随机故障影响的地铁车辆部件维护策略研究

随机故障影响的地铁车辆部件维护策略研究

周顺,秦文君,李坤

青岛地铁集团有限公司  266200

摘要：随着国民生活水平的提高，城市轨道交通网络逐渐提高迅速发展。针对城市轨道交通运营压力增大带来的故障隐患和诸多问题，基于城市轨道交通故障隐患数据，探究未来一定时间段内城市轨道交通可能发生故障的概率和类型，在不同维度、数据量的情况下，对模型运算的效果进行分析，找出其对模型准确率的影响，确定最佳数据维度和使用数据量，为运营公司应对突发故障提供决策辅助方法，同时能够在含有噪声数据的情况下进行故障发生概率预测.

关键词：地铁故障；部件；维护策略；研究

引言

某地铁初期发生多起车门打开后车门状态显示未知的故障,当门未锁闭到位且未打开到位时,TCMS收到车门上报的“车门未开到位且未关闭到位”的信号有效时HMI显示状态未知。经过深入的排查和分析,发现车门软件的缓行区起点位置、减速度的参数设置不合理、车门状态突变产生回弹,造成车门停在开到位区域外,从而导致开门状态显示状态未知。根据以上情况本文提出了修改车门软件参数值,优化车门开门参数设定,合理设定定减速度及缓行区起点位置解除方案,优化车门在开到位停后的逻辑以避免回弹的方案。通过进行现场整改验证,车门开门状态显示未知故障未再发生,表明提出的思路及应对措施是有效可行的。

1概述

近年来，城市轨道交通发展迅速，逐渐成为一种兼具舒适性和时效性的公共交通方式，方便人们的出行，提高人们的生活水平，同时成为许多大城市解决交通拥堵问题不可或缺的手段.然而，随着城市轨道交通各种相关设备设施使用频率不断增加，导致设备设施出现故障情况的次数也在不断增加.当信号故障、屏蔽门故障等发生时，会带来更严重的安全问题，影响到乘客出行.故障预测通过一定的方法提前预知故障的发生，对相关设备在故障发生前进行检修或维护，启动相对应的应急预案，解决可能带来的乘客拥挤问题和安全问题，这在维护城市轨道交通正常运营方面显得尤为重要.随着城市轨道交通网络复杂化程度逐渐提高，越来越多的专家学者认识到相关故障分析预测的重要性.近年来单层决策树和AdaBoost多分类算法、模糊理论等方法已经运用到对车辆的制动故障和轴流风机故障的诊断之中，结果表明这两种诊断方法是可行的.同时故障分析系统、检测与智能化诊断系统、基于熵权的模糊层次分析法等方法已经应用到城市轨道交通故障的预测和诊断之中，优化车辆设备的检修时间，提高城市轨道交通服务水平.

2随机故障描述

2.1车门状态显示状态未知故障

在试运营初期,列车共发生16起车门打开后车门状态显示状态未知的故障,需重新开关门后门状态未知情况才会显示正常,严重影响司机驾驶操作。跟车保障车辆人员上车测试车开关门正常,手动开关门顺畅无阻力。测量车门尺寸正常,端子排检查线束无虚接,下载门控器数据无故障记录,无锁定故障原因。结合以上情况,本文通过对车门显示状态原理及可能造成显示异常的原因进行系统及实验分析。

2.2牵引制动故障

某地铁电客车在洗车回库的途中，061A端手动模式下，该电客车司机对电客车实施制动后电客车不减速，对此司机通过拍蘑菇（一种紧急停车的装置）进行紧急制动，紧急制动后推动电客车的牵引，却发现制动不缓解无法动车，随后电客车司机经多次牵引、制动操作后电客车的牵引、制动才恢复正常。次月此电客车再次出现牵引制动故障，电客车司机在061A端手动模式下时无法正常驾驶，司机只好改为紧急牵引模式动车回库。于半月后行车调度中心来电，此电客车在某路段报061A端手动模式下发生牵引制动故障。此故障原因是因电客车无牵引制动力。

3原因分析

3.1车门显示状态未知原因

根据车门与TCMS通讯协议,车门实时上报三个状态给网络:车门关闭和锁定、车门未开到位且未关到位、车门完全打开。开门至距离门完全打开位置20mm的区域后,视为开到位区域,门处于该区域内时,判定为“车门完全打开”信号有效,此时HMI显示图标为绿色;当门处于该区域外且未“车门关闭和锁定”时,判定为“车门未开到位且未关到位”信号有效。当TCMS接收到车门上报的“车门未开到位且未关到位”信号有效时,HMI显示状态未知。

3.2电客车的车辆数据分析

司机制动信号已经发出，此时制动需求为2.488V，但是图中可以看出没有电制动与气制动完成量，气制动没有施加，随后电客车司机拍蘑菇进行紧急制动。紧急制动后，电客车司机多次对列车进行牵引操作，且牵引信号均已发出，牵引需求为3.775V，但并未看到牵引力完成量，且气制动没有缓解，经多次牵引制动后故障消失，地铁车辆恢复正常运行。

4存在问题及处理措施

4.1存在的问题

由于在手动驾驶模式下发生故障后，系统会直接给出惰性的网络指令，致使地铁车辆不能按照驾驶司机要求的控制方式对电客车的牵引及制动进行控制，此问题对日后地铁车辆的日常运行构成极大的安全隐患。

4.2解决方案

（1）故障判断逻辑进行修改：通过将手动驾驶模式故障的判断逻辑由RIOM2A和RIOM3A采集AMR2的信号LI_ATO－EffDmd1、LI_ATOEffDmd2，“或”的关系变更为“与”的关系，即在手动驾驶模式下，上述两个信号同时都为高电平时就判定为手动驾驶模式故障。通过对故障判断逻辑进行修改，修改前后结果对比发现，修改后使该故障的判定更加严谨。

（2）故障后传达指令进行：将手动驾驶模式故障发生后传达的网络惰性指令改为制动指令，降低了电客车在运行中的安全风险。根据故障原因,进行软件优化整改:1.优化车门软件参数设计:通过优化开门参数设定,合理设定减速度及缓行区起点位置；2.优化车门释放停逻辑:开到位停后,先锁停0.5s,然后再改为释放停,以减少回弹。

4.3故障判断逻辑进行修改

由于在手动驾驶模式下发生故障后，系统会直接给出惰性的网络指令，致使地铁车辆不能按照驾驶司机要求的控制方式对电客车的牵引及制动进行控制，此问题对日后地铁车辆的日常运行构成极大的安全隐患。通过将手动驾驶模式故障的判断逻辑由RIOM2A和RIOM3A采集AMR2的信号LI_ATO－EffDmd1、LI_ATOEffDmd2，“或”的关系变更为“与”的关系，即在手动驾驶模式下，上述两个信号同时都为高电平时就判定为手动驾驶模式故障。通过对故障判断逻辑进行修改，修改前后结果对比发现，修改后使该故障的判定更加严谨。故障后传达指令进行：将手动驾驶模式故障发生后传达的网络惰性指令改为制动指令，降低了电客车在运行中的安全风险。

结语

牵引制动指令是地铁电客车安全运行的必要条件，南京轨道交通地铁2号线在手动驾驶模式下出现故障问题时会强制给出惰性指令，进而导致电客车司机推动牵引与制动后列车对此无反应。鉴于此故障对电客车的行车安全性具有重大影响，因此对TCMS故障判定的控制与管理逻辑进行优化改善。通过上文对故障判断逻辑及指令传达进行改进，改进前后运营数据的比对与跟踪可发现，该设计方案可以有效解决手动模式下的故障问题。

参考文献

［１］张徐.地铁机电设备故障监测与智能诊断系统应用研究［J］.价值工程，2019，38（35）：172−173.

［２］时旭.地铁车门系统故障诊断与维修决策的方法研究［D］.北京：北京交通大学，2009.

［３］张哲，南景宏，李亮，等．地铁车辆牵引与制动系统研究［Ｊ］．工程技术，２０１７（３）：１７．

［４］潘颖．地铁车辆电气系统中牵引及辅助系统故障检修［Ｊ］．科技创新与应用，２０１８（１１）：９５．