解平平

摘 要：伴隨著我國(guó)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(duì)地鐵各項(xiàng)技術(shù)的不斷提升，地鐵各類設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行提出了更高的要求。以西安地鐵一號(hào)線車載信號(hào)系統(tǒng)為例，在開通后各項(xiàng)設(shè)備功能進(jìn)入穩(wěn)定期的一年中，車載信號(hào)系統(tǒng)共發(fā)生故障二百余起，其中由測(cè)速系統(tǒng)引起的故障約占40%～50%左右。而西安地鐵一號(hào)線測(cè)速系統(tǒng)由測(cè)速雷達(dá)與測(cè)速電機(jī)（OPG）組成，在排除了測(cè)速電機(jī)安裝工藝造成故障的可能后，測(cè)速系統(tǒng)的大部分故障由雷達(dá)故障導(dǎo)致。該文以西安地鐵一號(hào)線測(cè)速雷達(dá)為例，主要介紹西安地鐵一號(hào)線測(cè)速雷達(dá)的工作原理、維護(hù)及故障處理，簡(jiǎn)介測(cè)速電機(jī)OPG對(duì)于測(cè)速雷達(dá)的影響。

關(guān)鍵詞：測(cè)速雷達(dá) 工作原理 日常維護(hù) 故障處理 測(cè)速電機(jī)（OPG）

中圖分類號(hào)：TU85 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）03（c）-0092-02

西安地鐵一號(hào)線列車每端，安裝一個(gè)測(cè)速雷達(dá)、一個(gè)測(cè)速電機(jī)（OPG）。車載信號(hào)系統(tǒng)使用雷達(dá)及測(cè)速電機(jī)（OPG）進(jìn)行速度及運(yùn)營(yíng)方向的測(cè)量。由于雷達(dá)及測(cè)速電機(jī)在測(cè)速方面各有缺點(diǎn)，且雷達(dá)因子的校準(zhǔn)需要以測(cè)速電機(jī)所在輪對(duì)的輪徑值為依據(jù)，實(shí)際上相當(dāng)于要以測(cè)速電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周的測(cè)量值為依據(jù)。因此，為了適應(yīng)移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)的高要求，將測(cè)速電機(jī)與雷達(dá)結(jié)合使用，互為參考。

1 西安地鐵一號(hào)線雷達(dá)工作原理

西安地鐵一號(hào)線雷達(dá)采用上海德意達(dá)公司生產(chǎn)的DRS05系列雷達(dá)傳感器，該雷達(dá)傳感器應(yīng)用多普勒效應(yīng)非接觸式測(cè)量車輛行駛于地面的速度。

多普勒效應(yīng)就是：當(dāng)聲音，光和無(wú)線電波等振動(dòng)源與觀測(cè)者以相對(duì)速度V相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀測(cè)者所收到的振動(dòng)頻率與振動(dòng)源所發(fā)出的頻率有所不同。因?yàn)檫@一現(xiàn)象是奧地利科學(xué)家多普勒最早發(fā)現(xiàn)的，所以稱之為多普勒效應(yīng)。

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

DRS05系列雷達(dá)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(dá)傳感器的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

2 西安地鐵一號(hào)線雷達(dá)日常維護(hù)

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

根據(jù)以上雷達(dá)工作原理，西安地鐵一號(hào)線雷達(dá)的日常維護(hù)要求如下：

（1）外觀、螺絲緊固檢查：無(wú)機(jī)械損傷，各螺絲緊固，防松線無(wú)錯(cuò)位，線纜連接良好；

（2）外部清潔：表面無(wú)明顯積灰、油漬，銘牌清潔；

（3）連接線及角度檢查：連接線應(yīng)連接牢固，無(wú)斷線、表皮破損；

（4）雷達(dá)安裝高度：各螺絲無(wú)生銹腐蝕，對(duì)緊固部件進(jìn)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(wú)錯(cuò)位，車輛鏇輪或年檢后都需進(jìn)行試車線雷達(dá)校準(zhǔn)。

3 西安地鐵一號(hào)線雷達(dá)常見故障處理

3.1 過彎測(cè)速不準(zhǔn)

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(diǎn)或OBCU紅點(diǎn)伴隨的緊制制動(dòng)。

故障原因：經(jīng)過對(duì)車載信號(hào)CDV數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)造成此類故障的原因?yàn)闇y(cè)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(hào)設(shè)備運(yùn)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(duì)一號(hào)線雷達(dá)原理的分析，發(fā)現(xiàn)雷達(dá)在收發(fā)微波信號(hào)時(shí)，需要將微波投射在一個(gè)漫反射的面上，如圖2所示。

而在電客車過彎道時(shí)，會(huì)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(gè)漫反射面，而在過彎道時(shí)會(huì)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(dá)工作時(shí)對(duì)于漫反射面的要求，進(jìn)而形成了測(cè)速的誤差導(dǎo)致測(cè)速系統(tǒng)告警、出現(xiàn)了OBCU紅點(diǎn)或OBCU紅點(diǎn)伴隨緊急制動(dòng)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(shí)雷達(dá)獲得更好的反射面，遂將雷達(dá)位置水平向外調(diào)整一個(gè)螺栓的位置。經(jīng)過對(duì)多列故障電客車?yán)走_(dá)位置進(jìn)行調(diào)整并實(shí)際驗(yàn)證，效果良好。因此將全部電客車?yán)走_(dá)位置進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整，該故障得到了有效的解決。

3.2 電客車在運(yùn)營(yíng)過程中出現(xiàn)對(duì)標(biāo)不準(zhǔn)或無(wú)門允許

故障現(xiàn)象：電客車頻繁出現(xiàn)在停站的過程中對(duì)標(biāo)不準(zhǔn)，或者無(wú)門允許導(dǎo)致無(wú)法自動(dòng)開門的現(xiàn)象。

故障原因：西安地鐵一號(hào)線前期在排除掉由于OPG安裝工藝問題導(dǎo)致的測(cè)速問題后，后續(xù)出現(xiàn)的大量的對(duì)標(biāo)不準(zhǔn)、無(wú)門允許故障大部分是由于雷達(dá)測(cè)速誤差導(dǎo)致的。

原理分析：西安地鐵一號(hào)線雷達(dá)在測(cè)速的過程中，有一個(gè)基礎(chǔ)參數(shù)稱之為雷達(dá)因子，所有雷達(dá)測(cè)得的數(shù)據(jù)最后均要以雷達(dá)因子為基礎(chǔ)。而雷達(dá)因子需要以測(cè)速電機(jī)OPG所在輪對(duì)輪徑值為基礎(chǔ)參數(shù)，通過三次試車線校準(zhǔn)取得平均值獲得。因此測(cè)速電機(jī)OPG所在輪對(duì)的輪徑值的改變直接影響了雷達(dá)測(cè)速的準(zhǔn)確性。

解決方法：通過對(duì)測(cè)速電機(jī)OPG所在輪對(duì)輪徑值的定期精確測(cè)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(duì)雷達(dá)進(jìn)行校準(zhǔn)，輸入校準(zhǔn)后的雷達(dá)因子。

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

故障現(xiàn)象：電客車在運(yùn)行過程中駕駛端出現(xiàn)緊急制動(dòng)，緩解后連續(xù)出現(xiàn)，但不會(huì)自動(dòng)切換到冗余駕駛?；囟魏蟛糠止收想娍蛙嚬收峡赏ㄟ^雷達(dá)校準(zhǔn)處理，但后續(xù)會(huì)反復(fù)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(dá)狀態(tài)不穩(wěn)定，造成的測(cè)速不準(zhǔn)進(jìn)而產(chǎn)生緊急制動(dòng)。

原理分析：西安地鐵一號(hào)線使用的德意達(dá)DRS05雷達(dá)內(nèi)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(dá)中的控制芯片故障導(dǎo)致。而壓敏電阻故障則是由于雷達(dá)的輸出模塊依賴壓敏電阻而更改，壓敏電阻故障后，雷達(dá)無(wú)法保持高電平有效，而降低為低電平，因此雷達(dá)無(wú)法保持在工作模式，轉(zhuǎn)而進(jìn)入測(cè)試模式。

解決方法：微波模塊故障是雷達(dá)內(nèi)部微波模塊的損壞導(dǎo)致，且檢測(cè)和維修較為復(fù)雜，目前西安地鐵一號(hào)線不具備檢測(cè)和維修的手段；壓敏電阻故障有時(shí)是因?yàn)閴好綦娮璨环€(wěn)定，導(dǎo)致雷達(dá)的高電平降低為低電平，變?yōu)闇y(cè)試模式。此類故障可以通過對(duì)雷達(dá)進(jìn)行校準(zhǔn)暫時(shí)解決。但根本的解決辦法需要判斷雷達(dá)壓敏電阻的性能，壓敏電阻的性能可以通過對(duì)雷達(dá)連接線的引腳的測(cè)量來判斷，測(cè)量工具的研究可以作為西安地鐵深度維修工作的立項(xiàng)項(xiàng)目，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)雷達(dá)這種高價(jià)備件內(nèi)部故障的有效檢測(cè)、區(qū)分和檢修，具有較大的現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)用價(jià)值。

4 結(jié)語(yǔ)

在西安地鐵一號(hào)線車載信號(hào)系統(tǒng)，特別是雷達(dá)系統(tǒng)的維護(hù)及故障處理過程中，經(jīng)過長(zhǎng)期反復(fù)的實(shí)際驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)在維護(hù)及故障處理過程中，緊緊抓住雷達(dá)的工作原理、工作特性等進(jìn)行分析與維護(hù)，具有極強(qiáng)的指導(dǎo)意義。通過對(duì)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(duì)故障進(jìn)行一定的歸納和總結(jié)，對(duì)以后的各種維護(hù)及深度維修提供強(qiáng)有力的支持。

參考文獻(xiàn)

[1] 西安地鐵一號(hào)線車載信號(hào)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)格書[S].

[2] 西安地鐵一號(hào)線雷達(dá)原理圖[S].

[3] 西安地鐵一號(hào)線車載信號(hào)檢修規(guī)程[S].