南京地鐵1號線ATO模式對標異常原因分析

劉亮東 趙峪逢

摘要：介紹了南京地鐵1號線ATO模式對標邏輯，通過南京地鐵1號線T43列車正線ATO模式欠標故障，分析可能導致地鐵列車對標不準的原因。

關鍵詞：南京地鐵1號線，沖欠標，故障

為保障乘客安全，地鐵站臺安裝屏蔽門，列車到站后，受停車精度和開關門信號的影響，屏蔽門和站臺門聯動打開，方便乘客上下車。正常情況下，南京地鐵1號線停車精度在±500mm內，屏蔽門可以正常聯動。若超過±500mm的范圍，屏蔽門無法正常打開，乘客無法正常下車，需要司機進行手動二次對標，對乘客舒適度和正線準點運營有影響。

南京地鐵1號線目前有NJ01-1、NJ01-2、NJ01-3、NJ01-4四種車型，共計58列車，四種車型信號系統廠家都是西門子，但牽引和制動廠家每種車型不同，本次結合南京地鐵1號線NJ01-3車型T43列的沖欠標故障，對列車對標異常原因進行分析。

自2020年3月開始，南京一號線T43列正線頻繁報欠標故障，多次跟車發現，欠標故障只有在下行端駕駛時存在，故障發生較為頻繁時，多數站存在欠標情況，個別站最多欠標約2.5m，且故障狀態不穩定。根據跟車數據發現，導致T43列正線欠標的原因為，列車在停車過程中，列車MMI顯示的實際速度跟不上推薦速度導致。

導致列車沖欠標的原因有很多，和信號系統、列車電制動和空氣制動系統，以及列車列車走形部和輪軌接觸情況有關，導致列車對標異常的原因可以分為以下幾點：

一、列車實際速度采集或計算有誤;

二、列車定位異常;

三、列車電制動、空氣制動以及電空轉換異常;

四、列車輪軌粘著存在異常;

五、其他方面原因;

一、排除車輛和設備因素

1、電空制動轉換異常情況排除：

南京一號線T43列車，信號系統是西門子信號系統，牽引系統是ABB的牽引系統，制動系統是海泰制動系統。海泰制動系統有大容量數據儲存功能，可以記錄列車運行過程中速度、力、壓力、模式等多種和制動系統相關的列車數據。利用該功能，選取下行端駕駛時故障較為明顯的小龍灣、正常的天印大道站以及上線端駕駛時正常的藥科大學站，進行相關制動數據的比對，具體如下表：

比對三站數據和圖形發現：三個站的電制動淡出點速度以及完全淡出速度均在正常范圍以內（淡出點5km/h左右，完全淡出2km/h左右），且電空制動轉換過程中制動力過渡平滑。電制動轉換前后列車所需的制動力在固定極位下基本相對應，無異常情況。所有站列車停車過程中ATC發出的制動極位也無明顯激增或變化情況。結合以上數據排除電制動、空氣制動異常以及電空轉換過程中可能產生的延時等問題。

2、輪軌粘著系數異常等原因排除：

分析所有列車欠標時的故障數據均無打滑現象，排除因輪軌粘著異常導致車輛滑行而產生的欠標現象。

列車在停車階段，海泰制動系統通過EBCU調節制動缸的壓力，從而調控TBU通過閘瓦施加在輪對踏面上的制動力，分析數據發現空氣制動力無明顯異常情況，通過檢查閘瓦和輪對的貼合情況以及核實閘瓦物料生產批次，排除因閘瓦貼合異常或因閘瓦材質老化而出現制動性能不穩定的情況。

如圖4所示，ATC發出的牽引電制動電流信號被編碼器編譯成兩路PWM 信號，兩路PWM 信號由兩路列車線輸出給牽引和制動系統。正常情況下，PWM1和PWM2信號在0—74以內為有效值，通過比對制動系統的數據分析發現，故障時間點內制動系統收到的兩路PWM1和PWM2差值基本在±21左右（比對和其他NJ01-3車型車輛）。且海泰制動系統在兩路PWM值中會取較大的PWM值作為有效值，比對海泰制動系統EBCU收到的PWM1和PWM2以及制動系統認為有效的PWM值，無異常情況。

列車在運行中未報任何的編碼器故障，對調兩端的編碼器繼續上線，故障依舊存在，排除了編碼器譯碼以及制動系統接收的信號異常情況。

二、排除軌道因素

南京一號線NJ01-3車型原車制動系統是法維萊的系統，2017年結合NJ01-3車型架修作業，將制動系統換型改造成海泰制動系統，改造完成后經過調試，列車對標良好，2018至2020年初，上線運營對標良好，未發生慣性的沖欠標故障。

列車在正線上下行運行中，上下行軌道受位置、環境、軌道情況等因素的影響，上下行運行的輪軌接觸情況并不是完全一致的。所以同列車在同一站上下行運行的對標情況并不能完全參照比對，為了完全排除因軌道、輪軌接觸等原因導致的沖欠標，安排列車進行了調頭作業，調頭后發現8586車在85A駕駛時存在欠標的情況，故障轉移至上行端駕駛，排除了因軌道原因導致的沖欠標。通過以上4步，完全排除了因車輛編碼、牽引電制動執行過程、踏面、閘瓦、軌道等原因導致的沖欠標。

三、信號系統原因分析

南京地鐵一號線四種車型信號系統使用的是西門子廠家的制動系統。信號系統的車載ATP單元會連續的測量走行距離，ATP車載單元能隨時的確定列車的位置。信號系統會根據列車的定位計算出列車在該位置可以有的最大速度，一般把這個計算出來的速度稱為推薦速度。推薦速度也是列車在該位置可以運行的速度上線，當列車的實際速度超過推薦速度一定值和一定的時間（每個項目不同），信號系統就會判定列車超速，施加緊急制動進行保護。

南京地鐵一號線四種車型信號系統在每個A車的兩個轉向架各安裝1個速傳探頭，在列車運行過程中，信號系統根據速度傳感器以及提前輸入的列車的輪徑值計算出兩個轉向架的速度。兩個速度進行比對，信號系統會采用較大的速度作為有效值，判斷為列車的實際速度。

信號系統一直將列車的實際速度和推薦速度進行比較，如果推薦速度大于實際速度，列車就會施加制動，反而，如果列車的實際速度小于推薦速度，列車就會進行牽引。列車在進站停車過程中，列車的實際速度超過推薦速度所產生的運行距離為沖標距離，列車的實際速度小于推薦速度所產生的運行距離為欠標距離。

根據南京一號線 T43列正線欠標的跟車數據發現，導致T43列正線欠標的原因為，列車在停車過程中，列車的實際速度跟不上推薦速度導致。

在排除列車以及軌道因素后，從以上角度分析出發，復查了信號系統輸入的輪徑值無異常，檢查信號系統的速傳和ATP天線無異常情況，最終通過對調信號系統ATC機柜內的 LAVA板和KIPV板后發現故障轉移，更換后確定故障原因因兩塊板件出現異常導致。

總結

地鐵列車沖欠標故障狀態經常處于不穩定的情況，可能導致地鐵列車沖欠標的原因有很多，在分析和查找故障原因的過程中往往涉及多個系統廠家。受種種原因限制，故障處理的時間較長，效果較差，在地鐵行業領域一直是難點。本次南京地鐵一號線T43列欠標原因已查明，故障處理后上線對標良好，結合本次故障處理，優化了沖欠標故障原因分析的邏輯，在后期處理類似故障過程中，梳理好思路，從簡入繁，一步步排除，直至查找最終的原因。