關于根據(jù)設備工作原理對設備進行維護的探析

解平平

摘 要：伴隨著我國各大城市的不斷快速發(fā)展，城市交通壓力的持續(xù)增大，城市軌道交通在市民的出行中扮演著越來越重要的角色。因此對地鐵各項技術的不斷提升，地鐵各類設備的穩(wěn)定運行提出了更高的要求。以西安地鐵一號線車載信號系統(tǒng)為例，在開通后各項設備功能進入穩(wěn)定期的一年中，車載信號系統(tǒng)共發(fā)生故障二百余起，其中由測速系統(tǒng)引起的故障約占40%～50%左右。而西安地鐵一號線測速系統(tǒng)由測速雷達與測速電機（OPG）組成，在排除了測速電機安裝工藝造成故障的可能后，測速系統(tǒng)的大部分故障由雷達故障導致。該文以西安地鐵一號線測速雷達為例，主要介紹西安地鐵一號線測速雷達的工作原理、維護及故障處理，簡介測速電機OPG對于測速雷達的影響。

關鍵詞：測速雷達 工作原理 日常維護 故障處理 測速電機（OPG）

中圖分類號：TU85 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）03（c）-0092-02

西安地鐵一號線列車每端，安裝一個測速雷達、一個測速電機（OPG）。車載信號系統(tǒng)使用雷達及測速電機（OPG）進行速度及運營方向的測量。由于雷達及測速電機在測速方面各有缺點，且雷達因子的校準需要以測速電機所在輪對的輪徑值為依據(jù)，實際上相當于要以測速電機旋轉一周的測量值為依據(jù)。因此，為了適應移動閉塞信號系統(tǒng)的高要求，將測速電機與雷達結合使用，互為參考。

1 西安地鐵一號線雷達工作原理

西安地鐵一號線雷達采用上海德意達公司生產的DRS05系列雷達傳感器，該雷達傳感器應用多普勒效應非接觸式測量車輛行駛于地面的速度。

多普勒效應就是：當聲音，光和無線電波等振動源與觀測者以相對速度V相對運動時，觀測者所收到的振動頻率與振動源所發(fā)出的頻率有所不同。因為這一現(xiàn)象是奧地利科學家多普勒最早發(fā)現(xiàn)的，所以稱之為多普勒效應。

與傳統(tǒng)單天線雷達傳感器相比，DRS05系列雷達使用了雙天線的冗余設計及特殊的算法，抗干擾能力更強、精度更高。此外，DRS05系列雷達傳感器提供脈沖及串口兩種數(shù)據(jù)輸出。

DRS05系列雷達傳感器的工作參數(shù)如下：

雙天線輻射角度： 40°and 50°

天線輻射開口角+/-12° （3db）

頻率24.125 +/- 0.0625 GHz

安裝高度450-1150 mm

DRS05系列雷達傳感器的結構框圖如圖1所示。

2 西安地鐵一號線雷達日常維護

由于DRS50系列雷達對于安裝高度、天線輻射角度、天線輻射開口角等參數(shù)有嚴格的要求，因此在日常維護過程中，需保證雷達安裝牢固、安裝角度保持在水平范圍內且要求雷達天線前無遮擋、發(fā)射表面保持清潔等。

根據(jù)以上雷達工作原理，西安地鐵一號線雷達的日常維護要求如下：

（1）外觀、螺絲緊固檢查：無機械損傷，各螺絲緊固，防松線無錯位，線纜連接良好；

（2）外部清潔：表面無明顯積灰、油漬，銘牌清潔；

（3）連接線及角度檢查：連接線應連接牢固，無斷線、表皮破損；

（4）雷達安裝高度：各螺絲無生銹腐蝕，對緊固部件進行檢查，高度為到軌頂?shù)淖钚【嚯x250mm，到軌頂?shù)淖畲缶嚯x350mm，各固定螺栓防松線無錯位，車輛鏇輪或年檢后都需進行試車線雷達校準。

3 西安地鐵一號線雷達常見故障處理

3.1 過彎測速不準

故障現(xiàn)象：多車頻繁在鋼軌彎度較大區(qū)間出現(xiàn)OBCU紅點或OBCU紅點伴隨的緊制制動。

故障原因：經(jīng)過對車載信號CDV數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)造成此類故障的原因為測速問題引起的。

原理分析：由于多列電客車頻繁在鋼軌彎度較大的區(qū)間出現(xiàn)此類故障，在較為平直的區(qū)間這些電客車的車載信號設備運行穩(wěn)定，因此分析故障原因與軌道彎度存在一定的聯(lián)系。根據(jù)對一號線雷達原理的分析，發(fā)現(xiàn)雷達在收發(fā)微波信號時，需要將微波投射在一個漫反射的面上，如圖2所示。

而在電客車過彎道時，會出現(xiàn)發(fā)射的微波投射位置與平直軌道不同的現(xiàn)象，在平直軌道上微波投射在道釘上形成一個漫反射面，而在過彎道時會出現(xiàn)微波投射在鋼軌軌面上的面積增加而投射在道釘上的面積減少，鋼軌軌面過于平滑，不能夠滿足雷達工作時對于漫反射面的要求，進而形成了測速的誤差導致測速系統(tǒng)告警、出現(xiàn)了OBCU紅點或OBCU紅點伴隨緊急制動的現(xiàn)象。

解決方法：通過以上分析，為了讓電客車在過彎道時雷達獲得更好的反射面，遂將雷達位置水平向外調整一個螺栓的位置。經(jīng)過對多列故障電客車雷達位置進行調整并實際驗證，效果良好。因此將全部電客車雷達位置進行了相應的調整，該故障得到了有效的解決。

3.2 電客車在運營過程中出現(xiàn)對標不準或無門允許

故障現(xiàn)象：電客車頻繁出現(xiàn)在停站的過程中對標不準，或者無門允許導致無法自動開門的現(xiàn)象。

故障原因：西安地鐵一號線前期在排除掉由于OPG安裝工藝問題導致的測速問題后，后續(xù)出現(xiàn)的大量的對標不準、無門允許故障大部分是由于雷達測速誤差導致的。

原理分析：西安地鐵一號線雷達在測速的過程中，有一個基礎參數(shù)稱之為雷達因子，所有雷達測得的數(shù)據(jù)最后均要以雷達因子為基礎。而雷達因子需要以測速電機OPG所在輪對輪徑值為基礎參數(shù)，通過三次試車線校準取得平均值獲得。因此測速電機OPG所在輪對的輪徑值的改變直接影響了雷達測速的準確性。

解決方法：通過對測速電機OPG所在輪對輪徑值的定期精確測量，取得該輪徑值的精確數(shù)據(jù)，按照此數(shù)據(jù)在試車線對雷達進行校準，輸入校準后的雷達因子。

3.3 電客車連續(xù)出現(xiàn)兩次及以上緊急制動，緩解后可繼續(xù)運行

故障現(xiàn)象：電客車在運行過程中駕駛端出現(xiàn)緊急制動，緩解后連續(xù)出現(xiàn)，但不會自動切換到冗余駕駛?；囟魏蟛糠止收想娍蛙嚬收峡赏ㄟ^雷達校準處理，但后續(xù)會反復出現(xiàn)此類故障。

故障原因：經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)此類故障是由于雷達狀態(tài)不穩(wěn)定，造成的測速不準進而產生緊急制動。

原理分析：西安地鐵一號線使用的德意達DRS05雷達內部元器件故障主要分為兩種：（1）微波模塊故障；（2）壓敏電阻故障。其中，微波模塊故障是由于雷達中的控制芯片故障導致。而壓敏電阻故障則是由于雷達的輸出模塊依賴壓敏電阻而更改，壓敏電阻故障后，雷達無法保持高電平有效，而降低為低電平，因此雷達無法保持在工作模式，轉而進入測試模式。

解決方法：微波模塊故障是雷達內部微波模塊的損壞導致，且檢測和維修較為復雜，目前西安地鐵一號線不具備檢測和維修的手段；壓敏電阻故障有時是因為壓敏電阻不穩(wěn)定，導致雷達的高電平降低為低電平，變?yōu)闇y試模式。此類故障可以通過對雷達進行校準暫時解決。但根本的解決辦法需要判斷雷達壓敏電阻的性能，壓敏電阻的性能可以通過對雷達連接線的引腳的測量來判斷，測量工具的研究可以作為西安地鐵深度維修工作的立項項目，可以實現(xiàn)對雷達這種高價備件內部故障的有效檢測、區(qū)分和檢修，具有較大的現(xiàn)實意義和實用價值。

4 結語

在西安地鐵一號線車載信號系統(tǒng)，特別是雷達系統(tǒng)的維護及故障處理過程中，經(jīng)過長期反復的實際驗證，發(fā)現(xiàn)在維護及故障處理過程中，緊緊抓住雷達的工作原理、工作特性等進行分析與維護，具有極強的指導意義。通過對原理的掌握，可以撥開不同故障現(xiàn)象的迷霧，較為清晰的對故障進行一定的歸納和總結，對以后的各種維護及深度維修提供強有力的支持。

參考文獻

[1] 西安地鐵一號線車載信號系統(tǒng)技術規(guī)格書[S].

[2] 西安地鐵一號線雷達原理圖[S].

[3] 西安地鐵一號線車載信號檢修規(guī)程[S].