CBTC系统车载信号常见故障处理及分析
摘要：本文详细分析苏州轨道交通一号线使用CBTC系统运营以来车载信号设备发生的主要故障（最常见的故障为ATP冗余和无线丢失，开通运营以来故障率居高）和处理措施。

关键词：CBTC系统；ATP冗余；故障分析；无线丢失；
系统概述
苏州轨道交通一号线信号系统采用的是德国西门子的TGMT系统，是基于无线通信的列车自动控制系统（CBTC）。

列车自动控制系统包括ATP（列车自动保护子系统），分为车载ATP和轨旁ATP；ATO（列车自动驾驶子系统）；ATS（列车自动监督子系统）等子系统。

该系统基于移动闭塞分隔列车原理，通过车—地间通信原理，主要由车对地周期性的传递列车位置，速度等信息，地面通过轨旁子系统向列车发送移动授权等信息。

其中，移动授权是轨旁子系统根据联锁状态和列车位置计算出的。

车载子系统根据线路数据库（TDB）存储的轨道地形数据信息（如速度和坡度）和指定的移动授权极限，监督和控制列车的安全运行。

在西门子Traninguard MT(CBTC)中，有三种列车控制级别。

见表1；三个控制级别之间可以互相转换，见图1。

图1列车控制级别的转换
从苏州轨道交通一号线试运营以来的故障数据统计数据来看，车载信号设备最常见的故障现象是ATP冗余类和无线丢失类，这些故障的频繁出现对苏州轨道交通一号线的运营造成了一定的影响。

下面就这2个故障类进行一定的的描述说明和初步的一些分析处理。

ATP冗余
2.1ATP冗余介绍
苏州轨道一号线每辆电客车装有2套车载信号设备，分别安装在列车两端A 车上。

这2套车载设备的状态互为热备冗余，即尾端车载控制单元（OBCU,On Board Control Unit）能够在前端OBCU设备故障的情况下接管控制权，来控制列车的运行，正常切换不影响列车的运行，列车的控制级别及驾驶模式等状态均不
会产生任何的变化。

车载信号系统冗佘可以保证CTC级别及IXLC级别下的使用，ITC模式级别下不存在冗余（此级别下冗余存在一定的安全隐患）。

在RM（限制人工驾驶模式）、SM（ATP监督人工驾驶模式）、AM（列车自动驾驶模式）的级别下，列车发生正常的冗余切换，对运营均无影响；列车在库线折返及无人自动折返时，所有操作流程均与正常情况下（非冗余状态）时相同，无任何改变。

表2为热备ATP的3种不同的冗佘状况态；图2显示车载信号系统组成。

2.2ATP冗余原因及处理
当雷达、OPG（测速电机）、应答器、ITF到HMI的通信连接、无线或机柜及其它模块发生故障等都会导致ATP冗余切换。

如果在冗余过程中出现无线的短暂丢失，造成移动授权丢失，可能会导致列车产生紧制。

列车在正线运营时发生冗余，不影响运营能正常运行，所有功能不受影响，一般情况下等列车退出运营后再做处理。

如果列车冗发生余切换，故障端将不再会控制列车的运行，司机可以通过切除ATP开关（见图3红色枢内）同时重启驾驶室两端ATP即可恢复。

其重启步骤：①将任一端ATPFS开关打至故障位；
②等待约30s，HMI上的“system down”字样消失；③将ATPFS开关打至正常位，等待约60s设备启动完毕。

无线丢失故障
3.1 无线类故障简介：无线丢失是列车运行过程中较常见常见的故障之一，发生频率较高。

1、车辆段：库内列车整备作业时出现无线通讯故障（灯位显示与正常不符），出库至转换轨后HMI仍显示“无线打叉”且列车没有按正常升级至AM-C模式。

2、正线区段：列车以AM-C模式在正线运营中发生该故障后，HMI上
显示“无线打叉”见图4所如果列车在CTC级别下运行，一般情况下会导致列车丢失定位，从而造成紧急制动，或是列车对标后无开门使能信号，车门与屏蔽门不联动，以及对标不准等现象。

此时，列车降级为RM模式驾驶，限速25km/h 以内运行，对整个一号线的运营有一定的影响，可能会造成列车的晚点。

3.2故障分析及处理措施
（1）折返车站。

由于苏州轨道交通在折返站采用的的无人自动折返，在列车折返过程中，无线的丢失可能会造成自动折返的失败。

为减少此类故障的发生，由于折返后换端需要有时间间隔要求，通号车间建议两端终点站的折返开钥匙激活时间间隔>12s以上，司机应严格执行。

（2）苏州轨道交通一号线全线采用地下站，无线信号的收发过程中的干扰可能相对于地面车站较少，但列车在进出车辆段时，由于在地面进行信息的交互，所以应严格确保无线的正常状态。

（3）车辆在停车库经通号工班人员日检完毕后，应保持主机电源有电，受电弓夜间及司机检车时不能降落，列车一旦断电，可能再重启的过程中，可能会造成无线的板卡无法启动，因此，司机出库前，应确保车载无线的正常状态。

故障判断及处理方法
在发生无线丢失故障时，需要重启单元。

其重启方法如下。

检查无线单元各相关灯位是否显示正常（图6）。

无线设备的安全板有四个灯位显示的板卡，其正常灯位显示从左往右依次为灭黄黄绿，均为常亮。

第一个灯位如果一直显示红色则表明无线板卡没有启动好，第二个灯位如果显示黄色闪烁则表明另一端的无线设备没有启动好，第三个灯位如果显示黄色闪烁则表明另一端的无线板卡与ITF板卡没有连接好，第四个灯位为电源，以上第一个和第二个灯位异常时需要重启无线设备，第三个灯位异常时需要查看无线与ITF的连接线是否正常，如果前三个灯都是灭的话，则说明无线板卡一直都没启动好，此时也需要重启无线设备。

无线重启时必须重启ATP以免造成冗佘，具体步骤（参见图7红框）：（1）、
关闭主控钥匙（2）、断开无线电断路器（RCSCB）15S后闭合（3）、打开钥匙观察设备柜内灯位状态。

3.4运营中处理办法
（1）运营应急处理。

在运行过程中，发生了无线丢失故障，若没有时间重启无线单元，可采取以下应急处理方式。

在满足两端ATP没有冗佘和另一端无线单元正常2个条件下，可以打下RCSCB或者ATOCB或者ATPCB，造成冗佘（打下HMICB也可造成冗佘，但本端黑屏，影响司机操作），从而使用另一端正常的无线单元，可以升至CTC模式。

在另一端无线一直正常的情况下，此方法可以一直保持列车CTC模式下正常运行。

列车回库后进行重启操作。

（2）折返轨重启。

列车发生无线丢失后，列车降级，由于IXLC级别下RM驾驶模式限速较低，会造成列车晚点，在发生此类故障时，司机会切除ATP，在没有信号系统防护下手动驾驶，此时车辆限速60km/h。

同时，由于重启无线设备需要较长时间，一般需要在折返轨执行重启操作。

在进行设备重启时无论故障发生在哪端驾驶室，都将对故障列车的两端驾驶室的无线单元同时重启，以保证设备可以完全修复。

无线单元重启后HMI显示（见图8所示）。

无线单元重启后，列车的位置是未知的，并“失去定位“，HMI则显示无线打叉图标和车库图标，RM动车经过2个应答器之间的具体数据与TDB（线路数据库）相符后，列车定位。

此时收到无线信号，列车会自动升级至CTC级别。

3.5尽量减少无线丢失故障出现概率
无线丢失故障可能还与相关的检测芯片设计，以及外部复杂的环境等因素有关。

比如，当无线信号到来之时，可能某项更高优先级的操作同时要执行，由此导致系统在此高优先级操作结束后响应检测无线信号的操作，但此时无线信号已经无效，导致检测失败，显示为信号丢失。

此外，可能由于信号相互干扰无线信号，7—9s时间以后造成无线丢失。

上述原因都可导致检测无线信号会进入某个特定的死循环状态。

所以，需要重启设备，才能使系统跳出死循环，再次进入正常检测无线信号状态。

结束语
随着检修规程的不断完善和专业经验的逐步积累，目前故障数量都处于可控范围之内，这也为新线的建设和顺利开通提供了有利的条件。

通过运营初期过渡后，车载信号系统方面故障已摸索明朗，有利于司机处理故障时大大提高效率，精细维修及成熟的技术有利保障城市轨道交通高效、安全、优质的服务运营。

参考文献
［1］林海香，董昱．基于通信的列车控制在轨道交通中应用的关键技术[J]．城市轨道交通研究，2010．
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