青島地鐵2號線沖標問題分析研究

王茜

摘 要：當列車處于ATO模式沿線路在站間運行時，VOBC（車載控制單元）將控制列車的啟動、停車和速度調節，以使列車的速度、惰行、加速度、減速度以及沖擊率處于運行類型定義的特定曲線范圍內。本文主要介紹了青島地鐵2號線沖標問題分析及排查處理方法，為后續可能發生的同類問題提供解決思路。

關鍵詞：ATO；沖標；分析；排查

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.087

1 概述

信號車載ATO子系統是實現電客車自動駕駛功能的核心部分，其任務為正確接受控制系統發出的命令，并通過清晰可靠的顯示手段將命令顯示出來，顯示的同時確保列車運行在命令所固定的條件之下，提供安全的運行速度與精確的對位停車位置，對于列車的精準運行有著十分重要的意義。青島地鐵2號線信號專業采用上海電氣泰雷茲信號系統設備，該系統通過車載控制設備（簡稱VOBC）與軌旁設備相結合的工作方式，可實現不同模式列車的混跑運營要求。

2 ATO控車原理

在ATO模式下，信號車載子系統向車輛系統發送ATO牽引/制動力命令，車輛系統根據命令輸出對應的牽引/制動力，控制列車運行。而此時牽引/制動力的大小通過模擬4-20 mA的電流信號給出，如圖1所示。

ATO子系統根據停車點和列車的常用制動力等計算ATO的停車曲線，通過車底的接近傳感器檢測站臺接近盤完成精確停車。當列車運行速度為6km/h左右時車輛制動系統會進行電空轉換，即電制動開始退出，氣制動開始施加來滿足信號系統輸出制動級位的需求。信號系統制動級位下降后的一段是列車在靠近接近盤之前的一段緩行，用來保證列車能夠以低速通過接近盤。在接近傳感器檢測到接近盤且讀取有效時，就向VOBC發出一個對位信號，此時VOBC會增大制動級位施加扭矩控制列車停在制定的停車點。在列車達到零速度狀態后，VOBC將禁止牽引力輸出并且施加制動保證列車處于靜止狀態，至此整個對標過程完全結束。

此外，VOBC的ATO軟件可以根據車輛參數和響應時間來調整，確保列車停車精度滿足要求。同時，ATO的調整不會影響到ATP軟件。

3 沖標問題概述及分析

3.1 沖標問題概述

青島地鐵2號線列車設計在ATP防護下可用最大退行距離為10m，當列車沖標超出10m后，退行時需切除ATP進行，在退行時如操作不當可能導致電客車到達后續車站晚點，影響行車效率。

3.2 沖標原因分析

下面以2018年6月17日0212車在棗山路下行進站沖標60cm為例，對列車沖標原因進行分析說明。

圖2中藍色線表示列車當前速度，淺灰色折線反映制動級位，由圖可看出當級位開始下降時（周期58233.9），制動級位為71%，對應級位下降點的速度為7.8km/h，相較于正常對標時6-7km/h的速度偏大。沖標原因為制動級位下降點的速度值較正常對標時偏大，導致列車到達停車點時未完全停穩從而導致沖標。

3.3 排查思路及采取措施

（1）車載設備檢查。從設備安裝入手，徹底檢查車載設備安裝精度，檢測車底設備輸出功率正常，各處連接線纜緊固無破損，系統各模塊板卡通信正常，無告警顯示；測量車底信標天線、接近傳感器安裝高度。

（2）軌旁因素排查。對站臺附近軌旁設備進行檢查測量，確定信標及接近盤安裝精度在標準范圍內，排除軌旁設備導致沖標的可能。而軌行區內潮濕，導致列車出現空轉打滑的情況，且經過查看線路參數，李村往棗山路下行方向存在27.9‰的下坡，這一情況也有可能成為沖標影響因素。

（3）軟件缺陷確定。多次深入分析ATO控車曲線，通過與正常對標曲線作比較，查找異常點。經過大量數據比對確定沖標原因，根據確定的沖標原因（如制動級位下降點速度過高）研究相應整改策略，由點及面抓住主要問題點，從底層算法優化ATO控車軟件來解決該問題。

（4）開展ATO控車參數優化測試。進行新版軟件調試，驗證車輛制動軟件與新版ATO軟件參數匹配性。新版軟件確定后將優先對沖標列車進行軟件升級并進行上線測試，根據實際線上對標情況，對剩余列車依次完成軟件升級。

3.4 軟件整改及成效

通過之前一系列分析可得出，基礎分析原因是當制動級位開始下降時，對應級位下降點的速度級偏高，導致列車到達停車點時未完全停穩從而發生沖標。經過一系列數據收集比對及動車測試，最終采取的方案是針對該缺陷進行底層算法優化，基本原則是延長進站前制動級位保持時間，確保制動級位下降是列車速度下降到6km/h左右時車輛制動系統電制動退出，氣制動開始施加來滿足信號系統輸出制動級位的需求。完成整改后效果顯著，未再發生此類原因引起的沖標。

4 總結

本文針對青島地鐵2號線列車沖標問題進行分析討論，詳細介紹了列車沖標原因及排查處理過程。列車沖標屬于系統性問題，不僅有關信號系統控制，更涉及到信號系統與車輛牽引、制動等系統的接口響應執行情況，需要接口專業聯合進行分析排查，故障現象互通，曲線數據共享，共同分析問題原因，尋求有效解決途徑。