地铁车辆CBTC系统车载信号常见故障探析
摘 要：地铁车辆CBTC系统在地铁列车运行中应用极为广泛，但是，在实际地铁车辆CBTC系统运行的过程中，经常出现系统车载信号故障，对地铁车辆的运行也造成一定的影响，因此，针对系统车载信号常见的故障要采取有效的措施，这样才能确保地铁车辆能够安全的运行。基于此，本文概述了地铁车辆CBTC系统，分析了地铁车辆CBTC系统的结构以及功能，并对地铁车辆CBTC系统车载信号常见的故障进行研究，进而提出解决措施，以供参考。
关键词：地铁车辆；CBTC系统；车载信号；常见故障
中图分类号： TD65 文献标识码：A
前言
在地铁车辆控制系统发展中，CBTC系统已趋于信息化的发展，完全脱离了轨道电路的通信，并对地铁车辆进行准确的定位，可以实现计算功能、定位功能、构成闭塞功能、车地双向通信功能等。
1 地铁车辆CBTC系统概述
CBTC系统又名移动闭塞列车控制系统，是在不依赖轨道电路的情况下对列车进行高精度定位，是一种可以联系自动列车的控制系统，具有双向连续、大容量的列车数据通信，可以实现对地面以及车载的安全处理功能。
CBTC系统与传统的轨道电路控制系统相比较，具有安全处理器、无线通信、列车定位技术等功能，是传统轨道电路控制系统所不具备的，而且，移动闭塞列车控制系统还具有调度指挥自动化、互联互通、系统安全性高、工程建设周期较短、轨旁设备少、通过能力大、灵活性强、系统兼容性高等特点，对地铁车辆控制系统的开发和利用有着重大的意义。
2 地铁车辆CBTC系统的结构以及功能分析
地铁车辆是当今大多数城市的重要交通之一，具有交通速度快等优势，能够为出行的人们节省大量的时间，地铁车辆运行控制系统对车辆运行的安全性、可靠性有着直接的影响，CBTC系统是在信息化技术迅速发展下的产物，是当今地铁车辆主要应用的安全控制系统。
CBTC系统主要由地面子系统、ATS子系统、数据通信子系统、车载子系统等结构组成。地面子系统，是设置在控制中心或轨旁的处理器系统。
ATS子系统，是通过人工设置或自动设置进路的方式，来对运行的地铁列车进行显示、识别、跟踪，实现对地铁列车运行的调整功能；数据通信子系统，主要设置在轨旁、中心、车上等位置，该系统可以实现列车、地面、车载设备等相互之间的数据通信，对列车的运行数据进行实时的掌握。
车载子系统，主要由定位传感器、测速传感器、智能控制器等组成，是地铁车辆CBTC系统的重要组成部分。地铁车辆CBTC系统在运行的过程中，其功能与系统配置有着直接的联系，具有计算功能、定位功能、构成闭塞功能、车地双向通信功能、提供线路参数功能、远程诊断功能、远程监测功能、提供线路运行状态功能等，对地铁车辆的安全运行有着重大的作用。
3 地铁车辆CBTC系统车载信号常见的故障
3.1 ATP冗余故障
一般来说，地铁列车有两道车载信号设备，分别分布至列车的两端上，如果列车的前端车载信号设备出现故障的话，将由列车尾端的车载信号设备来获取列车的掌控权，列车前端和尾端的车载信号设备互为冗余。正常来说在IXLC级别和CTC级别的情况下，地铁列车前端与尾端的车载信号设备冗余系统才能正常运行，如果出现故障的情况下，将无法使用ITC级别，在这种情况下对ATP监督人工驾驶模式、列车自动驾驶模式的选择上不会受到影响，具体的操作流程与冗余功能相同。针对某市S地铁Q1号线ATP冗余进行统计，针对2013年1月15日至2013年7月28日，ATP冗余发生的次数进行统计（如表1所示）。
通过以上数据的分析，再加上S市地铁Q1号线的实际运行情况来看，导致ATP冗余故障的主要原因有雷达、测速电机、机柜、无线、应答器、ITF至HMI的通信连接等故障引起的，如，接头松动、贯通线较短等。
3.2 控制系统的无线通信丢失故障
无线丢失故障是地铁车辆CBTC系统车载信号的常见故障，而且，通过对系统运行的故障来看，该故障的发生较为频繁，对地铁车辆控制系统的正常运行造成一定的威胁。
同样对S市Q1号线的2013年1月15日至2013年7月28日无线丢失故障数据调查（如表2 所示）。
4 地铁车辆CBTC系统车载信号常见故障的处理措施
4.1 ATP冗余故障的处理措施
针对第三部分对S市Q1号线ATP冗余故障的分析来看，要彻底解决ATP冗余故障的话，必须要在设备软件、技术上进行不断的升级，实践证明，设备从五月份升级之后，地铁车辆在运行的过程中ATP冗余故障的发生次数明显减少，而且，在对设备软件、技术升级之后ATP的冗余故障问题也得到了有效的解决，针对设备软件升级的供应商主要有西门子公司等大型公司。
如果地铁车辆列车运营的过程中，正線发生冗余故障的话，由于此种情况的故障对列车运行的功能不会造成一定的影响，针对这类故障可以等地铁列车运营结束之后再对其故障进行解决。如果ATP冗余发生切换之后的话，系统冗余将无法切换回故障端，这时要解决CBTC系统车载信号故障的话，应该重新起到列车驾驶室两端的ATP系统设备，并将ATP开关切除既可有效的解决这类故障，通过以上对ATP冗余故障的处理之后，能够有效的保证地铁列车运行的安全性。
4.2 控制系统无线通信丢失故障的处理措施
地铁车辆CBTC系统车载信号丢失故障对列车的安全运行会造成一定的影响，因此，加强对控制系统无线通信丢失故障的处理措施势在必行。如果发生无线信号丢失故障的话，要重新启动无线单元，先检查地铁车辆无线单元的各个指示灯位显示是否正常，同时要观察CPU板、加密版、电源板等设备的运行状态，如果设备运行出现异常的话，需要重新启动无线单元。无线单元的重启步骤：
①将RCSCB断路器板下，并将两端的RCSCB断开。
②将ATPFS的任意一端调整到故障位，持续30秒之后显示屏上的“system down”消失，然后再将RCSCB断路器合上，恢复地铁车辆两端的RCSCB，同时要将ATPFS调整至正常位，持续150秒之后，无线单元以及车载设备等指示灯显示正常，无线单元启动完毕。如果地铁列车无线丢失故障发生没有充足的时间去重启无线单元的话，可以采取以下处理措施。
在保证能够满足地铁车辆前端和尾端的ATP系统没有冗余以及另一端的无线单元正常运行的基础上，可以打下RCSCB、ATPFS、ATOCB等，故障发生之后可以采用地铁车辆另一端正常的无线单元工作，并将地铁车辆提升至CTC运行模式，从而有效的对无线丢失故障进行有效的处理，确保地铁列车的安全运行。
4.3 加强对设备的检修和维护
正常来说，地铁车辆CBTC系统的车载信号设备在运行的过程中，由于无线检测的芯片设计可能会造成无线丢失的故障，如，信号的相互干扰，当造成无线信号丢失的情况下，必须要重启设备才会让系统进入到正常工作状态，而这都与设备的运行状态有这直接的联系，因此，必须要加强对设备的检修和维护，这样才能有效的降低地铁车辆CBTC系统的无线丢失故障发生率。
结语
在地铁事业快速发展之下，地铁车辆控制系统的技术发展方向也逐渐趋向于通信的CBTC系统，地铁车辆CBTC系统的信号故障对地铁车辆的运行也造成一定的影响，通过本文的分析，主要从ATP冗余故障、控制系统无线通信丢失故障等两方面的解决措施详谈了地铁列车的通信故障。
参考文献
[1] 肖彦博.谈城轨交通CBTC系统故障归类及其设计应对策略[J].现代城市轨道交通，2011（03）.
[2] 冯丽娟.CBTC系统车载信号常见故障分析[J].现代城市轨道交通，2011（02）.
[3] 刘会明.CBTC系统工程设计中需注意的几个问题[J].铁路通信信号工程技术，2006（03）.
[4] 步兵，汪希时.用马尔可夫模型分析基于通信的列车控制系统（CBTC）的安全性[J].中国安全科学学报，2001（03）.