南京地铁信号系统RCM分析研究文献综述

文 献 综 述

南京地铁是服务于中国南京市及南京都市圈各地区的城市轨道交通，其首条线路于2005年5月15日正式开通，使南京成为中国内地第6个拥有地铁的城市。

2018年，南京地铁累计客流11.125亿人次，比2017年增加1.355亿人次，增长13.9%；日均客流304.79万人次，比2017年增加37.09万人次，增长12.2%。截至2020年12月，南京地铁日均客运量350万人次，最高日客运量421.9万人次。

但同时，由于地铁线路的高负载，南京地铁也有着很多的事故。根据南京地铁官方微博通报统计，从2014年起至2021年2月20日，共发生112起事故。其中一号线最多，占40%；二号线其次，占24%；三号线占17%；其他线路占19%。从时间上总体来看，事故有逐渐增多的趋势。2014年至2017年间年均仅9.25起，2018年至2020年间竟达到年均19起。而且近年发生的事故中，信号设备故障占大多数。南京地铁运营初期的故障数据统计来看，车载信号设备最常见的故障是ATP冗余和无线丢失，占到全部故障总数的60%左右。

南京地铁2号线信号系统使用的是西门子的列车自动控制系统，是基于通信的列车自动控制系统(CBTC)。该系统基于移动闭塞分隔列车原理，通过车-地间通信，周期传递列车位置信息并通过轨旁子系统向列车发送移动授权。其中，移动授权是轨旁子系统根据联锁状态和列车位置计算出的。车载子系统根据线路数据库(TDB)存储的轨道地形数据信息(如速度和坡度)和指定的移动授权极限，监督、控制列车运行。在西门子Trainguard MT（CBTC）中，分为3种列车控制级别，见表1和图1。

表1

南京地铁每列车包括2套车载信号设备，主要分布在列车两端A车上。这2套车载设备互为冗余，即尾端车载控制单元（OBCU，Onthinsp; Boardthinsp;Controlthinsp;Unit）能够在前端OBCU设备故障的情况下接管控制权。车载信号冗余可以保证CTC级别及IXLC级别下的使用，但故障端无法使用ITC级别。ATP冗余是指列车频繁地从前端信号系统切换至后端。无线丢失是CBTC系统常见的故障之一，发生频率较高。发生该故障后，列车会由CTC级别降到IXLC级别，HMI上显示出无线打叉（故障）图标，多数情况下会导致列车会丢失定位，从而造成紧急制动。列车降级后，只能启用RM模式驾驶，限速25thinsp;km/h以内。这两种故障都对正线运营有一定的影响，会造成列车晚点。

城市轨道交通信号系统中，初期的应用项目中没有设计专业的全系统信号监测，地铁车辆段因为接近国有铁路站场设计和设备应用情况，所以局部采用国铁标准配置的信号微机监测系统。但正线地铁系统中信号监测系统的缺失增加了系统维护和故障处理的难度。在国内地铁信号系统的应用发展过程中信号监测系统面临了种种发展的障碍：

(1) 各主要大城市初期建设的地铁线路，信号控制核心系统均来自于国外厂家，接口不开放导致信息共享的障碍。

(2) 信号核心控制系统属于安全运行系统，关乎旅客人身安全，系统集成方案和网络通信均基于安全设计原则，作为非安全设备的信号监测系统不能接入安全网络，导致通道传输的障碍。

(3) 各主要的核心控制子系统均配置有各自的报警终端，系统之间缺少信息共享和综合集成平台，形成了多个“信息孤岛”，难以达到有效的故障预警和定位。

为了提高南京地铁信号设备维修管理水平，我引入了RCM维修管理技术。

RCM 维修管理（以可靠性为中心的维修）是指按照以最少的资源消耗保持装备固有可靠性和安全性的原则，应用逻辑决断的方法确定装备预防性维修要求的过程或方法：是目前国际上比较流行且被广泛认可的一种可以满足设备预防性维修需求、优化维修制度的系统工程方法。它以可靠性为中心，结合设备的实际情况，对其进行系统地功能和故障分析，并确定设备发生各种故障后的后果，在保障设备安全性和可靠性的前提下，用科学的逻辑判断方法来确定机械设备的维修方式，从而使维修资源利用率最大化、维修停机损失最小、设备可用率最高。

2.国内外发展概况

RCM理论的研究，60年代末起源于美国航空界，首次应用RCM制定维修大纲的是波音747飞机。美国航空界应用RCI制订飞机维修大纲的指导性文件从1968 年的mSG-1到 1993年的MSG-3多次修订，前后共有5个版本。70年代后期RCM引起美国军方的重视，进行了大量的理论与应用研究。到80年代中期，美国陆、海、空三军分别颁布了其应用RCM的标准。例如:1985年2月美空军颁布的MIL-STD-1843，1985年7月美陆军颁布的AMCP750一2，1986年1月美海军颁布的MIL一STD一2173等都是关于RCM应用的指导性标准或文件。美国国防部指令和后勤保障分析标准中，也明确把RCM分析作为要求的计划预防性维修大纲的方法。目前美军几乎所有重要的军事装备（包括现役与新研装备〉的预预防性维修大纲都是应用RCⅢ方法制订的。1991年英国Aladon 维修咨询有限公司的创始人John Moubray 在多年实践RCM的基础上出版了系统阐述RCM的专著《以可靠性为中心的维修》由于这本专著与以往的 RCM标准、文件有较大区别,John Moubray又把这本书称为《RCM II 》97年《ECM II 》第二版出版发行。

RCM在我国的应用硏究起步较晚，随着维修优化活动的积极开展，我国也开始引进和逐步推广RCM技术。80年代中后期，我国军事科研部门开始跟踪研究RCM理论和应用。1992年国防科工委颁布了以军械工程学院为主编单位的我国第一部RCM国家军用标准GJB1378《装备预防性维修大纲的制定要求与方法》。该标准在海军、空军及二炮部队有关装备上的初步应用显著提高了军事保障能力和经济效益。此时RCM在地方工业企业还未推广应用。1995年2月，IAEA在大亚湾核电站举办了“亚太地区优化维修提高核安全”的培训；1998年，大亚湾核电站从开 始探索应用RCM的可行性。经过对EDF、南非Koeberg电站、美国航空和核电等考察、交流，于1999年从美国引进了 RCM分析方法进行维修优化。在美籍RCM专家指导下，进行了凝结水抽取系统的RCM分析试点工作，并取得了很大 成功,从而开始了RCM在大亚湾核电站的推广，实现了国内电站维修优化的重要探索。

参考文献

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文 献 综 述

南京地铁是服务于中国南京市及南京都市圈各地区的城市轨道交通，其首条线路于2005年5月15日正式开通，使南京成为中国内地第6个拥有地铁的城市。

2018年，南京地铁累计客流11.125亿人次，比2017年增加1.355亿人次，增长13.9%；日均客流304.79万人次，比2017年增加37.09万人次，增长12.2%。截至2020年12月，南京地铁日均客运量350万人次，最高日客运量421.9万人次。

但同时，由于地铁线路的高负载，南京地铁也有着很多的事故。根据南京地铁官方微博通报统计，从2014年起至2021年2月20日，共发生112起事故。其中一号线最多，占40%；二号线其次，占24%；三号线占17%；其他线路占19%。从时间上总体来看，事故有逐渐增多的趋势。2014年至2017年间年均仅9.25起，2018年至2020年间竟达到年均19起。而且近年发生的事故中，信号设备故障占大多数。南京地铁运营初期的故障数据统计来看，车载信号设备最常见的故障是ATP冗余和无线丢失，占到全部故障总数的60%左右。

南京地铁2号线信号系统使用的是西门子的列车自动控制系统，是基于通信的列车自动控制系统(CBTC)。该系统基于移动闭塞分隔列车原理，通过车-地间通信，周期传递列车位置信息并通过轨旁子系统向列车发送移动授权。其中，移动授权是轨旁子系统根据联锁状态和列车位置计算出的。车载子系统根据线路数据库(TDB)存储的轨道地形数据信息(如速度和坡度)和指定的移动授权极限，监督、控制列车运行。在西门子Trainguard MT（CBTC）中，分为3种列车控制级别，见表1和图1。