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摘要：本文针对深圳地铁列车紧急制动故障频发情况，主要分析了列车紧急制动故障产生的原理、影响ATP（列车自动保护系统）紧制故障的主要因素等。根据ATP紧制故障现象各方面的数据分析，得出造成ATP超速紧急制动的主要原因，并提出相应的解决方法。
关键词：列车；超速；紧制故障；分析
中图分类号： U292.9 文献标识码： A 文章编号：
0 引言
目前，轻轨、地铁等城市轨道交通具有快速、准时、环保、运输效率高、舒适等多种优点，也因此成为解决城市交通拥挤问题和现代化城市建设的重要手段。在整个地铁列车运行系统中，制动系统直接关系到列车运行的安全，是地铁车辆最关键的系统之一，ATP紧急制动是在列车自动驾驶模式下，紧急情况时为使列车的制动距离尽可能缩短的一种安全性制动。由于紧急制动的发生不仅对轮对和钢轨造成一定的损失，还会对服务质量及正点运营造成影响，通过对紧制故障原因进行分析和研究，最多限度降低紧制次数，对车辆维护工作和保障地铁列车服务质量都意义重大。
1.深圳地铁列车ATP紧急制动故障概况
2010年1月份至3月份，深圳地铁列车紧急制动故障频繁发生，经数据统计：此时间段发生因超速产生紧急制动故障50件，其中只有部分故障确定故障原因，多数故障未能找出故障原因，且主要为新上线运营列车运行在TC11301区段时发生紧急制动。为查明故障原因，深圳地铁成立了专项调查小组，通过采集分析列车实时运行数据、分析故障现象、确定影响因素等方式，对故障进行调查。
1.1 ATP紧制故障产生的原理
ATP超速紧急制动故障产生是在ATO模式下，当列车实时运行速度超过ATP允许的最大速度时，由ATP触发的一种保护措施。
1.2 ATP紧制故障主要影响因素
ATP系统根据其基本功能，可划分为:信号采集模块、信号传输模块、信号接收模块、测速模块、列车速度控制模块、列车运行记录模块等，各个模块之间通过总线连接。
ATP紧制故障产生的主要影响因素有三点：轨道电路参数错误或信号传输等模块故障导致ATP紧急制动；列车速度控制方式不合理，导致列车制动力无法满足ATO速度曲线要求；轮轨关系存在问题，粘着力无法满足制动需求，导致信号采集出现异常，导致ATP紧制制动 [1]。
2. ATP超速紧制故障数据分析
2.1 对轨道电路参数及模块数据分析
为分析信号与车辆接口模块设备之间的匹配是否会出现失真的情况，调查小组通过采取互换信号模块和测试电气特性等措施对ATP紧制故障进行了分析。
（１）先将发生紧制故障列车（以下简称Ａ车）的ＴＡＳＴＥ１板、ＷＩＳＩＲ板、ＶＥ３板等主要信号传输模块与未发生故障的列车（以下简称Ｂ车）进行互换，互换后上线运行，发现紧制故障有减少的趋势。（２）在对Ａ车和Ｂ车车辆信号采集模块进行对换，对换后发现紧制故障并没有得到有效缓解。（３）后对Ａ车ＡＴＰ天线接收强度进行检查，检查后接收天线存在异常的因素被排除[2]。（４）最后对TC11301区段轨道电路机柜内部进行检查，测试主电源部件的输出电压为24V，电气特性测试正常；各板工作正常、接线端子接线、防雷单元接线牢固，对TC11301区段室外轨道电路进行检查，显示电气特性测试正常。
通过以上试验，排除轨道电路参数错误或信号传输等模块故障导致ATP紧急制动的因素。
2.2对列车制动力的数据分析
鉴于ＡＴＯ具有自动赶点功能，此功能使列车运行速度接近ＡＴＰ限制速度曲线运行，容易发生紧急制动故障，故调查小组对列车速度曲线和制动力进行了分析。
（1）通过对列车进行全天实时数据分析，发现列车运行速度曲线与ATO速度曲线跟随性良好，且高速区（69km/h-80 km/h）实时电制动力仅为其最大值的82%左右，仍有18%的裕度。（2）通过试车线测试，故障列车制动距离满足要求，且测量故障列车制动电阻的参考值都在标准的范围之内。
通过以上试验，排除列车制动力无法满足ＡＴＯ速度曲线要求的因素[3]。
2.3 分析轮轨关系
为调查轨道线路状态，调查小组多次添乘观察TC11301区段并与司机调查了解情况，未发现异常情况，并通过对TC11301区段轨道各项参数进行测量，结果均在标准范围内。
最后对紧制故障列车车轮进行检查，发现车轮踏面失圆严重，车轮踏面径向跳动量最大达到了1.46mm，远大于出厂标准0.25mm和我司镟修标准0.5mm，通过对故障列车进行镟轮作业后发现ATP超速紧制故障有了大幅度的下降，故障得到解决。
3. 造成ATP紧制故障的主要原因
地铁列车每个拖车两侧2个不同的车轴上各安装2个信号速度传感器，用于检测列车的运行速度。速度传感器将车轮转速转换为脉冲信号提供给测速模块，测速模块经过运算和轮径补偿，获得列车的实际速度和走行距离，并进行速度比较，以实现防空转滑行处理[4]。
信号传输模块将速度信号传输给列车速度控制模块，列车速度控制模块将列车速度与轨道电路传输的列车限制速度信息进行比较，根据列车的运行状态控制列车的制动和缓解，保证列车在限制速度下运行，同时根据列车速度对车门进行监控[5]。
调查小组通过对列车发生ATP紧急制动故障的特点和列车实时运行数据的讨论分析，列举了可能导致列车发生紧急制动故障的因素，使用排除法找到了故障原因。
经数据分析，发现造成ATP超速紧制故障的主要原因是列车车轮踏面失圆严重，速度信号采集异常，从而导致ATP超速紧制故障频繁发生，通过对故障列车进行镟轮后，ATP超速紧制故障得到有效控制。
4. 预防列车ATP超速紧急制动故障的措施
通过上述分析，我们可以看出，导致列车ATP超速紧急制动故障的原因很多，为减少紧急制动故障的发生，我们可以有针对性地采取以下措施。
（1）在日常检修作业中应加强对系统控制模块状态的检查，确保系统和部件的工作可靠性，尽可能减少因系统和部件作用不良而导致的紧急制动。
（2）对车轮磨耗进行分析，总结踏面失圆周期，及时安排车轮镟修作业，降低因车轮失圆对列车安全运营造成的影响。
5. 结束语
经过合理安排地铁列车镟轮，列车非正常的超速紧制故障得到了有效的控制，保障了地铁列车安全、正点运营，地铁服务品质有了进一步的提升。
参考文献
[1] 匡如华，何春江国产车辆电气系统在深圳地铁A型列车上的技术实现[J].城市轨道车辆，2009（10）:49-53.
[2] 張汉全等．自动控制理论[M]．成都：西南交通大学出版社，2010：99-102.
[3] 曹宏发，郑琼林，李和平等.城规列车制动系统故障导向安全设计[J].铁道机车车辆，2008（12）：221-223.
[4] 魏武忠，地铁列车紧急牵引模式分析与对策[J].中国科技论文在线，2010：1-6.
[5] 叶富智，列车紧急制动干预曲线EBIC分析[J].安全防护，2010（4）：67-69.
关键词：列车；超速；紧制故障；分析
中图分类号： U292.9 文献标识码： A 文章编号：
0 引言
目前，轻轨、地铁等城市轨道交通具有快速、准时、环保、运输效率高、舒适等多种优点，也因此成为解决城市交通拥挤问题和现代化城市建设的重要手段。在整个地铁列车运行系统中，制动系统直接关系到列车运行的安全，是地铁车辆最关键的系统之一，ATP紧急制动是在列车自动驾驶模式下，紧急情况时为使列车的制动距离尽可能缩短的一种安全性制动。由于紧急制动的发生不仅对轮对和钢轨造成一定的损失，还会对服务质量及正点运营造成影响，通过对紧制故障原因进行分析和研究，最多限度降低紧制次数，对车辆维护工作和保障地铁列车服务质量都意义重大。
1.深圳地铁列车ATP紧急制动故障概况
2010年1月份至3月份，深圳地铁列车紧急制动故障频繁发生，经数据统计：此时间段发生因超速产生紧急制动故障50件，其中只有部分故障确定故障原因，多数故障未能找出故障原因，且主要为新上线运营列车运行在TC11301区段时发生紧急制动。为查明故障原因，深圳地铁成立了专项调查小组，通过采集分析列车实时运行数据、分析故障现象、确定影响因素等方式，对故障进行调查。
1.1 ATP紧制故障产生的原理
ATP超速紧急制动故障产生是在ATO模式下，当列车实时运行速度超过ATP允许的最大速度时，由ATP触发的一种保护措施。
1.2 ATP紧制故障主要影响因素
ATP系统根据其基本功能，可划分为:信号采集模块、信号传输模块、信号接收模块、测速模块、列车速度控制模块、列车运行记录模块等，各个模块之间通过总线连接。
ATP紧制故障产生的主要影响因素有三点：轨道电路参数错误或信号传输等模块故障导致ATP紧急制动；列车速度控制方式不合理，导致列车制动力无法满足ATO速度曲线要求；轮轨关系存在问题，粘着力无法满足制动需求，导致信号采集出现异常，导致ATP紧制制动 [1]。
2. ATP超速紧制故障数据分析
2.1 对轨道电路参数及模块数据分析
为分析信号与车辆接口模块设备之间的匹配是否会出现失真的情况，调查小组通过采取互换信号模块和测试电气特性等措施对ATP紧制故障进行了分析。
（１）先将发生紧制故障列车（以下简称Ａ车）的ＴＡＳＴＥ１板、ＷＩＳＩＲ板、ＶＥ３板等主要信号传输模块与未发生故障的列车（以下简称Ｂ车）进行互换，互换后上线运行，发现紧制故障有减少的趋势。（２）在对Ａ车和Ｂ车车辆信号采集模块进行对换，对换后发现紧制故障并没有得到有效缓解。（３）后对Ａ车ＡＴＰ天线接收强度进行检查，检查后接收天线存在异常的因素被排除[2]。（４）最后对TC11301区段轨道电路机柜内部进行检查，测试主电源部件的输出电压为24V，电气特性测试正常；各板工作正常、接线端子接线、防雷单元接线牢固，对TC11301区段室外轨道电路进行检查，显示电气特性测试正常。
通过以上试验，排除轨道电路参数错误或信号传输等模块故障导致ATP紧急制动的因素。
2.2对列车制动力的数据分析
鉴于ＡＴＯ具有自动赶点功能，此功能使列车运行速度接近ＡＴＰ限制速度曲线运行，容易发生紧急制动故障，故调查小组对列车速度曲线和制动力进行了分析。
（1）通过对列车进行全天实时数据分析，发现列车运行速度曲线与ATO速度曲线跟随性良好，且高速区（69km/h-80 km/h）实时电制动力仅为其最大值的82%左右，仍有18%的裕度。（2）通过试车线测试，故障列车制动距离满足要求，且测量故障列车制动电阻的参考值都在标准的范围之内。
通过以上试验，排除列车制动力无法满足ＡＴＯ速度曲线要求的因素[3]。
2.3 分析轮轨关系
为调查轨道线路状态，调查小组多次添乘观察TC11301区段并与司机调查了解情况，未发现异常情况，并通过对TC11301区段轨道各项参数进行测量，结果均在标准范围内。
最后对紧制故障列车车轮进行检查，发现车轮踏面失圆严重，车轮踏面径向跳动量最大达到了1.46mm，远大于出厂标准0.25mm和我司镟修标准0.5mm，通过对故障列车进行镟轮作业后发现ATP超速紧制故障有了大幅度的下降，故障得到解决。
3. 造成ATP紧制故障的主要原因
地铁列车每个拖车两侧2个不同的车轴上各安装2个信号速度传感器，用于检测列车的运行速度。速度传感器将车轮转速转换为脉冲信号提供给测速模块，测速模块经过运算和轮径补偿，获得列车的实际速度和走行距离，并进行速度比较，以实现防空转滑行处理[4]。
信号传输模块将速度信号传输给列车速度控制模块，列车速度控制模块将列车速度与轨道电路传输的列车限制速度信息进行比较，根据列车的运行状态控制列车的制动和缓解，保证列车在限制速度下运行，同时根据列车速度对车门进行监控[5]。
调查小组通过对列车发生ATP紧急制动故障的特点和列车实时运行数据的讨论分析，列举了可能导致列车发生紧急制动故障的因素，使用排除法找到了故障原因。
经数据分析，发现造成ATP超速紧制故障的主要原因是列车车轮踏面失圆严重，速度信号采集异常，从而导致ATP超速紧制故障频繁发生，通过对故障列车进行镟轮后，ATP超速紧制故障得到有效控制。
4. 预防列车ATP超速紧急制动故障的措施
通过上述分析，我们可以看出，导致列车ATP超速紧急制动故障的原因很多，为减少紧急制动故障的发生，我们可以有针对性地采取以下措施。
（1）在日常检修作业中应加强对系统控制模块状态的检查，确保系统和部件的工作可靠性，尽可能减少因系统和部件作用不良而导致的紧急制动。
（2）对车轮磨耗进行分析，总结踏面失圆周期，及时安排车轮镟修作业，降低因车轮失圆对列车安全运营造成的影响。
5. 结束语
经过合理安排地铁列车镟轮，列车非正常的超速紧制故障得到了有效的控制，保障了地铁列车安全、正点运营，地铁服务品质有了进一步的提升。
参考文献
[1] 匡如华，何春江国产车辆电气系统在深圳地铁A型列车上的技术实现[J].城市轨道车辆，2009（10）:49-53.
[2] 張汉全等．自动控制理论[M]．成都：西南交通大学出版社，2010：99-102.
[3] 曹宏发，郑琼林，李和平等.城规列车制动系统故障导向安全设计[J].铁道机车车辆，2008（12）：221-223.
[4] 魏武忠，地铁列车紧急牵引模式分析与对策[J].中国科技论文在线，2010：1-6.
[5] 叶富智，列车紧急制动干预曲线EBIC分析[J].安全防护，2010（4）：67-69.