胡超芬 董 源 董方武

(1.宁波市轨道交通集团运营分公司,315101,宁波; 2.宁波职业技术教育中心学校，315040，宁波；3.浙江纺织服装学院机电与轨道交通学院,315211,宁波//第一作者，副工长)

地铁自动售检票系统设备故障数据分析与维修策略*

胡超芬1董 源2董方武3

(1.宁波市轨道交通集团运营分公司,315101,宁波; 2.宁波职业技术教育中心学校，315040，宁波；3.浙江纺织服装学院机电与轨道交通学院,315211,宁波//第一作者，副工长)

以宁波地铁1号线为例分析了地铁自动售检票(AFC)系统车站终端设备的故障数据,并找出其规律。车站终端设备中自动售票机故障率最高,而且车站客流量与终端设备故障率之间存在明显相关性。详细阐述了AFC系统故障的特点,总结了影响车站终端备置故障的主要因素。针对不同阶段运行的设备故障类型,提出设备维护与维修策略,可提高AFC设备故障维修的效率。

地铁; 自动售检票系统; 设备故障; 维修策略

在城市轨道交通系统中保障AFC(自动售检票)系统的正常运行,是城市轨道交通系统安全高效运行的重要保证。随着城市轨道交通系统线网的不断延伸,日均客流量急剧增加,AFC系统设备面对着大客流的高频率使用。如何保障AFC系统设备的高效优质服务,并对AFC设备进行有效的维护与维修是重点研究课题。本文通过对宁波地铁1号线AFC系统故障类型及故障数据的分析,找出AFC系统设备的故障规律；并针对AFC系统的故障特点,提出了AFC系统设备维护与维修的建议。

1 AFC系统设备故障类型与数据分析

城市轨道交通AFC 系统由系统清分中心(ACC)、线路中心(LC)、车站中心(SC)、车站终端设备(SLE)和票卡等组成。其中，SLE主要包括闸机(AGM)、半自动售票机(BOM)、自动售票机(TVM)、自助查询机(TCM)、交换机(SW)和其他设备,其主要功能是实现乘客的乘车购票、检票与乘车信息查询等[2]。

在日常使用中,SLE设备是AFC系统设备故障频率最高的设备。

根据对宁波地铁1号线AFC系统近3年来的设备故障统计,SLE的故障类型主要有TVM故障、AGM故障、BOM故障及其他设备故障等。一般来说,车站客流量与SLE故障率之间存在着明显的因果关系。客流量大的车站设备故障出现频率高。图1为宁波地铁1号线2014年3月—2015年6月车站客流量与SLE故障之间的关系。

宁波地铁1号线各车站SLE各类设备的故障率也不尽相同(如图2所示)，乘客使用频率高的设备故障率高。SLE设备模块故障发生频率如图3所示。TVM和AGM的相关模块(如发卡模块、硬币及纸币模块、回收模块等)是SLE故障率最高的模块。

图1 宁波地铁1号线SLE故障与车站客流量关系图

图2 AFC系统SLE故障率分布

图3 AFC系统SLE设备模块故障频率分布

2 AFC系统故障特点

2.1 影响SLE故障的主要因素

(1) 设备因素。不同厂商或同一厂商的不同批次设备都会在设备设计缺陷、生产工艺、元器件和材料选取以及可靠性指标等方面存在一定的差异[3]。这些差异对AFC设备能否长时间无故障正常运行具有很大的影响,特别是对TVM的纸币模块和找零模块、AGM的驱动机构等核心模块的影响更大。从SLE故障的数据分析中可以看出,此类故障在SLE故障中出现的频率最高。

(2) 乘客操作因素。SLE主要是由乘客操作的设备。乘客在设备的使用或操作过程中,由于乘客不当操作而造成设备故障或损坏(如强行冲撞闸机门、敲打售票机、使用肮脏的硬币或纸币等)占SLE故障数的70%左右。

(3) 设备维修能力与成本因素。地铁公司或设备维修承包商的维修能力受到维修人员的专业素养、工作责任心、能力及与设备厂商的沟通和维修队伍稳定性等因素的制约[4]。有的地铁运营公司为控制运营成本,将设备维护与维修业务全部或部分委外给相关的专业公司[5],或与供应商联合维修。这些措施虽然能降低设备的维护与维修成本,但对设备故障的维修效率和维修质量却都会产生一定的影响。

2.2 SLE故障特点

通过数据分析可以发现,SLE故障特点主要表现以下几个方面:

(1) SLE使用率越高,其故障率也越高。在所有SLE中，无论是设备故障出现频率,还是设备故障总数方面,TVM设备的故障最多。TVM故障约占SLE故障总数的75%。造成TVM故障率高的主要原因是由于乘客在使用该类设备时很难做到按设备操作规程进行操作。

(2) SLE故障数与地铁车站客流量存在正相关性。从图2中可以看出,在客流量大的车站,SLE故障率高,特别是换乘站或枢纽站的TVM及AGM等设备的故障率更高。

(3) 设备故障模块具有趋同性。其中，硬币模块与纸币模块是TVM设备故障率最高的模块;机械故障(如黑块与升降杆位置发生偏移,扇门连杆位置偏移,皮带脱落等)是AGM的主要故障类型;软件问题与读卡器以及工控机故障是BOM的主要故障类型。

(4) SLE本身在结构设计方面和制造方面存在缺陷。如TVM 设备硬币找零箱锁芯故障、纸币模块的机头支撑板厚度不够等，均与设备本身的设计或生产质量有关。

3 AFC系统设备维护与检修对策

据统计，在地铁运营过程中,SLE故障数占地铁设备故障总数的近60%,其中以TVM、AG M 、BOM 设备故障为主。因此,在SLE维护与检修过程中,需要制定相应的设备故障维修与维护策略,针对SLE故障的规律,将SLE故障维修分为故障多发模块及其他模块两类,并视情况采取不同的预防性维修策略[6]。同时,应根据设备生产商提供的可靠性数据以及对实际维修样本数据分析,确定合理的维护维修周期与方法。

3.1 针对设备不同运行周期进行针对性维护维修

将SLE的运行周期划分为初期、中期和后期三个时段,针对不同的运行周期采取相应的维护与维修策略。

(1) 运行初期:该周期一般为2～3年。运行初期的设备维修以设备厂商为主。由于SLE在运行初期的相关运行数据缺乏，乘客的操作使用生疏，维护与维修人员对设备的熟悉程度较低,故此阶段是设备故障的频发阶段,维护与维修工作量大。但由于该阶段设备尚处于质保期内，因此,本阶段的设备维护与维修以生产厂商为主,而地铁运营公司主要进行设备维护技术提升和故障数据收集与分析,建立设备故障模型和维护维修对策。该阶段维护与维修主要以日常巡检与维护、故障抢修及专项维修为主。

(2) 运行中期:该周期一般为3～8年。设备在该阶段基本处于平稳运行期,且设备故障类型相对稳定,设备运行及故障数据较为丰富,维修技术与能力业已成熟。此时，地铁运营公司一般已建立了设备故障模型与维修对策。本阶段的维护与检修主要以设备可靠性为中心的预防性维护与检修为主。

(3) 运行后期:该周期一般为9～10年。此阶段为SLE使用后期,设备故障频发,维护与维修工作量徒增。本阶段的维护与维修以故障抢修与设备模块更换(或更新)为主,相应的维修形式以车间维修(精修)为主。

3.2 针对故障多发模块的维修建议

通过对SLE常见故障分析发现,TVM主要有纸币模块故障、硬币模块故障及发卡模块故障。其中，纸币模块故障主要有卡纸币、纸币模块通信故障及纸币模块皮带脱落等故障;硬币模块故障主要有卡硬币、找零故障、硬币模块通信故障、硬币找零箱锁芯故障;发卡模块故障主要有卡票、发卡模块通信故障及发卡模块硬件故障。AGM主要故障为黑块与升降杆位置发生偏移,扇门连杆位置偏移,皮带脱落以及电机故障等。BOM 的故障多为软件问题与读卡器故障。

针对以上设备模块故障发生规律,维护及维修工作主要应以日常巡检与保养、故障维修、专项性维护与检修、预防性维护维修为主,对乘客进行现场设备操作指导为辅。其中:① 日常巡检与保养主要内容包括对SLE的运行情况进行巡检和监控、数据记录及设备台帐填写等。② 故障维修是针对非突发故障的预防性修理或更换,防患于未然。③ 专项性维护与检修则根据监测或预测的数据,针对易发生故障的部件开展专门维护与检修,或根据同类设备或部件的故障规律进行预防性修理或更换。④ 现场设备操作指导时,安排专门站务人员或志愿者对乘客进行现场的设备操作指导与监督,以尽量降低设备的故障率。

针对故障频发模块,建议设立精修工班,会同设备厂商技术工程师进行故障频发模块的故障机理分析，并针对性改进该类模块的结构设计、运行参数设置、生产工艺等,随后还应对改进后的模块进行现场测试,以降低设备模块的故障率。建议在精修工班设置1个TVM及AGM等故障设备多发模块的专业维修小组来进行针对性维修,以提高设备维修效率，提高维修人员技术水平。

3.3 合理配置设备维修资源

在设备维护与检修资源配置方面,应根据设备故障规律和复杂程度,合理调配维护与检修资源。

(1) 维修资源配置:根据故障复杂程度、对运营影响大小及设备运行周期,将SLE维护维修技术力量分为日常维护、普通维修(现场维修)和精修(车间维修)3个层次(或工班)。根据SLE运行周期合理调配各工班技术人员。在SLE运行初期,以厂商维修为主,日常维护工班人员跟随设备厂商进行检修,以提升维修人员技术水平;在SLE运行中期,以故障检修为主,应增加现场维修工班人员;在SLE运行后期,则以精修工班为主,相应增加该工班维修力量,进行大型复杂故障的维修、模块测试和技术改造。

(2) 维护维修驻点设置:由于SLE故障率与车站客流量存在正相关性,因此,在设置设备维护维修驻点时,应尽量使驻点靠近设备故障量大的车站,以降低设备维修响应时间,提高设备故障维修的反映时间和维修效率。

(3) 设备备件:针对AFC系统设备故障特点,应增加核心设备中故障高发模块的备件量,以缩短设备故障维修时间。

4 结语

通过对AFC系统SLE故障数据的分析,找出SLE设备故障规律。针对地铁AFC系统运行过程的故障特点,根据设备运行的不同阶段、设备故障类型，选择合理的维护与维修策略进行维护和检修,并通过调整维护维修工班和驻点等手段,提高设备故障的响应时间、设备故障的维修效率和降低维护维修成本。上述建议已应用在宁波地铁1号线AFC系统SLE故障维修工作中,并取得了显著的成效。

[1] 陈安.AFC 系统设备维护管理流程制定与创新[J].机电工程技术,2012,41(6):167.

[2] 邱华瑞,张宁,徐文,等.城轨交通自动售检票系统架构体系研究[J].都市快轨交通,2014,27(2):86-89.

[3] 王茵.地铁AFC系统预防性维修策略初探[J].技术与市场,2014,21(8):345-346.

[4] 姚虹,徐秋良,刘飞.基于故障树分析法的AFC系统终端设备故障检修方案与应用[J].信息化研究,2013,39(2):49-50.

[5] 张建平.市场化运作机制在南京地铁自动售检票设备维护工作中的应用[J].城市轨道交通研究,2010(5):10-11.

[6] 赵宁,卜路强.浅谈津滨轻轨AFC系统设备的预防性维修[J].科技创新导论,2012,19:124.

Analysis of Fault Data in AFC System Equipment and Maintenance Strategy

HU Chaofen，DONG Yuan, DONG Fangwu

Through analysing the fault data of SLE equipment in metro AFC system, the regularity of AFC equipment fault is detected. Based on the types of AFC faults during different operation stages, the maintenance strategies and repairing for AFC systems and equipments are proposed, in order to improve the efficiency of the AFC equipment repairing, provide some references for AFC equipment maintenance and repairing in urban rail transit field.

metro; AFC system; equipment failure; maintenance strategy

Ningbo City Transportation Group Company Limited，315101,Ningbo,China

*浙江省高等教育教学改革项目(jg2013320)

U293.22

10.16037/j.1007-869x.2017.03.000

2015-06-29)