上海城市轨道交通宝山路站列车落码故障分析

上海城市轨道交通宝山路站列车落码故障分析 上海城市轨道交通宝山路站列车落码故障 分析 {{壤市轨磨交涸鼹,-渤 上海城市轨道交通宝山路站列车落码故障分析 张郁 (上海地铁通号分公司,200233,上海?工程师) 提出故障的处理思路,找到了故障原因和排除故障的解决办1上海轨道交通3,4号线信号系统简介 兰兰兰釜量曼理竺般 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ,为今后上海轨道交通3,4号线使用ALSTOMMAS一釜杂譬护 携持暗,* TR?o , 现荨磊一期信号为关键词城市轨道交通,非正常停车,信号环线,故障分析一""旧呐日7/], 中图分类号U231+.7例,进行简单介绍.如图1所示,3号线信号系统的 主要组成部分及其功能如下: FailureAnaIvsisofminEmergenceBrokeMalfunctionin'中央ATS(Y~]车自动监控系统)——进行中 ShanghiaURTBaoshanRd.Station央监督和时刻表管理; ZhangYu?车站ATS_进行车站状态的监督和与中 AbstractThroughabriefintroductionofthesignalsystemof央ATS接口; URTLine3andLine4inShanghai,thispapermakesaprima一?VPI2(微机联锁2型)——执行进路联锁; rydiscussionofthegnal.ystem?Combinedwiththeworking?SACEM(列车自动保护)——执行列车自动 ..heVhiBac~hanRd?sion,theworking1X1es运行和列车自动防护; he?ktIh.:ch0n.eXpj"edmsy吼t.1?sDTc(智能数字轨道电路)——进行列车检 Way?TpaS0a』1ySesthbreakdownsBaoshanRd'测和地对车蓓',……,.Station,discumesthewaystosolvetheproblems.andfinallyto……一',…… fidthm哪a璐tthb.al'dO..s0mcO,,tial'信标——进行现场传输和轨道至列车的传 waysareusodt()S01vethebreakdownsatBaoshanRd.Station输; andmanvpreciousexperiencesareobtainedforsolvingtheO01TI一?轨旁信号设备——包括道岔信号机等. plexedproblermanddailymaintenceinthefuture.与上海轨道交通1,2号线相比,3号线智能化 Keywordsurbanrailtransit,non—normalstop,signalloor,设备从地面向车载转移,实现了准移动闭塞.轨旁 failureanalysisSACEM系统内,存有全线设备的物理位置坐标,包 Author'saddressDivisionofTelecom&Singalling,Shanghai括道岔位置,信号机位置,S—BOND(S{~bit抗联接 方便, 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 结构与性能具有良好的可 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 性,可以根[2]李慧中.浅议高摩合成闸瓦的验收fJ].铁道技术监督,2003 据需要设计成多孔或致密结构,具有良好的摩擦性L10) {i皂i置应地铁歹lj车闸瓦对性能严格控制的要求.麓商摩擦系数?成.骶的研?? 此外,该 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 过程简单,特别是在干法成型中低温冷[4]姚萍屏,熊翔,刘强,等.高速电力机车制动闸瓦用粉末冶金刹 压成型是目前的重点考虑方法.车材料研究[J].非金属矿,2002(2):7 爹芍又献[6]张弘,沈尔奇,宋子濂.高摩擦系数合成闸瓦金属镶嵌物的 [1]周贤全.两种合成闸瓦的试验[J].国外机车车辆工艺,2003宏,微观特征研究[J]?中国铁道科学,2002(1):21? (5):23.(收稿日期:2007—01—12) 满潮{嘏{ 器)位置,信标位置等.这些被称之为不变量.而道 岔的定反位,轨道电路的占用情况,信号机的显示情 况称之为变量.这些变量和不变量都以SACEM报 文的方式发给列车SACEM系统.当然SACEM报 文还包含其他丰富的信息,是车载SACEM设备用 于计算列车运行状态的基础. 运营控制 }中心 'r'央ATS I I车站,S II车站控机接口 嗣…一lSACEMI "~IV[Lk Tc }篁.L—一壶攘地J车对地通信,rj料 t-i牛|1'瓣茛嘲} 图1上海轨道交通3号线信号系统结构图 3号线一期系统把全线分为6个Sector,每个 Sector进而分成若干个Section,Section再分为Sub. Section,Branch.如宝山站上行岔区就属于5.2.3 (Sector5,Section2,Sub.Section3);轨道电路TC98H 为Branch0,往3号线方向TC32H为Branch2,去4 号线方向(信号环线F13L)为Branchl(见图2).这 些称之为进路地图.列车运行在宝山路站信号环线 上(频率F13),就表达为5.2.3.1,二进制表达为 28B1.按照5位,5位,2位,4位划分(0010100010 110001),即为5.2.3.1. 在列车运行到相应的Sector,就从轨旁收到本 Sector全部的进路地图以及变量和不变量. 当然,仅仅有这些信息提供给列车是不足以实 现列车的自我控制.列车需要时刻知道自身所处的 精确位置.在每一个车头的被动轴上安装编码里程 计,用来计算列车行驶的距离.当然,由于列车运行 会产生轮轴的打滑以及滑动,会产生一些误差.可 以用安装在线路上的精确定位信标来消除这种误差 (每100~200m就安装一个信标).这样列车通过 进路地图,线路中间设备的位置(不变量)以及编码 里程计和信标,列车就可以知道本身所处的位置. 有了这些信息再加上变量和列车运行速度等信息, 车载SACEM系统就可以计算出列车的目标速度和 目标距离,实现智能化从轨旁向车载转移.由于列 车知道本身所处的位置,从而实现了准移动闭塞. (由于列车只能知道前方列车所处的轨道电路位置, 不知道前方列车在所处轨道电路中的精确位置,所 以只能实现准移动.) 注:1)18222表示里程为l8.222km,余类推; 2)"1"12为轨道电路,H为宝LU路站代号,X为信号灯. 图2宝山路站上行线路图及进路地图 2宝山路站故障介绍 2005年12月31日,上海轨道交通4号线开 通,3,4号线作为上海第一条部分共线运营线路正 式投人运营,也标志着上海地铁网络化运营的开始. 宝山路站作为3,4号线交汇站,其地位十分重要. 但在开通后不久,宝山路站3,4号线上行接口处多 次出现列车落码(即非正常停车),故障频率为每5 列车就有1列.这种故障频率对共线运营的3,4号 线都产生了影响. 通过反复登乘,发现故障发生点位于SW3H道 岔反位,当4号线列车运行在信号环线(F13L)向篮 村路站方向时(见图2),列车过岔后不久即落码. 列车装有车载SACEM 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 分析软件OMAP,用于 提供调试诊断故障.OMAP记录了列车运行时的 各种信息,包括列车位置目标速度,目标距离,外挂 设备状况以及车载SACEM收到轨旁的各种信息 等.通过OMAP分析,当列车运行至5.2.3.1区 段30.75m(见图3中第三行Locmin30.75)后,列车 就收不到轨旁信息(如图3中15行PorteuseCTC), 收到信息全为0,经过4S后列车即落码.一个 SACEM周期为300ms,软件设计经过l3个周期 (3.9s)还收不定轨旁信息,列车就采取紧急制动. 3故障区段硬件配置和信号环线工作原理 列车依靠接收从轨旁发生的SACEM信号(进 ? 45? 一, 8一??4 堪市iIil谴交,涸舞:r{ilili.~i!i{ 路地图和变量)计算目标距离和目标速度. tl…d?……bl… !?塑曩磊五 5Lof,【l【NIE……1.N4,……r…1删 ILc:L…Tot_cPe】.6L………,…et…a.?… IL—L一sE…wf…1…a…^l,1……e:N… IL.一.0?n-.L…:,…[vh1ci…….'b, Ihr'…1.jEl'…………ge}……r:F…51,h l01……al…10 I—Lx…F…taulc:N……i:1 l…15ac】一^r……}L…c0:口n…pd^u^…ed:一}h "…1…ngH0…mE…Peed-5ptA…a』0P…'=r {Av…11…曲:^u"T……ed……Trg…,…1…h I【…lLM…:;T………l_L…:0,I…一一';35.口 ln……:{.0…l:000:nLt0K1 {}E…1N…rl-II6…一T0000jl…ut0c……5_…c Te…d.T【ll一'…_已fcT?0…00L^………ded1 IT…a11口i[.0P……TC…0…00t^…,…,Ok .T-'c…0】.L5e^…c…,B^k t^…,一一Lk IE1^一…1)…LE…l'2va11d1.…[E^…………tOk L?-川;B.…^…I,lIE——HsE:1.…u }…1-r…1E,…n0…hEL"…sB.…0D…- 1n…1DEc?:E1:7hE一n…Ec^:…H6d…e…te I …^….p….:0…0u0………【?1]'…::Ev………1…p翻一Jj }…:f1cn.uj-2rF }Ha_a:__1ff…:e+'aEnrgv.,…【…T….…[…, 图3故障区段车载OMAP数据 由于岔区的存在,SACEM信号在侧股采用环 线发送的方式.环线的发送频率不同于直股(直股 车载信号载频与列车检查信号相同),信号通过LIU (环线调谐单元)发送给环线.与直股不同的是,环 线发送是时时发送(不间断发送),而直股是轨道电 路占用时才开始发送SACEM信号.SACEM设备 并联发送给各个道岔分支和直股,所以在整个道岔 区段使用相同的SACEM报文. 如宝山路站岔区列车是从左向右行驶,对于列 车检查信号,最右面的S—BOND为发送,另外2个 S—BOND为接受.当列车运行在直股时,轨道电路 被占用,此时发送sA(,EM信号,在侧股(往4号线 方向)列车接受环线上发送的SACEM信号. 故障区段为信号环线区段,整个硬件由室内发 送板,调制解调器,室外LIU和环线构成(见图4). 列车依靠车头前方的两个接收天线接收轨旁信 息.每个天线中有两个线圈,当列车运行在直股上, 天线中一个线圈接受钢轨中的电流信息(见图5中 的直股区域剖面图);当列车运行在岔区,天线中的 另一个线圈接收环线上的电流信息(见图5中的信 号环线区域剖面图).信号环线是贴近钢轨布置,距 离钢轨10cm. 4故障原因分析及处理 首先对所有落码列车进行了3个月的统计,对 其中每一列车在宝山路站的落码次数,落码时间以 及天气情况进行统计,试图寻找某种联系.结果是 4号线20列车的落码频次差不多,而且也同时间和 天气无关,所以故障寻找从车载转向轨旁. ? 46? 信号环线 号线方向 注:Tu为调谐单元,LIU为信号环线调谐单元. 图4宝山路站道岔区段轨道电路环线硬件示意图 列年 直股区域剖面图信号环线区域剖面图 图5接收天线工作原理图 通过对故障现象的分析和图6中信号环线上的 电流来看,列车在宝山路站侧股收不到信号环线信 息可能是由于某种干扰造成,其中可能是硬件问题, 也可能是外部干扰. —]厂—o.000\/00【 b—_/\一,—Jd 图6信号环线 由于故障位置不能立即定位,采取排除法,由室 内向室外依次更换硬件(调制解调板,发送板,LIU, 信号环线),并且提高室内发送功率,但故障现象依 旧且故障频次没有改善.宝山路站为3,4号线接口 站,尤其是故障区段,电缆铺设密集,通信电力电缆 处于一个大拐弯处,而且过轨电缆非常多,这都可能 对列车接收信息造成影响.所以对这些电缆进行整 理,使信号环线尽量避免这些区段,但依旧不能起到 好的效果.由此可以排除硬件问题对宝山路站列车 造成的影响. 潮}i.{i;{;}ii燎爨 如果故障现场有比较强的干扰源,即使不能去 除干扰,也应该尽量减少干扰.可采取环线交叉法 来避免干扰.假设存在干扰源,干扰电磁场是从环 线下部穿越环线(如图6),如果在干扰处使环线交 叉布置,干扰磁场在环线中产生的干扰电流就可以 相互抵消,从而在环线中起到避免干扰的效果.但 是从实际效果来看,每天落码情况虽有所缓解,但不 是十分明显.由于车载天线是腾空接收环线信息, 即便可减少干扰源对环线的影响,也不能减少干扰 源对车载天线的干扰,从而不能完全克服故障. 于是再次分析落码列车的车载OMAP软件记 录,分析列车从站台运行至故障区段的过程.如图 2,图7所示,站台的轨道频率为F8,上行往4号线 方向依次是F14(E),岔区直股为F10(A),信号环线 为F13(D),进入4号线的轨道频率为.图7(a) 为故障情况的数据记录,可清楚地看到当运行到 F13(D)时,接收电平几乎没有了;图7(b)是故障没 有处理掉时列车运行正常的数据录. 图7的OMAP数据选择了列车接收电平参数 (图7中的连续线)和列车频率切换点参数(图7中 的双竖线),图7下方标注了轨旁发送信息的对应载 频,"一"为频率转换点.从站台运行至故障区段的 频率依次是F8,F14,F10,F13,F7,那么需要有4个 切换点,而图7(a),图7(b)中只能找到3个切换点, 这就说明了在列车运行到F13的环线上时,车载依 旧以F10的频率在接收信息. l///j}I一 一, 888888888888R8888888R88888888888一EEEEEEEE—A—DDD-一 图7OMAP记录软件波形比较图 是什么造成了这种情况的发生呢?在岔区列车 先是运行到F10的直股上,而后列车踏人信号环线 范围.而从直股的S—BOND(坐标18450m)到岔 心(坐标18456.1m)(见图2)仅为6m.列车以30 km/h的速度运行,平均每秒运行8m,意味着列车 要在不到1S的时间内,完成从频率F14到F10再 到F13的2次切换.很显然1S的时间太短了. 由于线路已经定形,很难通过改变线路来避免 这种情况,修改软件就成了唯一的选择.由于列车 运行到Sector区段就会收到从轨旁SACEM发送过 来的进路地图,告知列车前方的线路情况,包括S— BOND,道岔,信标,信号机等设备的位置,同时也会 提供轨道电路,环线的工作频率,告知列车频率的切 换点.由于S—BOND到岔心只有6m,太短了,可 以让列车提前切换到F10,并推迟切换到F13,以便 给车载硬件留出足够的时间来完成切换动作,保证 车载设备的频率和轨旁频率一致.图7(C)就是软 件修改后列车正常运行的记录,图中可清楚地看到 4次频率切换. 软件修改后,宝山路站列车就没有再出现落码 现象. 5结语 通过上述分析,可以对宝山路站列车落码故障 有个完整而清晰的认识了:列车运行在信号环线上, 而车载接受频率并不是环线信息的发送频率,如果 车载接收线圈能力弱而地面干扰强的话,就会导致 列车落码.相反,如果地面干扰少,列车就可能冲得 过去.经过修改软件后,即便有一定的轨旁干扰也 不会影响列车正常地接收信息. 在这次历时8个月的故障排除过程中,利用了 排除故障所常用的的统计法,排除法及其理论分析, 圆满地进行了故障处理,为今后的复杂故障处理积 累了宝贵的经验.这些方法也可运用到日常的维护 工作中去. 参考文献 [1]吴汶麒.国外铁路信号新技术[M].北京:中国铁道出版社, 2000.(收稿日期:2007—04—20) 加拿大多伦多地铁 ? 47?