趙文武

（陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，助教，陜西 渭南 714000）

駝峰測(cè)速雷達(dá)設(shè)備測(cè)量溜放車組在規(guī)定范圍內(nèi)的連續(xù)、瞬時(shí)速度信息，作為控制系統(tǒng)控制車輛減速器、評(píng)價(jià)溜放鉤車控制結(jié)果的主要依據(jù)。因此測(cè)速雷達(dá)工作性能的可靠性、穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性是影響駝峰速度控制的關(guān)鍵因素。多普勒測(cè)速雷達(dá)根據(jù)波長的不同，大致有3 mm波長和8 mm波長2種。3 mm波長雷達(dá)已經(jīng)屬于淘汰產(chǎn)品，目前全路各大調(diào)車場(chǎng)基本都使用8 mm波長多普勒測(cè)速雷達(dá)。8 mm測(cè)速雷達(dá)在實(shí)際運(yùn)用中，由于編組場(chǎng)的環(huán)境比較復(fù)雜，加之雷達(dá)本身的性能不穩(wěn)定，測(cè)速雷達(dá)提供的速度信息不準(zhǔn)確，造成駝峰速度控制中超速、途停等現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。因此，針對(duì)測(cè)速雷達(dá)常見的問題，進(jìn)行有效地測(cè)試和調(diào)整，確保測(cè)速雷達(dá)工作性能保持穩(wěn)定可靠和準(zhǔn)確，對(duì)駝峰的作業(yè)安全極為重要。

1 信號(hào)的主要干擾源及應(yīng)對(duì)措施

1.1 4種主要干擾源

1.1.1 鄰道干擾 當(dāng)鄰近股道上也有溜車時(shí)，若其天線幅射方向發(fā)生偏向，將會(huì)把鄰近股道與本股道的溜車速度混合在一起。此時(shí)顯示的特點(diǎn)是前幾組有無規(guī)則的跳變。雷達(dá)受鄰線車干擾造成測(cè)速不準(zhǔn)，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)④嚱M夾停在減速器上。

1.1.2 電源干擾 由于三部位減速器三位五通閥的動(dòng)作電源DC+24V與雷達(dá)的自檢電源是由電源屏的同一路電源供電，三部位減速器動(dòng)作頻繁，因此雷達(dá)的自檢電源易受其干擾。特別是在有多臺(tái)減速器同時(shí)動(dòng)作時(shí)，電源波動(dòng)更大，即電源不穩(wěn)定。

1.1.3 溫漂干擾 夏天室外雷達(dá)長時(shí)間工作在60～70℃高溫下，高頻頭的頻率極易產(chǎn)生溫漂，雷達(dá)內(nèi)的一些電子元件在高溫下電氣特性也會(huì)發(fā)生改變，使得雷達(dá)的測(cè)速曲線波動(dòng)大，集成芯片不能正常工作引起測(cè)速不準(zhǔn)。

1.1.4 降雨干擾 以前采用3 mm波段的雷達(dá)工作時(shí)受大風(fēng)雨的影響不是很明顯，但是采用8 mm波段的雷達(dá)后，輸出信號(hào)受風(fēng)雨的影響較大。降雨時(shí)如果沒有風(fēng)，雨滴垂直下降，雨速與雷達(dá)波速垂直，即使雨滴很大，也不會(huì)引起干擾。但降雨伴隨大風(fēng)，則雨速在雷達(dá)波速方向上的分量將引起干擾。因此，在大風(fēng)雨的氣象條件下雷達(dá)易受降雨的干擾。

1.2 應(yīng)對(duì)措施 針對(duì)上述4種干擾源，分別有4種應(yīng)對(duì)措施，且大部分改進(jìn)措施基本已應(yīng)用在現(xiàn)場(chǎng)。

1.2.1 防鄰道干擾 實(shí)驗(yàn)表明，如果本車道的車以3 km/h以上的速度運(yùn)動(dòng)，本道前方或鄰道出現(xiàn)動(dòng)車時(shí)，都不影響雷達(dá)的速度指標(biāo)。若本受控車組停在減速器區(qū)段內(nèi)，則立即顯示干擾車組的速度〔2〕。所以鄰道干擾主要是因?yàn)槔走_(dá)天線的輻射方向失調(diào)。其防范措施最重要的是加強(qiáng)雷達(dá)檢維修人員安裝調(diào)試方法的培訓(xùn)，并每月定期對(duì)雷達(dá)測(cè)試調(diào)整。

1.2.2 防電源干擾 由于雷達(dá)的24 V自檢電源是受三部位減速器的影響，因此，可以從電源屏另取出一路DC+24 V電源,單獨(dú)給雷達(dá)提供自檢電源。

1.2.3 防溫漂干擾 解決溫漂的辦法是增加元器件的耐溫或者降低環(huán)境溫度，具體對(duì)應(yīng)辦法〔1、2〕：

1）增加原件的耐溫。雷達(dá)所有器件選擇軍用級(jí)產(chǎn)品，其工作溫度范圍為-55～125℃，所有電解電容的允許最高溫度為105℃，對(duì)微波收發(fā)組件進(jìn)行逐臺(tái)溫度試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度范圍為-40～80℃。

2）維修中發(fā)現(xiàn)故障雷達(dá)的高頻頭輸出幅值普遍減小很多，即混頻電壓減小很多，因此提高高頻頭的輸出輻值可以解決一些溫漂。具體做法：高頻頭與混頻器是用螺絲相連，在二者之間加1塊特制的模片，就能改變高頻頭空腔的體積，也就改變了高頻頭與混頻器之間的磁阻，提高了混頻輸出電壓，高頻頭的高頻輸出幅值也得到了提高，從而降低了高溫對(duì)雷達(dá)的干擾。

3）降低雷達(dá)的環(huán)境溫度。在雷達(dá)箱體上安裝一個(gè)10 cm厚的雙層隔熱層，在雷達(dá)箱外圍除工作窗外，距箱體5 cm固定一個(gè)隔熱欄。

1.2.4 防降雨干擾 為了改進(jìn)8 mm駝峰測(cè)速雷達(dá)的性能，鐵科院通號(hào)所改進(jìn)設(shè)計(jì)了TCL-2B型圓極化波測(cè)速雷達(dá)。線極化波的電力線方向恒定不變，而電力線向量在與傳播方向垂直的平面內(nèi)，沿著圓（或橢圓）的軌跡均勻地旋轉(zhuǎn)的電磁波，稱為圓（橢圓）極化波。橢圓極化波橢圓軌跡的長軸和短軸之比稱為軸比。理論研究表明：橢圓極化波的軸比越接近1，則抑制干擾的能力越強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐都表明，采用圓極化波測(cè)速雷達(dá)，相比之前的線極化波雷達(dá)抗風(fēng)雨干擾的能力大大提高了〔2〕。

2 雷達(dá)電源常見故障及處理方法

2.1 無電壓輸出 當(dāng)接通220 V交流電源后，應(yīng)有供給體效應(yīng)振蕩所需的電源電壓和放大器所需的電源電壓，后面指示燈亮，若不亮說明無電壓輸出，應(yīng)從電源變壓器的初級(jí)、次級(jí)、整流及直流穩(wěn)壓輸出逐級(jí)檢查，發(fā)現(xiàn)問題。

2.2 面板指示燈全熄滅或電壓測(cè)試點(diǎn)全無電壓該故障原因：一是交流220 V電源開關(guān)或電源熔斷器斷，此時(shí)應(yīng)檢查電源開關(guān)和熔絲，若熔絲斷更換熔斷器，并檢查輸出電流是否正常。二是電源變壓器無輸出，此時(shí)應(yīng)檢查電源變壓器的初級(jí)、次級(jí)線圈及交流電源。

2.3 電壓測(cè)試點(diǎn)某一路無電壓 電壓測(cè)試點(diǎn)某一路無電壓且對(duì)應(yīng)指示燈不亮的故障原因可能有對(duì)應(yīng)的三端穩(wěn)壓器損壞、對(duì)應(yīng)整流橋損壞或該路直流電壓輸出有短路現(xiàn)象。處理方法是從整流到直流穩(wěn)壓輸出逐級(jí)檢查，發(fā)現(xiàn)哪一級(jí)有問題，查明原因后更換器件。一般多為三端穩(wěn)壓器故障。同時(shí)檢查直流電壓輸出有無短路點(diǎn)。

2.4 某路直流電壓測(cè)試點(diǎn)電壓偏高或偏低 電壓偏高是相對(duì)應(yīng)某路三端穩(wěn)壓器損壞，此時(shí)更換三端穩(wěn)壓器即可。電壓偏低則可能是整流二極管損壞或輸出電流過大，應(yīng)更換二極管或檢查放大板器件有無損壞和局部短路。

2.5 振蕩器電源無法調(diào)整 振蕩器電源無法調(diào)整的原因有調(diào)整電位器損壞或三端可調(diào)穩(wěn)壓器損壞，此時(shí)只需更換調(diào)整電位器或三端可調(diào)穩(wěn)壓器〔3〕。

3 雷達(dá)微波組件常見故障及處理

雷達(dá)高頻部分故障主要表現(xiàn)在發(fā)射功率及接收信號(hào)方面，如放大器板輸入端無-0.3～-1.0 V信號(hào)電壓，則可判定雷達(dá)高頻微波部分有故障。雷達(dá)微波部分常見故障及處理方法如下。

3.1 電源正常但無發(fā)射功率 該故障原因：一是耿氏振蕩器直流電源沒有加上；二是波導(dǎo)口面被堵；三是耿氏振蕩器體效應(yīng)管失效。處理方法主要有：

1）檢查振蕩器電源通路，用數(shù)字萬用表檢測(cè)振蕩器體效應(yīng)管兩端是否有直流工作電壓，該直流工作電壓應(yīng)符合生產(chǎn)廠家提供的數(shù)據(jù)，最大誤差不應(yīng)超過0.1 V，以保證振蕩器頻率功率綜合功率。

2）檢查波導(dǎo)口面及天線箱發(fā)射口，若電壓正常，波導(dǎo)口面未堵，則故障在振蕩源，更換耿氏振蕩源即可。檢查更換體效應(yīng)管時(shí)應(yīng)有專用儀器，并由經(jīng)過專門訓(xùn)練的人員來進(jìn)行。

3.2 發(fā)射功率低或作用距離不夠 該故障的原因：一是微波振蕩器體效應(yīng)管性能變差；二是天線箱窗口不干凈；三是微波組裝件系統(tǒng)不正常。

處理方法：首先擦干凈天線窗口，若還是發(fā)射功率低，則更換耿氏振蕩源，檢查更換體效應(yīng)管或更換微波組件。檢查或更換設(shè)備時(shí)應(yīng)有專用儀器，并由經(jīng)過專門訓(xùn)練的人員來進(jìn)行。

3.3 振蕩源有功率輸出而沒有接受信號(hào) 振蕩源有功率輸出而沒有接受信號(hào)的故障原因比較單一，就是混頻管損壞，只需更換混頻管即可。但更換混頻管時(shí)應(yīng)有專用儀器，并由經(jīng)過專門訓(xùn)練的人員來進(jìn)行。

3.4 雷達(dá)無自檢信號(hào)輸出 為監(jiān)測(cè)雷達(dá)的工作狀態(tài)，設(shè)計(jì)了雷達(dá)自檢電路。利用混頻器直流偏壓和控制系統(tǒng)發(fā)出的自檢命令，在減速器區(qū)段沒有溜放車輛時(shí)可對(duì)雷達(dá)進(jìn)行自檢。若雷達(dá)各部分工作全部正常，控制系統(tǒng)會(huì)收到1個(gè)頻率固定的自檢信號(hào)fz，若雷達(dá)某一部分工作不正常，控制系統(tǒng)則收不到這個(gè)自檢信號(hào)fz，此時(shí)混頻器無輸出，放大板無-0.3～-1.0 V輸入信號(hào)。故障原因：一是振蕩器無工作電壓；二是信號(hào)輸出斷線；三是混頻器輸出插頭接觸不良；四是微波組件系統(tǒng)不正常。

處理方法：檢查振蕩器電壓是否加上、信號(hào)輸出線是否斷線；測(cè)試混頻器輸出插頭是否接觸良好。排除以上檢查和測(cè)試的問題后，則如前所述，更換微波組件即可。

3.5 多普勒信號(hào)跳變 當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行正常，車速平穩(wěn)時(shí)，輸出多普勒頻率是不會(huì)跳變的，如若發(fā)生多普勒信號(hào)跳變，則是系統(tǒng)故障，其原因：一是微波振蕩器頻率穩(wěn)定性差，頻率漂移過大。耿氏振蕩器體效應(yīng)管性能變差。二是微波組件系統(tǒng)噪聲過大。

處理方法：檢查信號(hào)放大器無問題后，更換高頻組件或更換體效應(yīng)管。應(yīng)提請(qǐng)注意的是天線在接通電源時(shí)，不可將混頻輸出線斷開，否則易損壞。

4 雷達(dá)信號(hào)放大電路常見故障及處理

拔去雷達(dá)多普勒信號(hào)放大器插頭，取下印刷電路板，使用信號(hào)發(fā)生器（200～2000 Hz）逐級(jí)檢查工作狀態(tài)。哪級(jí)有問題就按電路圖檢查各有關(guān)元件，更換相應(yīng)損壞元件。具體故障現(xiàn)象及故障原因和相應(yīng)處理方法如下：

4.1 放大器自檢無輸出 放大器自檢無輸出主要原因是芯片或三極管損壞，檢查時(shí)對(duì)應(yīng)不同的故障現(xiàn)象應(yīng)有不同的處理方法。

1）當(dāng)故障現(xiàn)象是U2（LM353）第7腳電壓為負(fù)值，其原因：一是U2第6腳基準(zhǔn)電壓過高；二是比較器前級(jí)無信號(hào)。對(duì)應(yīng)故障原因采取相應(yīng)的處理方法：一是調(diào)整電位器W2使6腳電壓下降，7腳電壓為正。二是檢查U2A和二極管D6，若損壞，則更換。

2）若現(xiàn)象為雷達(dá)顯示面板自檢有速度顯示值，輸出端無信號(hào)，故障原因是三極管V1或光耦U5損壞，這時(shí)應(yīng)檢查V1或U5，不正常則更換。

3）當(dāng)故障現(xiàn)象是T5端無方波輸出，原因是（1）振蕩器晶體損壞或U8損壞；（2）分頻器U7損壞；（3）比較器U2第7腳為負(fù)。處理方式：如果是情況（3），則按前述U2處理方式處理；如果是情況（1）和（2），則更換U7或U8。

4）當(dāng)可控輸出U8第1腳為負(fù)值，則可能是無自檢電壓信號(hào)或光耦U6損壞。此時(shí)只需檢查插件及引接線是否良好連接或者更換U6即可。

4.2 放大器特性變差 如果是輸出多普勒信號(hào)跳變，在排除高頻系統(tǒng)及環(huán)境干擾問題后，信號(hào)放大通道工作靈敏度低，此時(shí)應(yīng)全面檢查、測(cè)試各點(diǎn)波形、參數(shù)。特別是T3閾值過高或過低，低通、帶通環(huán)節(jié)工作不穩(wěn)定。

如果是T2點(diǎn)信號(hào)不穩(wěn)定，原因是D1、D2穩(wěn)幅二極管性能不好，此時(shí)應(yīng)檢查、更換D1、D2。

5 結(jié)束語

雷達(dá)安裝在線路中間，速度信號(hào)干擾是不可避免的，但定期的方向測(cè)量和調(diào)整能最大限度的減少速度信號(hào)的干擾。同時(shí)，駝峰測(cè)速雷達(dá)露天設(shè)置，使用環(huán)境較差，其零部件老化、損傷也在所難免，都需要定期對(duì)測(cè)速雷達(dá)進(jìn)行調(diào)整和測(cè)試，對(duì)不良零部件進(jìn)行更換，從而達(dá)到使用要求。

〔1〕張福信等.毫米波測(cè)速雷達(dá)的改進(jìn)〔J〕.《鐵道科學(xué)技術(shù)新進(jìn)展——鐵道科學(xué)研究院五十五周年論文集》2005年

〔2〕陳惠敏,湯百華.8mm駝峰測(cè)速雷達(dá)改進(jìn)及實(shí)驗(yàn)〔J〕.鐵道通信信號(hào)，2006，5：6-7

〔3〕包振峰.自動(dòng)化駝峰基礎(chǔ)設(shè)備〔M〕.北京：中國鐵道出版社,2008