器和熔斷器沒有保護(hù)動(dòng)作。由于大電流超過直流開關(guān)保護(hù)定值后引發(fā)直流開關(guān)跳閘。

短路大電流使得箱內(nèi)密閉空間驟間形成強(qiáng)大的沖擊氣壓將蓋板沖開，蓋板在與接觸線碰檫后慣性向前飛出約30米后跌落軌行區(qū)，列車在失去動(dòng)力后依靠慣性向前繼續(xù)滑行約770米自動(dòng)停車。接觸網(wǎng)自動(dòng)重合閘后司機(jī)誤操作，升起故障弓導(dǎo)致接觸網(wǎng)再次跳閘。

5 結(jié)束語

在故障分析時(shí)借助于因果圖分析法的邏輯判斷和理論推導(dǎo)工具，并借助于各專業(yè)的分析軟件提供的故障信息，按照導(dǎo)致故障發(fā)生的各種可能因素逐一進(jìn)行羅列，向下梳理，可以很快找到問題的關(guān)鍵，明確故障調(diào)查思路，提高故障分析效率。

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