城市轨道交通信号系统的运营维护及管理路径探讨

张皓

摘 要：城市轨道交通信号系统对列车自动化控制、运行过程监控以及安全防护等具有非常重要的作用，行车组织计划能否实现必须依靠信号系统，而这些交通信号系统在日常运行中会因为人为操作不当、软硬件设备故障而出现各种异常，进而严重危及车辆的运行安全。本文从技术层面分析了城市轨道交通信号系统的构成及其常见的故障成因，然后据此提出运维管理措施。

关键词：城市轨道交通;信号系统;运营维护;管理路径

中图分类号：U284.92 文献标识码：A

0 引言

城市轨道交通信号系统在日常运行过程中可能会出现不同程度的故障，有些故障严重威胁到车辆运行安全。在日常的管理和维护工作中要充分掌握列车信号系统的软硬件构成、常见故障因素以及具体处理方法，据此来形成科学的运维管理路径。

1 城市轨道交通系统的构成

第一，列车自动防护系统（ATP）。城市轨道交通列车在运行的过程中必须对其自身的速度、所在位置、与其他列车之间的间距以及轨道上的障碍物情况等开展实时监控，并且列车运行时所需的各种信号都要正常地显示在特定的位置。当列车的安全运行受到某些情况的威胁时还要借助一定的方式向驾驶员、K控制中心等发出报警信号，以上功能都是为保障列车的运行安全、确保调度和列车管理人员及时做出调整而设计的，实现这些功能的软件以及硬件装置共同构成了列车的ATP系统。列车运行过程中的各种安全信息基本上都是从地面调度管理中心传递过来的，而这些信息将会被ATP系统捕获，并传递到列车设备上，并且ATP获取的数据还能与列车上的其他控制系统实现交互和共享[1]。

第二，列车自动运行系统（ATO）。按照国际通用标准可将地铁列车的自动化水平划分为表1所示的几个等级。现代化的地铁列车大多具有一定的自动化驾驶功能，ATO系统在获得地面控制中心传递来的信息之后向列车发出启动、加速、减速以及制动等操作指令，而这些指令的执行将使列车在自动控制的模式下实现平稳的运行[2]。

第三，列车自动监控系统（ATS）。城市轨道交通车站的调度人员在管理过程中必须控制好列车之间的间距、列车启停时间等，而ATS系统的主要功能就是向列车管理人员实时提供列车运行时的各种监控数据。其功能涵盖如下：对某一调度区段内的所有列车实现集中控制和检测;将列车的实际运动轨迹自动化的记录下来;检查用于控制列车间隔的设备;检查列车的进路;自动化的生成列车控制所需的时刻表，并且还具备修改和优化这些时刻表的功能;记录调度员操作流程等。每一座车站的管理控制中心都设置有ATS，整个运行线路的管理系统还具有一个中央级的ATS，该系统即使在电力中断的情况下也不会停止工作，因为其供电电源中有UPS设备。

2 城市轨道交通系统的常见故障种类

2.1 人为故障

城市轨道交通信号系统涵盖了列车控制中心、各级车站以及列车上的各种软硬件设备，其中包括了大量的电子设备、电子元器件、线路、机械装置以及软件。造成人为故障的常见类型包括两种。第一，操作不当。信号系统中的各种设备都要按照一定的流程来完成安全操作，但是有些管理人员在操作设备、发送指令的过程中偶尔会出现一些错误，最直接的表现就是未遵循相关的操作规程。而这种情况的出现也从侧面反映出部分车站和列车管理人员缺乏安全意识。第二，设备检修不规范。城市轨道交通列车对运行安全的要求非常高，而ATP、ATO以及ATS等信号系统必须借助定期检查来确保其功能正常，但是在检修这些设备、装置和系统的过程中也可能出现不规范、不合理的情况。例如，线路连接错误、连接不牢靠。另外，整个信号系统中的大部分设备都要通过电源系统来维持正常的运行，因而在系统检修的过程中要重点关注正常外电中断情况下的后备UPS电源的可靠性，严格执行《地铁设计规范》对电源系统及后备电源时间的要求，一旦检修人员没有控制好这方面的检修质量，将会严重影响信号系统的功能稳定性。

2.2 系统故障

第一，硬件设备故障。城市轨道交通系统中的各种电力电子设备具有非常关键的计算、控制以及综合决策作用，如ATP、ATO等系统安装有车载计算机，当其出现故障后会造成列车上的其他信号系统处于瘫痪状态，完全不能起到任何的保护作用。列车的位置信息、速度信息、驾驶模式信息等都会显示在列车的司机显示器上，而这些信息则是列车司机和维修人员开展工作的主要依据，当列车司机显示器出现故障时，会造成司机不能和列车控制系统实现交互。列车运行过程中要通过相关设备及时获取其形式速度，这一功能依靠速度传感器（EOSS）来完成，当该设备出现故障之后将会造成列车不能对车轮打滑、空转以及实际行驶速度等重要信息实施有效监测。车载控制器要获取列车转向架上应答器查询天线获取的信息，然后据此做出相应的操作，当这种天线出现功能异常之后将造成地面信号设备不能与列车之间形成有效单向通信。列车车轮的空转和打滑是一种非常不安全的现象，列车上的角式加速度传感器在测量这些不安全因素时发挥着重要的作用，当其发生故障时将丧失这些监测功能。总体来看，城市轨道交通系统中的设备和装置种类繁多，有些是机械式运转，还有大量的设备依靠电力驱动，发挥着重要的测量、监控、信号传递等功能，系统故障的潜在位置也很多，理论上来讲，系统中的任何部位都存在一定的故障风险。第二，线路故障。车站级监控管理系统以及列车上的各种信号显示、信号传递、数据测量与监控设备都要利用电缆线路来连接，但是长期的使用有可能造成这些线路出现老化、绝缘下降、接触不良之类的问题，极大地影响各种硬件设备的正常运行。第三，散热及环境影响。电力电子设备在运行过程中会逐渐向外部空间散发热量，如果硬件设备通风散热性能不佳或者散热通道被灰尘堵塞，也会产生很大的干扰。第四，电子设备长时运行损耗。城市轨道交通系统每天的运营时间较长，各种电子设备的使用寿命有限，在这种长期的耗损下容易产生故障，建立各类电子元器件的平均使用寿命统计资料对预防这类故障具有一定的指導意义[3]。

3 運维管理路径

3.1 定期规范检修

城市轨道交通车辆主要指地铁，车辆及相关配套管理设备和设施的检修也都要遵循安全操作规程和特定的流程。在前期准备阶段要先去掌握车辆诊断系统所产生的车辆故障信息，并以此为基础制定出科学的检修作业方案。信号系统中的不同设备在使用寿命、连接方式、运行方式以及可靠性等方面都存在较大的差异，这就要求检修人员采取不同的检修装备和检修方法来开展工作。通常地铁车辆按照检修时间间隔分为“双周检”、“三月检”、“年检”。不同的单位在检修时间的要求上也可能存在一定的差异。这种定期的检修工作是对地铁车辆潜在故障点的系统性查验和处理，对于那些易磨损或者接近使用寿命的设备和装置要根据实际检修情况及时予以更换。

3.2 提升应急处置能力

虽然城市轨道交通车辆上集成了大量的通信设备、计算机设备、网络设备、安全监控设备以及自动运行控制设备，但还是会因为人为因素、设备因素等产生一些非常危险的情况，历年来的地铁列车事故中出现过车门夹人、列车追尾、车辆不能牵引制动等，在发生紧急情况时必须借助自动化设备或者人为操控的方式来有效地加以处理。地铁列车及其控制管理系统在运行状态下出现故障的概率虽然非常低，但一旦出现故障就可能造成非常严重的后果，并且正是因为故障率低，列车管理人员对故障情况下的应急处理也缺乏足够的经验和技术储备。因此，城市轨道交通车辆运营单位在日常管理中必须不断提升各级管理人员的技术水平，使其对列车通信系统以及各种配套设施的工作原理、常见故障点以及故障判断依据形成深刻地认知，只有这样才能提高运营管理机构对各种紧急情况的处理能力，及时避免安全事故。

3.3 升级监测、检修设备，提高维保技术

地铁列车的检修设备和检修技术在不断的发展，相关运营单位要积极提升其日常检修设备的性能，将新的检修技术应用于列车通信系统的检修中。并且检修人员的技术水平和检修经验对故障排除具有非常主要的作用。检修人员要及时掌握这些新装备、新技术的实际应用方法，并且在此基础上提升自身的检修经验。

4 结束语

城市轨道交通信号系统在运行过程中会严重受到软硬件故障、人为操作不当等因素的影响，进而造成车辆在运行时受到安全威胁。相关运营单位要严格开展定期检修、提升检修人员的技术和经验、提高车站管理系统和人员的应急处理能力，并且将新的检修设备和检修技术应用于日常的设备系统的维保中。

参考文献：

[1]刘湘国，邓礼万.城市轨道交通信号系统的运营维护及管理路径探讨[J].江西建材，2020（5）：78+80.

[2]张亮.关于城市轨道交通信号系统的运营维护管理要点刍议[J].数码设计，2018（8）：221.

[3]李璐.试论城市轨道交通信号系统的运营维护管理要点[J].中小企业管理与科技，2020（2）：27-28.