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摘要：本文梳理了地铁运营故障分析工具软件、鱼刺图因素分析法的功用，并结合应用案例介绍了如何有效地筛选工具软件有价值的故障信息。并最终形成完整、系统的证据链，从而锁定故障诱因，明确故障责任。
关键词：工具软件；因果图；故障分析
引言
城市轨道交通是现代城市重要的交通工具，也是一个庞大复杂的系统工程，涉及到车辆、供电、通信、信号、轨道等18个大系统20多个专业接口，涉及到弓网关系、轮轨关系、车载信号与轨旁信号、车载信号与车辆、信号与屏蔽门、道岔转辙机与转辙器部分、ATS与BAS/FAS/通信等复杂的接口。因此，发生故障时，很难从单一系统、单一的专业去分析原因、界定责任。
1.因果图的概念
因果图就是对故障有影响的一些比较重要因素加以分析和分类，并在同一张图上把它们的关系用箭头表示出来，以对因果作明确系统的整理。因果图是从实际经验中编辑而成的一种方法。由于因果图形如鱼骨状，又称“鱼骨图”。另外，也称特性要因图。
2.主要工具软件
目前，地铁各专业系统分析软件有车辆EVR记录、供电SCADA报文、视频监控、车辆在线监测、列车运行图、ATS回放记录、PSC站台门监控记录、车载ATP报文以及FAS、BAS、MMI、LOW等监控终端报警记录。合理利用这些软件工具，对于故障预警、故障处置及调查分析帮助非常大。
3.实例应用
2013年8月24日13：54分，南京地铁二号线1109（17+18）次运行至金马路～马群下行区间连续发生三次弓网短路跳闸，马群牵引所213直流开关、金马路牵引所211直流开关合闸闭锁。13：59电调远程解闭锁送电后，再次发生弓网短路跳闸。14：01分1109次升前弓（18B车受电弓）单弓运行至油坊桥退出运营。同时现场检查信息反馈该车17B车高压熔断器箱底座支架被电击穿，一绝缘子烧损，高压熔断器箱被炸开。
此次事件涉及到弓网配合关系，同时当天又有台风、雷暴雨恶劣天气、所处地段属于地面高架转地下、接触网属于刚柔过渡区段等因素，因此该事件很难分析到底属于异物侵限撞击、雷击、还是车辆受电弓故障、供电故障等引起短路跳闸。
3.1实地查看
3.1.1车辆情况：17B车高压熔断器箱底座支架一处被电击穿，熔出4mm的缝隙。高压熔断器箱内高压输入端一绝缘子烧灼迹象。高压熔断器箱箱盖丢失，箱盖材质为一种绝缘材料，由10个M6的连接螺栓被破坏。受电弓碳滑板上有电弧放电痕迹。熔断器及避雷器正常完全正常，熔断器箱高压进线侧烧灼严重，高压出线端正常。
3.1.2接触网：第一灼伤点为金马路下行出站进隧道约130米左右，公理标为K27+380，刚性接触网悬挂点GZ5-15，接触线上有两处烧伤；第二灼伤点为出金马路隧道口处离洞口约20米，公理标为K26+610，悬挂点号为GZ1-02，接触线上有三处烧伤，第1灼伤～第2灼伤点距离约770米。电客车高压熔断器箱盖在GZ5-11悬挂点处（公理标为K27+350）被发现，距第1灼伤点（公理标为K27+380）约30米左右。
3.2调阅软件工具记录
3.3梳理专业接口
3.3.1正常高压电流路径：DC1500V高压电流→接触网→受电弓→受电弓上支架→下支架→高压电缆→熔断器→牵引箱。同时，另一路高压通过并联电路经过避雷器→接地回流电路。
图1
3.3.2车辆熔断器（右图1）：车辆熔断器箱是一个完全密闭，具有防水、防尘的箱体。
高压检测继电器串联一个高压电阻与二级继电器形成通路，另一端在低压位置通过导线连接微动开关。列车1500V电源网络出现过载、短路时熔断器熔断，通过微动开关动作和TCMS网络显示在车辆DDU（司机人机接口）界面。
3.3.3车辆避雷器（也称浪涌吸收器：额定电压DC2000V），是连接在高压电缆和大地之间的一种防止雷击的设备，与车辆高压设备电路并联。
3.4故障作图
3.4.1车载视频显示13：54：22秒1109次正式进入隧道，8秒后接触网跳闸。可以排除雷击恶劣天气影响，SCADA报文、列车运行图、在线监测记录可以相互佐证。
3.4.2通过车顶残留物检查，可以排除异物侵限撞击熔断器箱盖板并引起短路，同时在线监测系统可以佐证。
3.4.3第一次短路跳闸后，降下故障区域1109次受电弓，接触网送电正常，可以排除接触网、高压供电系统异常，并基本锁定短路点在车辆。
3.4.4 故障车1109次第2次跳闸后，利用前弓列车能正常动车，DDU（司机驾驶显示单元）没有任何故障显示，排除车辆内部高压电路短路点。
3.4.5通过车顶高压电路检查情况及上述分析，故障发生时接触网并没有产生超过DC2000V的过电压，所以避雷器没有动作。同时，短路时11000A（安培）的瞬间大电流也没有经过车辆正常的高压电流路径，而是经过车体直接接地短路，因此熔断器也没有熔断。
4 结论推导
此次事件基本锁定故障短路点在车辆高压受流部分，通过检查车辆熔断器、避雷器、熔断器箱高压出线正常，高压进线侧底部一绝缘子破损。因此，不排除17B熔断器箱内绝缘子疲劳损伤、材质等问题导致出现裂纹，进而与底部支架及车顶直接形成短路点，避雷器和熔断器没有保护动作。由于大电流超过直流开关保护定值后引发直流开关跳闸。
短路大电流使得箱内密闭空间骤间形成强大的冲击气压将盖板冲开，盖板在与接触线碰檫后惯性向前飞出约30米后跌落轨行区，列车在失去动力后依靠惯性向前继续滑行约770米自动停车。接触网自动重合闸后司机误操作，升起故障弓导致接触网再次跳闸。
5 结束语
在故障分析时借助于因果图分析法的逻辑判断和理论推导工具，并借助于各专业的分析软件提供的故障信息，按照导致故障发生的各种可能因素逐一进行罗列，向下梳理，可以很快找到问题的关键，明确故障调查思路，提高故障分析效率。
参考文献：
[1] 何宗华，汪松滋，何其光等 城市轨道交通运营组织 [M] 北京：建筑工业出版社，2003.
[2] 郎志正，质量管理及其技术方法[M] 北京：中国标准出版社，2003.
[3] 王江，地铁运营评估 [M] 北京 中国铁道出版社，2008.
[4] 黄采伦，樊晓平，陈特放，列车故障在线诊断技术及应用，[M] 北京 国防工业出版社，2006
关键词：工具软件；因果图；故障分析
引言
城市轨道交通是现代城市重要的交通工具，也是一个庞大复杂的系统工程，涉及到车辆、供电、通信、信号、轨道等18个大系统20多个专业接口，涉及到弓网关系、轮轨关系、车载信号与轨旁信号、车载信号与车辆、信号与屏蔽门、道岔转辙机与转辙器部分、ATS与BAS/FAS/通信等复杂的接口。因此，发生故障时，很难从单一系统、单一的专业去分析原因、界定责任。
1.因果图的概念
因果图就是对故障有影响的一些比较重要因素加以分析和分类，并在同一张图上把它们的关系用箭头表示出来，以对因果作明确系统的整理。因果图是从实际经验中编辑而成的一种方法。由于因果图形如鱼骨状，又称“鱼骨图”。另外，也称特性要因图。
2.主要工具软件
目前，地铁各专业系统分析软件有车辆EVR记录、供电SCADA报文、视频监控、车辆在线监测、列车运行图、ATS回放记录、PSC站台门监控记录、车载ATP报文以及FAS、BAS、MMI、LOW等监控终端报警记录。合理利用这些软件工具，对于故障预警、故障处置及调查分析帮助非常大。
3.实例应用
2013年8月24日13：54分，南京地铁二号线1109（17+18）次运行至金马路～马群下行区间连续发生三次弓网短路跳闸，马群牵引所213直流开关、金马路牵引所211直流开关合闸闭锁。13：59电调远程解闭锁送电后，再次发生弓网短路跳闸。14：01分1109次升前弓（18B车受电弓）单弓运行至油坊桥退出运营。同时现场检查信息反馈该车17B车高压熔断器箱底座支架被电击穿，一绝缘子烧损，高压熔断器箱被炸开。
此次事件涉及到弓网配合关系，同时当天又有台风、雷暴雨恶劣天气、所处地段属于地面高架转地下、接触网属于刚柔过渡区段等因素，因此该事件很难分析到底属于异物侵限撞击、雷击、还是车辆受电弓故障、供电故障等引起短路跳闸。
3.1实地查看
3.1.1车辆情况：17B车高压熔断器箱底座支架一处被电击穿，熔出4mm的缝隙。高压熔断器箱内高压输入端一绝缘子烧灼迹象。高压熔断器箱箱盖丢失，箱盖材质为一种绝缘材料，由10个M6的连接螺栓被破坏。受电弓碳滑板上有电弧放电痕迹。熔断器及避雷器正常完全正常，熔断器箱高压进线侧烧灼严重，高压出线端正常。
3.1.2接触网：第一灼伤点为金马路下行出站进隧道约130米左右，公理标为K27+380，刚性接触网悬挂点GZ5-15，接触线上有两处烧伤；第二灼伤点为出金马路隧道口处离洞口约20米，公理标为K26+610，悬挂点号为GZ1-02，接触线上有三处烧伤，第1灼伤～第2灼伤点距离约770米。电客车高压熔断器箱盖在GZ5-11悬挂点处（公理标为K27+350）被发现，距第1灼伤点（公理标为K27+380）约30米左右。
3.2调阅软件工具记录
3.3梳理专业接口
3.3.1正常高压电流路径：DC1500V高压电流→接触网→受电弓→受电弓上支架→下支架→高压电缆→熔断器→牵引箱。同时，另一路高压通过并联电路经过避雷器→接地回流电路。
图1
3.3.2车辆熔断器（右图1）：车辆熔断器箱是一个完全密闭，具有防水、防尘的箱体。
高压检测继电器串联一个高压电阻与二级继电器形成通路，另一端在低压位置通过导线连接微动开关。列车1500V电源网络出现过载、短路时熔断器熔断，通过微动开关动作和TCMS网络显示在车辆DDU（司机人机接口）界面。
3.3.3车辆避雷器（也称浪涌吸收器：额定电压DC2000V），是连接在高压电缆和大地之间的一种防止雷击的设备，与车辆高压设备电路并联。
3.4故障作图
3.4.1车载视频显示13：54：22秒1109次正式进入隧道，8秒后接触网跳闸。可以排除雷击恶劣天气影响，SCADA报文、列车运行图、在线监测记录可以相互佐证。
3.4.2通过车顶残留物检查，可以排除异物侵限撞击熔断器箱盖板并引起短路，同时在线监测系统可以佐证。
3.4.3第一次短路跳闸后，降下故障区域1109次受电弓，接触网送电正常，可以排除接触网、高压供电系统异常，并基本锁定短路点在车辆。
3.4.4 故障车1109次第2次跳闸后，利用前弓列车能正常动车，DDU（司机驾驶显示单元）没有任何故障显示，排除车辆内部高压电路短路点。
3.4.5通过车顶高压电路检查情况及上述分析，故障发生时接触网并没有产生超过DC2000V的过电压，所以避雷器没有动作。同时，短路时11000A（安培）的瞬间大电流也没有经过车辆正常的高压电流路径，而是经过车体直接接地短路，因此熔断器也没有熔断。
4 结论推导
此次事件基本锁定故障短路点在车辆高压受流部分，通过检查车辆熔断器、避雷器、熔断器箱高压出线正常，高压进线侧底部一绝缘子破损。因此，不排除17B熔断器箱内绝缘子疲劳损伤、材质等问题导致出现裂纹，进而与底部支架及车顶直接形成短路点，避雷器和熔断器没有保护动作。由于大电流超过直流开关保护定值后引发直流开关跳闸。
短路大电流使得箱内密闭空间骤间形成强大的冲击气压将盖板冲开，盖板在与接触线碰檫后惯性向前飞出约30米后跌落轨行区，列车在失去动力后依靠惯性向前继续滑行约770米自动停车。接触网自动重合闸后司机误操作，升起故障弓导致接触网再次跳闸。
5 结束语
在故障分析时借助于因果图分析法的逻辑判断和理论推导工具，并借助于各专业的分析软件提供的故障信息，按照导致故障发生的各种可能因素逐一进行罗列，向下梳理，可以很快找到问题的关键，明确故障调查思路，提高故障分析效率。
参考文献：
[1] 何宗华，汪松滋，何其光等 城市轨道交通运营组织 [M] 北京：建筑工业出版社，2003.
[2] 郎志正，质量管理及其技术方法[M] 北京：中国标准出版社，2003.
[3] 王江，地铁运营评估 [M] 北京 中国铁道出版社，2008.
[4] 黄采伦，樊晓平，陈特放，列车故障在线诊断技术及应用，[M] 北京 国防工业出版社，2006