青岛地铁2号线冲标问题分析研究

王茜

摘 要：当列车处于ATO模式沿线路在站间运行时，VOBC（车载控制单元）将控制列车的启动、停车和速度调节，以使列车的速度、惰行、加速度、减速度以及冲击率处于运行类型定义的特定曲线范围内。本文主要介绍了青岛地铁2号线冲标问题分析及排查处理方法，为后续可能发生的同类问题提供解决思路。

关键词：ATO；冲标；分析；排查

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

1 概述

信号车载ATO子系统是实现电客车自动驾驶功能的核心部分，其任务为正确接受控制系统发出的命令，并通过清晰可靠的显示手段将命令显示出来，显示的同时确保列车运行在命令所固定的条件之下，提供安全的运行速度与精确的对位停车位置，对于列车的精准运行有着十分重要的意义。青岛地铁2号线信号专业采用上海电气泰雷兹信号系统设备，该系统通过车载控制设备（简称VOBC）与轨旁设备相结合的工作方式，可实现不同模式列车的混跑运营要求。

2 ATO控车原理

在ATO模式下，信号车载子系统向车辆系统发送ATO牵引/制动力命令，车辆系统根据命令输出对应的牵引/制动力，控制列车运行。而此时牵引/制动力的大小通过模拟4-20 mA的电流信号给出，如图1所示。

ATO子系统根据停车点和列车的常用制动力等计算ATO的停车曲线，通过车底的接近传感器检测站台接近盘完成精确停车。当列车运行速度为6km/h左右时车辆制动系统会进行电空转换，即电制动开始退出，气制动开始施加来满足信号系统输出制动级位的需求。信号系统制动级位下降后的一段是列车在靠近接近盘之前的一段缓行，用来保证列车能够以低速通过接近盘。在接近传感器检测到接近盘且读取有效时，就向VOBC发出一个对位信号，此时VOBC会增大制动级位施加扭矩控制列车停在制定的停车点。在列车达到零速度状态后，VOBC将禁止牵引力输出并且施加制动保证列车处于静止状态，至此整个对标过程完全结束。

此外，VOBC的ATO软件可以根据车辆参数和响应时间来调整，确保列车停车精度满足要求。同时，ATO的调整不会影响到ATP软件。

3 冲标问题概述及分析

3.1 冲标问题概述

青岛地铁2号线列车设计在ATP防护下可用最大退行距离为10m，当列车冲标超出10m后，退行时需切除ATP进行，在退行时如操作不当可能导致电客车到达后续车站晚点，影响行车效率。

3.2 冲标原因分析

下面以2018年6月17日0212车在枣山路下行进站冲标60cm为例，对列车冲标原因进行分析说明。

图2中蓝色线表示列车当前速度，浅灰色折线反映制动级位，由图可看出当级位开始下降时（周期58233.9），制动级位为71%，对应级位下降点的速度为7.8km/h，相较于正常对标时6-7km/h的速度偏大。冲标原因为制动级位下降点的速度值较正常对标时偏大，导致列车到达停车点时未完全停稳从而导致冲标。

3.3 排查思路及采取措施

（1）车载设备检查。从设备安装入手，彻底检查车载设备安装精度，检测车底设备输出功率正常，各处连接线缆紧固无破损，系统各模块板卡通信正常，无告警显示；测量车底信标天线、接近传感器安装高度。

（2）轨旁因素排查。对站台附近轨旁设备进行检查测量，确定信标及接近盘安装精度在标准范围内，排除轨旁设备导致冲标的可能。而轨行区内潮湿，导致列车出现空转打滑的情况，且经过查看线路参数，李村往枣山路下行方向存在27.9‰的下坡，这一情况也有可能成为冲标影响因素。

（3）软件缺陷确定。多次深入分析ATO控车曲线，通过与正常对标曲线作比较，查找异常点。经过大量数据比对确定冲标原因，根据确定的冲标原因（如制动级位下降点速度过高）研究相应整改策略，由点及面抓住主要问题点，从底层算法优化ATO控车软件来解决该问题。

（4）开展ATO控车参数优化测试。进行新版软件调试，验证车辆制动软件与新版ATO软件参数匹配性。新版软件确定后将优先对冲标列车进行软件升级并进行上线测试，根据实际线上对标情况，对剩余列车依次完成软件升级。

3.4 软件整改及成效

通过之前一系列分析可得出，基础分析原因是当制动级位开始下降时，对应级位下降点的速度级偏高，导致列车到达停车点时未完全停稳从而发生冲标。经过一系列数据收集比对及动车测试，最終采取的方案是针对该缺陷进行底层算法优化，基本原则是延长进站前制动级位保持时间，确保制动级位下降是列车速度下降到6km/h左右时车辆制动系统电制动退出，气制动开始施加来满足信号系统输出制动级位的需求。完成整改后效果显著，未再发生此类原因引起的冲标。

4 总结

本文针对青岛地铁2号线列车冲标问题进行分析讨论，详细介绍了列车冲标原因及排查处理过程。列车冲标属于系统性问题，不仅有关信号系统控制，更涉及到信号系统与车辆牵引、制动等系统的接口响应执行情况，需要接口专业联合进行分析排查，故障现象互通，曲线数据共享，共同分析问题原因，寻求有效解决途径。