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(shí)有發(fā)生。傳統(tǒng)的車輛故障處理方案主要通過加強(qiáng)管理、培訓(xùn)等手段來提高司機(jī)處理故障的能力。但這并不能保證司機(jī)在故障發(fā)生的關(guān)鍵時(shí)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(shí)診斷地鐵車輛故障，又能精確指導(dǎo)司機(jī)進(jìn)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(diǎn)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(hào) U221

近年以來，我國(guó)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(diǎn)的特點(diǎn)極大的滿足了人們出行的需求。

隨著地鐵車輛的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，其出現(xiàn)故障的概率也會(huì)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(dòng)緩解故障、輔逆故障、充電機(jī)故障、空壓機(jī)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(duì)車載MVB實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和診斷;另一種是地面控制系統(tǒng)通過對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)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(jī)故障提示，但不能對(duì)司機(jī)的操作給予足夠的指導(dǎo)。第二種方式根據(jù)列車運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，能全面的診斷列車已存在的和潛在故障，也能對(duì)故障給予相關(guān)的處理建議，但是不能直接指導(dǎo)司機(jī)具體如何操作。

根據(jù)實(shí)地調(diào)研和實(shí)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)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(shí)時(shí)了解當(dāng)前的應(yīng)急故障情況，司機(jī)也可以通過車載IPAD進(jìn)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(gè)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(jìn)行通信，能收集到各個(gè)車載設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)。通過對(duì)這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的分析就能得到列車的整體工況和狀態(tài)。對(duì)于異常工況情況，網(wǎng)絡(luò)模塊會(huì)產(chǎn)生故障報(bào)警記錄。然而，這些報(bào)警記錄只能通過安裝在地鐵車輛上的司機(jī)屏幕來進(jìn)行提示。不能夠逐步指導(dǎo)司機(jī)進(jìn)行應(yīng)急操作。在行車過程中，司機(jī)面對(duì)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(gè)指導(dǎo)司機(jī)進(jìn)行應(yīng)急處置的系統(tǒng)，以避免司機(jī)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(jìn)行：一種是司機(jī)進(jìn)行指令操作后，沒有達(dá)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(duì)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(jī)的操作指令后，在操作指令有效的時(shí)間范圍內(nèi)監(jiān)測(cè)指令的結(jié)果是否滿足;第二種故障則需要對(duì)相關(guān)MVB信號(hào)作實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

故障診斷過程中，最重要的數(shù)據(jù)源就是MVB端口信息。對(duì)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(duì)于表示速度和牽引力的量值，讀取對(duì)應(yīng)的WORD值得到其模擬量值。

在對(duì)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(gè)故障的診斷都是獨(dú)立、持續(xù)的進(jìn)行。這樣能夠保證故障診斷的實(shí)時(shí)性及應(yīng)急處理的獨(dú)立性。

2 應(yīng)急故障指揮系統(tǒng)

在地鐵運(yùn)營(yíng)過程中，現(xiàn)場(chǎng)突發(fā)情況復(fù)雜，在車輛發(fā)生故障的情況下，司機(jī)很難立即做出及時(shí)正確的相應(yīng)（根據(jù)上海地鐵一號(hào)線業(yè)主統(tǒng)計(jì)，司機(jī)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(dá)40%）。針對(duì)這一實(shí)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(jī)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(diǎn)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(huì)實(shí)時(shí)刷新顯示故障情況，以及對(duì)故障情況給出的應(yīng)急處理步驟。當(dāng)司機(jī)選擇故障進(jìn)行故障應(yīng)急處理后，系統(tǒng)進(jìn)入故障應(yīng)急處置狀態(tài)，提示司機(jī)下一步操作內(nèi)容，對(duì)于可以感知的操作步驟，當(dāng)司機(jī)在車上有處置動(dòng)作發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)檢測(cè)到有正確的應(yīng)急處置信號(hào)后，系統(tǒng)繼續(xù)提示下一步操作。

故障發(fā)生后，司機(jī)開始故障處置時(shí)，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(huì)記錄故障相關(guān)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，這些信息的變化可以反映司機(jī)應(yīng)急處置的動(dòng)作軌跡，管理人員可以用相應(yīng)的解析軟件對(duì)司機(jī)操作的軌跡進(jìn)行提取和分析，形成司機(jī)現(xiàn)場(chǎng)操作報(bào)告。

參考文獻(xiàn)

[1]李國(guó)正，譚南林，王山石.地鐵列車車載故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā).電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào)，2012，26（10）：904-908

[2]沈忠紅.廣州地鐵車輛故障診斷系統(tǒng).機(jī)車電傳動(dòng)，2000，（4）：26-28

[3]王冬梅，王黎，趙萬章.基于專家系統(tǒng)的鐵路機(jī)車故障診斷系統(tǒng).吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（信息科學(xué)版），2005，23（6）：691-695.

作者簡(jiǎn)介：彭輝（1982-），男，碩士，株洲中車時(shí)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。