列车ATO精确停车问题的研究

【摘要】分析列车以ATO模式进站定位停车不准的故障，找出影响停车精度的原因，从信号专业方面提出改进方法。

【关键词】ATO；故障；停车精度；改进方法

天津轻轨车载信号设备采用的是美国USSI公司设计的ATC（Automatic Train Control）列车自动控制系统，该系统可以实现列车自动防护ATP（Automatic Train Protection）、列车自动运行ATO（Automatic Train Operation）、列车自动管理ATS（Automatic Train Supervision），已在洛杉矶绿线、哥本哈根地铁、上海地铁二号线等重要线路开通使用。

1.ATO精确停站的原理

ATO（列车自动驾驶）系统是地铁列车准确、平稳停车的重要保障。ATO子系统可以完成列车驾驶员的工作，这些工作包括列车平稳运行，速度调整，在站台的适当停车位平稳停车。ATO辅助ATP（列车自动保护装置）工作，接受来自ATP的信息。ATO通过牵引/制动线控制列车，使其维持在一个参考速度上运行，并实现准确停车。

2.故障现象

在采用ATO模式运行时，发生一列车在多站停站不准和个别车站多次列车停站不准现象。

3.原因分析

导致列车停站不准的因素有很多，通过深入研究车载和轨旁原理，分析导致列车停站不准的原因。对相关因素进行调查和数据采集。发现影响津滨轻轨列车停站不准的因素主要包括：信号轨旁ATO设备、车载ATO设备和车辆闸瓦性能。

3.1 信号系统

分析列车在站台区域通过进行车地通信来实现精确停站。因此信号系统影响列车ATO精确停车的因素主要有：轨旁ATO系统和车载ATO系统。

3.1.1 轨旁ATO系统

轨旁ATO系统提供给列车轨道电路ID和轨道电路边界（即棒线位置）以及站台区域的TWC环线（交叉点）来实现精确停车。当过轨旁系统发生故障时多次列车将在本站无法精确停车。（东海路站欠标故障即为轨旁系统导致列车停站不准的案例）

在正线道岔区段采用PF轨道，这时就要采用机车环线来为列车提供信息传输。列车通过棒线来获知起始点位置。当列车经PF轨道电路进入AF-904轨道电路时，需经过机车环线和棒线切换过程。如果机车环线的的位置安装不合适时，将导致列车ATP信号接收错误，从而使列车进入站台位置的起测点出现偏差，致使列车将不能在本站精确停车。

解决方案：通过多次调整东海路机车环线位置，使列车初始定位准确。达到列车精确停车。

列车在站台区域通过TWC线圈和车载TWC天线进行车地通信，接收站台区域TWC线圈的五个低电平交叉点来获取位置精确度，实现精确停车。因此当轨旁TWC性能不稳定时，将影响车地通信并造成列车对标不准。

解决方案：

（1）通过下载ATP数据，观察是否有丢失交叉点现象。如有丢失交叉点现象。通过室内对轨旁TWC电流强度进行调整，然后观察列车停站状况。（TWC电流强度需多次调整才能实现车地匹配）。

（2）轨旁TWC连接站台环线的耦合单元中电容漂移而引起环线区域的出现异常，这会使列车收到不准确的环线交叉点。导致ATO系统在计算停站距离时出现偏差。通过维修人员定期调谐TWC室外耦合单元的电容，使轨旁TWC处于正确的谐振频率和对应的幅度上。

3.1.2 车载ATO系统故障

车载ATO系统通过接受轨旁发来的信息，生成停车制动曲线。控制列车到站精确停车。车载ATO系统故障将导致一列车在多站停站不准现象的发生。

如图3所示，影响车载接收轨旁数据和控制列车停站主要相关设备包括：ATO CPU板、TWC接收和发送板、TWC天线。

解决方案：

（1）TWC接收/发送板或ATO CPU板故障

1）下载数据，观察ATO CPU面板上的C、D指示灯在进站过程中的显示，同时用ATO监测软件观察“Xposn Num”和“Xposn Hit Cnt”交叉点的接收数目。正常情况下“Xposn Hit Cnt”的数目在5-9个，“Xposn Num”的数目为5个。如果进站过程中“Xposn Num”的数目较多，不一定就表示收到的交叉点多，有可能是接收信号的幅度较弱，由于大量低于门限值的信号被接收，系统就误认为交叉点，这时需用示波器对接收信号的接收情况进行观察。将RX/TX板与延长板相连，用示波器观察A16、E18两点的波形。

2）如有丢失交叉点的现象，检查RX/TX板的发送强度（JP4，JP5，JP6）和接收强度（JP7，JP8，JP9）的跳线位置，如果接收的强度较低，可将接收信号跳线位置升高一档再进行观察。

3）观察ATO CPU面板上的C、D指示灯在进站过程中的显示，如果C、D指示灯在进站过程中不亮，可先更换TWC板进行试验，如故障没有恢复，再更换ATO CPU板。

（2）TWC天线故障及相应的线缆连接器松动或脱落

待列车回库后测量TWC天线底面距轨面的高度（高度范围：203±25mm），如高度在正常范围，再检查J5航空插头并使用延长板测量TWC天线插头到RX/TX板之间的连接导通。

（3）轮径值是否正确

调整轮径参数。列车计算的走行距离根据车轮的轮径有关。轮径值误差过大或过小会导致列车欠标或超标的发生。列车运行一段时间后，轮对会有一定程度的磨损，在车辆月修或旋轮后，轮径会发生变化。所以要适时的进行调整。通过ATP CPU板卡开关调整Cfg菜单的轮径值。使轮径值误差保持在10mm以内。

3.2 车辆系统

当列车进站时，速度低于13km/h时采用气制动。由于气制动采用闸瓦制动因此车辆闸瓦的性能直接影响列车的制动力，可能导致列车ATO模式下停站不准。

车辆正在逐步进行闸瓦国产化，现列车安装有全进口闸瓦、全国产闸瓦和混合闸瓦三种类型。经过一段时间的数据统计发现安装这三种闸瓦的车辆，精确停站率有很大的差异。在天津站国产闸瓦车辆停准率为11.11%，进口闸瓦停准率81.36%，混合闸瓦停准率为63.16%。通过数据我们很明显的看出闸瓦性能对列车的停站精度有着直接的影响。

天津站停站不准分析：

通过1094车在天津站欠一米的数据。经过对比发现两图在快要停稳时曲线变化不同。列车在低速时采用空气制动，由于空气制动采用闸瓦制动，所以闸瓦的性能影响列车制动。1图停车制动率与减速度跟随很好。2图跟随性不好。由于国产闸瓦摩擦系数大，在执行相同的制动命令时，获得减速度增减，易导致低速停站制动力比原来大，造成车未对准就停车。

天津站其特点是站停准确率明显低于其他站，通过下载信号车载数据分析发现，由于天津站采用站前折返，因站台前方存在道岔区段，列车在过岔区时限速为35km/h，这就导致列车进站速度明显低于其他各车站。由于列车进站速度已经很低，在低速采取制动时，闸瓦性能对列车的影响尤为明显，在加上低速ATO可调节控制能力差。就导致列车欠标情况的发生

因为二期ATO停站是针对进口闸瓦车性能经行的调试。所有列车都采用一个ATO软件版本实施控制。所以列车更换国产闸瓦后，列车性能参数发生改变，导致国产闸瓦车大量欠标。

解决方案：

（1）需原系统供应商对所有列车重新经行ATO停站精度调试，更新ATO软件版本。

（2）在更换国产闸瓦时，尽量选择与进口闸瓦性能指标参数相近的闸瓦。

参考文献

[1]马伟杰.环线式车地通信系统程序停车过程和故障分析[J].城市轨道交通研究，2009.

[2]李晓燕.ATO定位停车不准故障分析[J].铁路通信信号，2010.

[3]王鹏飞.城轨车辆在ATO模式下停车精度问题的分析与探讨[J].铁道机车车辆，2011.

作者简介：蒋圣超，天津滨海快速交通发展有限公司助理工程师。