轨旁静态信标故障定位方法探索

郑晓玉

摘要：地铁正线线路区域内广泛布置了静态信标，用于列车的精确定位。静态信标故障，会导致列车定位误差积累，定位误差积累超出一定范围，就会导致列车定位丢失，发生EB等故障，从而影响行车。在检测工具缺乏的情况下，怎样判断静态信标故障。本文作者通过长期工作经验积累及大量数据分析，探索出了一种间接定位故障静态信标的有效方法。

关键词： 静态信标；定位误差；影响行车；数据分析；有效方法

1. 概述

静态信标广泛布置在正线的各个区域，静态信标对列车的定位起着至关重要的作用。如果静态信标故障，车载CC检测不到静态信标的信息，即通常称为丢标。丢标次数越多，列车的定位误差积累就越大，定位误差超出一定范围，会导致列车EB、定位丢失、冲/欠标等故障，严重者甚至导致列车晚点，影响运营服务质量。因此准确定位并处置故障静态信标，能有效降低运营故障发生、提高服务质量。但目前成都地铁还没有合适的信标检测工具，给准确定位故障静态信标带来难度。本文作者通过长期工作经验积累，探索出了一种间接定位故障静态信标的有效方法，并在实际分析信标故障中得到应用，效果较好。

2. 静态信标布置及作用

2.1 静态信标布置

静态信标一般布置于正线区域内（如图1所示），数量众多。布置的基本原则是基于列车位置不确定性要求设计的。一般在站台外区域，静态信标大约每隔200m一个，但在容易发生空转/打滑区域，或者在弯道上，信标的布置距离较近以减少位置误差；在站台区域，为了达到精确停车，静态信标布置在站台的开始、末尾及站台中间多处位置。

图1 轨旁静态信标

2.2 静态信标作用

1） 轮径校准作用

轮径校准信标一般布置在转换轨和正线某些区域，由两个相距21米的静态信标组成，要求布置在笔直和水平轨道上。当列车以一定速度先后通过这两个信标且被CC检测到，CC_ATP将会通过速度传感器的行驶距离与储存在数据库内的实际距离作比较,在将这些值作了比较后，就可以获得计算轮径值。该轮径值作为列车CC计算速度和距离的依据。

2） 列车位置修正作用

静态信标一般记录轨旁固定信息，包括线路基本信息（线路坡度、轨道区段等）、线路速度信息（线路最大允许速度、列车最大允许速度）、临时限速信息、固定障碍物信息、列车运行目标数据等。当列车经过一个信标时，列车接收到一个数字信息，识别该信标并且输入一个数据进入轨道数据库，提供该信标中点处的地理位置。CC通过检测到的信标信息对列车的位置进行修正。列车读取信标示意图如图2所示。

图2 列车读取信标示意图

3. 静态信标信息丢失对行车的影响

3.1 对区间列车影响

列车在区间运行时，列车CC未检测到单个或多个静态信标信息时，系统会累积误差，在AM、ATPM、IATPM、ATB模式下，当误差达到30m时，对列车实施EB。若列车位置误差继续增加，列车会EB并丢失定位。

3.2 对站台列车影响

列车在站台区域运行时，列车CC未检测到单个或多个静态信标信息时，列车不能精确停车，会发生冲标/欠标现象。列车在站台对标准确，无门使能是由于静态信标信息丢失造成的累积误差已超过3.0，即CC计算的列车位置与实际位置相差3米以上。

4. 故障信标定位方法探索

CC检测静态信标信息丢失主要有两方面的原因，一是车载读标链路故障，如信标天线、查询器主机、同轴电缆连接等出现故障；二是静态信标本身故障。

对于静态信标本身故障，目前还没有合适的信标检测工具，况且静态信标数量众多。要用检测工具从众多的静态信标中找到故障信标的准确位置，并非一件容易的事。本人在没有信标检测工具的情况下，长期探索、总结，摸索出了一种间接定位故障静态信标的方法，其方法如下：

第一步：确定一个时间段（如以月为单位），在这个时间段内，任意抽取5至8辆运营车辆，采集这些列车的丢标数据。

第二步：统计丢标数据，确定每辆车相同ID号信标的丢标次数。

第三步：对比分析每列车的丢标数据，确认在每列车均存在丢标的信标ID号。

第四步：比较丢标数据，筛选出在每列车都存在大量丢标记录的信标ID号。

第五步：按照同样的方法，持续采集分析几个时间段的不同列车丢标数据。

第六步：确定故障信标，若在持续的丢标数据分析中，一个ID号对应的静态信标在所有列车中均存在大量丢标，可初步确定该ID号对应的静态信标故障。故障信标定位流程图如图3所示。

图3 故障信标定位流程图

5. 实际问题解决举例

5.1 故障概况

在2017年3月25日晚上，成都地铁2号线进行了V4385版本软件升级，下面对软件升级前后无门使能和过/欠标故障进行了统计，统计数据如下图4：

图4 2017年2号线无门使能、过/欠标故障统计

从表中数据统计看，在V4385软件升级前后，无门使能和过/欠标故障较为突出，尤其是在软件升级后的5个月内。产生此类高发故障的一个重要原因就是静态信标丢标严重。在故障查处过程中，除开对车载读标链路及软件自身进行处置外，还积极展开了信标故障排查工作。

5.2 信标故障排查

从2017年4月至7月，利用上文提出的方法，每月随机抽取5列车进行丢标数据采集，通过统计分析发现有5个信标在每列车中均存在大量丢标记录，并进一步确定了这些信标的名称、设置坐标及设置地点，具体信息如下表1：

信号ID号	信标名称	信标设备坐标（m）	信标设置地点
1056962	FT020101S01	13832.27	犀浦折返线T0115区段
1171596	FT023002LB3	51638.23	书房站上行站T3022区段靠近进站端
1179782	FT023202S6	54961.24	龙泉驿联锁区T3206区段
1179721	FT023201RB3	53567.42	龙平路站上行站台T3202出站端
1065032	FT020301S06	18378.61	百草路联锁区T0214区段

表1 故障信标信息表

5.3 整改效果

2017年8月25日至10月15日期间，陆续对上述5个信标进行了更换。在后续的丢标数据采集分析中，再未发现这5个信标的丢标记录。9月至12月的无门使能和过/欠标故障也明显减少。具体数据对比统计如下图5:

图5 整改前后数据对比图

6. 结束语

本文探索的是一种在没有信标检测工具的情况下间接判断静态信标故障的方法，并在实际应用中起到了较好效果。缺点是：该方法依据的是一个大概率事件作为基础，具有一定的不确定性，预判断静态信标是否真正不可用，还需进一步探索信标检测工具。

参考文献

[1] 王巍，信标精确定位原理分析，铁道通信信号，2014年第50卷第1期。

[2] 任福东，DVOR4000全向信标故障分析，中国科技纵横，2018年第04期。

[3] 张慧平 孙传增，大连地铁信标系统的研究与运用，科技展望，2017年04期。

[4] 浙大网线 1201_ATP子系统技术规格书_CDL1。