一种地铁故障处置系统研究

彭辉 文林

摘要：地铁车辆故障频发，因车辆故障导致的下线、清客等事件时有发生。传统的车辆故障处理方案主要通过加强管理、培训等手段来提高司机处理故障的能力。但这并不能保证司机在故障发生的关键时刻能快速、准確的采取有效的应急措施。本文介绍的故障处置系统既能够实时诊断地铁车辆故障，又能精确指导司机进行应急处置操作，这样能够极大减少列车故障情况下因误操作导致的列车晚点事故。

关键词：地铁;故障诊断;故障处置

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

中图分类号 U221

近年以来，我国的城市轨道交通建设迎来了黄金发展期。高铁、城际铁路、地铁等轨道交通获得了巨大发展。在各大城市，地铁车辆作为各大城市必备的交通工具，其安全、快速、准点的特点极大的满足了人们出行的需求。

随着地铁车辆的长时间运行，其出现故障的概率也会随之提高。据分析，在大部分影响地铁车辆行车的故障中，受电弓故障、牵引故障、车门故障、制动缓解故障、辅逆故障、充电机故障、空压机故障、成为主要的故障源。在轨道列车故障的研究领域，主要有两种研究方向：一种是列车网络控制系统TCMS对车载MVB实时数据进行分析和诊断;另一种是地面控制系统通过对实时数据进行故障诊断和故障处理。第一种方式能够快速的诊断出当前列车存在的主要系统故障，给列车司机故障提示，但不能对司机的操作给予足够的指导。第二种方式根据列车运行实时数据，能全面的诊断列车已存在的和潜在故障，也能对故障给予相关的处理建议，但是不能直接指导司机具体如何操作。

根据实地调研和实践，本文提出了一种新的故障处理方式，即故障诊断与应急处置指挥系统，该系统根据车载MVB实时数据进行故障在线诊断，诊断后的结果通过车载4G模块传输到指挥中心服务器，调度人员可以通过控制室的大屏幕实时了解当前的应急故障情况，司机也可以通过车载IPAD进行故障查看及具体故障排查步骤。

1 故障诊断系统

车载网络控制系统TCMS是整个列车的核心控制部分，是车载数据和指令的传输中枢。它采用MVB总线结构，是车载设备接入车载网络的接口;通过该接口，控制指令能下发到各具体的车载设备。

TCMS网络系统通过和车载设备进行通信，能收集到各个车载设备的实时状态数据。通过对这些实时数据的分析就能得到列车的整体工况和状态。对于异常工况情况，网络模块会产生故障报警记录。然而，这些报警记录只能通过安装在地铁车辆上的司机屏幕来进行提示。不能够逐步指导司机进行应急操作。在行车过程中，司机面对突如其来的故障，不免心生紧张，在这种情况下，迫切需要一个指导司机进行应急处置的系统，以避免司机误操作导致的清客等事件发生。

本文提到的车载故障诊断系统，按两种方式进行：一种是司机进行指令操作后，没有达到指令的预期，没有产生应有的效果;另一种是设备工作状态发生异常。针对第一种故障，车载诊断模块读取MVB总线上面的数据，在捕获到司机的操作指令后，在操作指令有效的时间范围内监测指令的结果是否满足;第二种故障则需要对相关MVB信号作实时监测。

故障诊断过程中，最重要的数据源就是MVB端口信息。对于列车指令、设备工作状态、开关状态等，都直接用0或1表示;对于表示速度和牵引力的量值，读取对应的WORD值得到其模拟量值。

在对故障分类的前提条件下，不需要考虑故障之间的相互干扰，每个故障的诊断都是独立、持续的进行。这样能够保证故障诊断的实时性及应急处理的独立性。

2 应急故障指挥系统

在地铁运营过程中，现场突发情况复杂，在车辆发生故障的情况下，司机很难立即做出及时正确的相应（根据上海地铁一号线业主统计，司机误操作导致车辆下线、清客的事件占总体车辆下线、清客事件的比例高达40%）。针对这一实际情况，我们亟需一套故障诊断与应急处置系统来指导司机规范操作，减少清客等严重事件发生、降低5分钟以上晚点事件比例。

当故障诊断系统将诊断出的故障发送到地面服务器后，调度室的大屏幕及车载IPAD装置上面会实时刷新显示故障情况，以及对故障情况给出的应急处理步骤。当司机选择故障进行故障应急处理后，系统进入故障应急处置状态，提示司机下一步操作内容，对于可以感知的操作步骤，当司机在车上有处置动作发生时，系统检测到有正确的应急处置信号后，系统继续提示下一步操作。

故障发生后，司机开始故障处置时，基本流程如图1所示。

在故障应急处置过程中，地面服务器会记录故障相关的实时数据，这些信息的变化可以反映司机应急处置的动作轨迹，管理人员可以用相应的解析软件对司机操作的轨迹进行提取和分析，形成司机现场操作报告。

参考文献

[1]李国正，谭南林，王山石.地铁列车车载故障诊断系统设计与开发.电子测量与仪器学报，2012，26（10）：904-908

[2]沈忠红.广州地铁车辆故障诊断系统.机车电传动，2000，（4）：26-28

[3]王冬梅，王黎，赵万章.基于专家系统的铁路机车故障诊断系统.吉林大学学报（信息科学版），2005，23（6）：691-695.

作者简介：彭辉（1982-），男，硕士，株洲中车时代电气股份有限公司，从事车载软件的研究与开发，E-mail：penghuilove@163.com。