葉堃

摘要 本文描述了南京地鐵一號線正線信號機一段時間內(nèi)頻發(fā)的斷絲故障的處理經(jīng)過，主要從故障描述、故障影響、原因分析、處理方法、預(yù)防措施、類似故障處理對策6個方面進行了描述。

關(guān)鍵詞：信號機；斷絲；誤報警

Abstract：This paper describes the frequency of broken wire failures in the period of time of the Nanjing Metro Line is the line signal processing after described, mainly from the failure, failures, analysis of causes, treatment, preventive measures, similar to the failure to six aspects of the countermeasuresare described.

Key words: signal; broken wire; false alarms

中圖分類號：[U291.69]文獻標識碼：A 文章編號：

故障描述

自2006年1月12日至11月5日，一號線正線信號共計發(fā)生14次信號機燈絲誤報警故障，共同的故障表現(xiàn)為：MMI和LOW上軌道圖顯示某架信號機的信號機編號閃爍，同時MMI和LOW的B類報警列表和48小時記錄上顯示“S19：主燈絲故障”，檢查該信號機相應(yīng)燈位的燈泡未發(fā)現(xiàn)異常。

故障影響

此類故障雖然不影響信號機的顯示，但由于MMI和LOW上顯示報警并伴有報警聲，干擾了行車調(diào)度員的正常工作。信號人員在處理故障時需要請點下軌行區(qū)了解現(xiàn)場狀況，因正線區(qū)域行車間隔小，往往不能獲得作業(yè)點；如獲得作業(yè)點下軌行區(qū)檢查，則對正常的行車秩序必然造成沖擊。

因故障頻率較高，對行車調(diào)度員、行車值班員和信號維修人員造成了比較大的工作負擔和思想壓力。

原因分析

通號中心高度重視這一頻發(fā)故障，先后組織了3次故障分析會，配合大量的試驗和測試，逐步縮小故障排查范圍，最終鎖定故障原因。

3.1 第1次故障分析會討論內(nèi)容及工作部署

2006年6月5日，第1次故障分析會總結(jié)了前期6次故障的處理經(jīng)驗，認為因處理經(jīng)驗不足，對故障發(fā)生時的一些關(guān)鍵的故障信息未進行收集，對故障原因判斷造成了很大困難。經(jīng)討論決定，明確了需要收集的故障信息：

3.1.1 為判斷故障是否為STEKOP采集主燈絲報警繼電器狀態(tài)錯誤引起，需觀察主燈絲報警繼電器的實時狀態(tài)；

3.1.2 每次故障發(fā)生后，當天停運后必須對故障信號機的從主燈絲報警繼電器到終端架、終端架到室外電纜配線盒（箱）、電纜配線盒（箱）到信號機機構(gòu)內(nèi)、信號機機構(gòu)內(nèi)部的配線和燈座、燈泡進行檢查，觀察是否有接觸不良、配線松動的情況存在；

3.1.3 故障發(fā)生后更換下來的點燈單元及時聯(lián)系廠家（上海鐵大電信設(shè)備有限公司）進行檢查，確認其狀態(tài)是否良好；其中2個更換下的點燈單元置換到車輛段信號機上使用，跟蹤其使用狀態(tài)。

3.1.4 對故障發(fā)生的時機進行確認。

3.2 故障信息收集

第1次故障分析會后,信號正線班組對確定的維修方針進行了有效的宣傳和貫徹，其后7次故障的處理過程中，維修人員嚴格按照既定方針處理故障，收集相關(guān)故障信息如下：

3.2.1 觀察發(fā)現(xiàn)，7次故障發(fā)生時，室內(nèi)主燈絲報警繼電器均為落下狀態(tài)，相應(yīng)的紅色指示燈滅燈，與STEKOP板M9燈指示一致。

3.2.2 故障發(fā)生后對相應(yīng)線纜配線及點燈裝置及時檢查，未發(fā)現(xiàn)松動、接觸不良等異常狀況。

3.2.3 點燈單元廠家對返修的點燈單元進行檢查，對我中心答復(fù)為：確認點燈單元主副燈絲轉(zhuǎn)換功能、主副燈絲點燈電壓、主副燈絲報警功能均符合設(shè)計要求。同時置換到車輛段信號機上使用的點燈單元工作正常，未發(fā)生任何故障。

3.2.4 經(jīng)現(xiàn)場詢問行車值班員、電話聯(lián)系行車調(diào)度員，確認7次故障的發(fā)生時機均為：信號機從紅燈轉(zhuǎn)換到綠燈時。

3.3 第2次故障分析會討論內(nèi)容

2006年10月9日，召開第2次故障分析會，根據(jù)收集的4條信息，技術(shù)人員得出以下結(jié)論：

3.3.1 7次故障發(fā)生時，室內(nèi)主燈絲報警繼電器均為落下狀態(tài)，相應(yīng)的紅色指示燈滅燈，與STEKOP板M9燈指示一致。證明STEKOP正確、實時地采集了主燈絲報警繼電器的接點狀態(tài)，并準確的將報警信息反饋到上層設(shè)備（SICAS、LOW及MMI）。因此，可以排除STEKOP采集電路故障的可能，故障原因應(yīng)當從主燈絲報警電路中尋找。

3.3.2故障發(fā)生后對相應(yīng)線纜配線及點燈裝置及時檢查，未發(fā)現(xiàn)松動、接觸不良等異常狀況。排除了偶發(fā)的配線松動、接觸不良造成故障的可能。

3.3.3點燈單元廠家對返修的點燈單元進行檢查，對我中心答復(fù)為：確認點燈單元主副燈絲轉(zhuǎn)換功能、主副燈絲點燈電壓、主副燈絲報警功能均符合設(shè)計要求。同時置換到車輛段信號機上使用的點燈單元工作正常，未發(fā)生任何故障。根據(jù)以上信息，可以排除點燈單元不符合設(shè)計要求的可能。

3.3.4 經(jīng)現(xiàn)場詢問行車值班員、電話聯(lián)系行車調(diào)度員，確認7次故障的發(fā)生時機均為：信號機從紅燈轉(zhuǎn)換到綠燈時。此信息表明信號機點燈燈位轉(zhuǎn)換時的參數(shù)變化應(yīng)當引起重視。

3.4 第2次故障分析會工作部署

經(jīng)第2次故障分析會討論決定，應(yīng)當緊緊抓住信號機點燈燈位轉(zhuǎn)換時的參數(shù)變化這一關(guān)鍵點，展開下一步工作:

3.4.1 深入研究信號機燈位轉(zhuǎn)換時點燈單元的參數(shù)變化；

3.4.2 深入研究STEKOP板采集主燈絲報警信息的參數(shù)允許范圍。

3.5 設(shè)備工作原理及工作參數(shù)調(diào)研

根據(jù)第2次故障分析會的部署，技術(shù)人員通過查閱資料、咨詢供應(yīng)商和安裝商、試驗?zāi)M等手段，得出以下結(jié)論：

3.5.1 信號機燈位轉(zhuǎn)換時點燈單元的參數(shù)變化

圖1 XDZ—B型點燈單元電原理框圖

圖1為XDZ—B型點燈單元電原理框圖，來自信號樓的電源由“輸入”端進入輸入變壓器T1后分兩路，主路以自耦方式由繞組W2提供交流DC—DC變換器轉(zhuǎn)為直流供主絲點燈。DC—DC變換器輸出的直流電壓Voz具有穩(wěn)壓和軟啟動功能。

主燈絲電路中的燈絲轉(zhuǎn)換繼電器JZ為電流型繼電器，與主絲串聯(lián)，主燈絲斷絲時失電，其后接點JZ—1閉合接通付燈絲電路，完成燈絲轉(zhuǎn)換。付燈絲電路中的告警繼電器JG為電壓型繼電器，與付絲串聯(lián)，若付燈絲完好，主燈絲斷絲導(dǎo)致JZ失電落下，JZ—1閉合在完成燈絲轉(zhuǎn)換時，同時短路了JG使之失電，燈絲檢測電路所采集的JG前接點被斷開。

為使主燈絲不在點亮的一瞬間受到冷絲沖擊電流的損傷而減少使用壽命，點燈單元特別設(shè)計了軟啟動功能（見圖1黃色標注部分）：在燈絲點亮瞬間加在燈絲上的電壓遠低于額定電壓（本裝置僅為3V），然后經(jīng)過0.05秒～0.2秒上升至額定值。

此型號點燈單元是為傳統(tǒng)的室內(nèi)燈絲檢測繼電器電路設(shè)計的，由于傳統(tǒng)檢測電路的室內(nèi)燈絲報警繼電器具備一定的緩放時間，能夠保證在正常燈位轉(zhuǎn)換時的短暫時間內(nèi)不會落下而構(gòu)成報警，故點燈單元內(nèi)的JG不再設(shè)計緩放功能，其線圈兩端并聯(lián)的電容容量較小，僅起到濾波作用。

綜合以上兩點，得出在燈位轉(zhuǎn)換（如紅燈轉(zhuǎn)為綠燈）時點燈單元內(nèi)部的動作時序為：

紅燈輸入230V切斷→紅燈JG失電落下（基本無 緩放）→綠燈輸入230V接通→綠燈主燈絲軟啟動（通過JZ的電流逐漸增大）→綠燈JZ吸起→綠燈JG吸起

可以看出，從紅燈JG落下到綠燈JG吸起之間有一段時間空隙（△t=t2-t1,黃色標注），在該時隙內(nèi)紅綠燈的JG均落下?！鱰的數(shù)值大小主要由綠燈主絲點燈電壓的軟啟動時間和綠燈JG的緩吸時間組成，以前者為主。由于電子元器件的漂移特性，△t數(shù)值并不穩(wěn)定，約為30-180毫秒之間。

3.5.2 STEKOP板采集主燈絲報警信息的參數(shù)允許范圍

室內(nèi)燈絲報警信息的采集電路原理圖（圖2）如下：

圖2 室內(nèi)燈絲報警信息采集電路原理圖

根據(jù)原理圖可知，室外3個燈位的任意一個JG吸起，室內(nèi)hf即吸起，而在紅燈轉(zhuǎn)綠燈的瞬間△t時間內(nèi)，3個JG均落下，hf落下，顯示室外“斷絲”故障報警。

查閱西門子公司信號機系統(tǒng)技術(shù)數(shù)據(jù)得知，該系統(tǒng)允許的最大檢測中斷（對應(yīng)于紅燈轉(zhuǎn)綠燈的瞬間△t時間）時間為133毫秒，而當前點燈單元的△t顯然不能可靠地滿足此項要求。

3.6 第3次故障分析會

2006年10月16日，第3次故障分析會召開，經(jīng)討論大家一致認為：頻繁發(fā)生的信號機斷絲假報警故障的原因是點燈單元在燈位轉(zhuǎn)換時的空隙時間△t不能可靠地滿足室內(nèi)西門子信號機系統(tǒng)監(jiān)測電路所允許的中斷時間下限，造成hf落下，溝通報警。

4 處理方法

4.1 整改方案的制定

2006年10月16日，經(jīng)第3次故障分析會討論決定，在現(xiàn)有技術(shù)條件下，為解決此類故障，應(yīng)當改變點燈單元的工作參數(shù)，縮小紅燈-綠燈轉(zhuǎn)換瞬間的參數(shù)變化時間。經(jīng)過與上海鐵大電信設(shè)備有限公司的協(xié)商，確定了如下整改方案：

在JG線圈兩端并聯(lián)較大容量的電容，延長JG的失電落下時間（緩放），從而縮小△t時間，能夠可靠地滿足室內(nèi)西門子信號機系統(tǒng)監(jiān)測電路所允許的中斷時間下限。

4.2 整改方案的實施

由于正線信號機點多線長，夜間作業(yè)時間又比較緊張，因此制定了分批次更換的計劃，經(jīng)過前后6個月的努力，更換了全線65架信號機共計174臺點燈單元，同時對更換前后的數(shù)據(jù)進行了測試和記錄，對更換前后的同類故障發(fā)生頻率（2007年12月31日前）也進行了統(tǒng)計。從統(tǒng)計資料可以看出，大部分車站在更換點燈單元后同類故障不再發(fā)生，新模范站在9月27日更換點燈單元后，2007年10月2日又發(fā)生一起類似故障，當天對該點燈單元再次進行更換，將原點燈單元發(fā)回廠家檢測，發(fā)現(xiàn)點燈單元JG的緩放電容參數(shù)劣化導(dǎo)致緩放時間縮短，最終導(dǎo)致△t時間縮短。根據(jù)前面的分析，此次故障與前面的故障原因相同。

5 預(yù)防措施

5.1 人員培訓(xùn)

針對此類故障，正線信號班組根據(jù)中心技術(shù)室的安排，在班組生產(chǎn)例會上對全體員工進行了培訓(xùn)，從故障原因的分析、整改方案的制訂和實施等方面進行了詳細的介紹，同時大部分班組員工都參與了故障處理、信息收集和設(shè)備整改，班組員工的理論知識和實作技能方面都得到了提升，為今后應(yīng)對設(shè)備故障打下了較好的基礎(chǔ)。

5.2 備品準備

設(shè)置信號機的車站均應(yīng)放置緩放參數(shù)調(diào)整過的點燈單元作為備品。

5.3 常規(guī)檢修

信號機小修（每半年）和日巡視時應(yīng)重點關(guān)注LOW上的相關(guān)故障記錄，發(fā)現(xiàn)相關(guān)的故障報警要一查到底，及早整治。

6 類似故障處理對策

根據(jù)此次故障處理所積累的經(jīng)驗，今后如遇到類似故障，應(yīng)注意以下幾點：

6.1 注意第一現(xiàn)場信息的收集，尤其是室內(nèi)燈絲報警繼電器在故障瞬間的狀態(tài)信息；

6.2 重點關(guān)注燈位轉(zhuǎn)換時的狀態(tài)和參數(shù)變化。

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請以PDF形式查看。