王新祥

摘 要：針對(duì)濟(jì)南鐵路局濟(jì)南電務(wù)段濟(jì)南高鐵車(chē)載設(shè)備車(chē)間近期發(fā)生關(guān)于 CTCS3-300T車(chē)載設(shè)備速度傳感器相關(guān)故障，文章是對(duì)動(dòng)車(chē)組速度傳感器原理進(jìn)行解析。

關(guān)鍵詞：速度傳感器；脈沖；測(cè)速/測(cè)距；霍爾

引言

針對(duì)近期發(fā)生關(guān)于 CTCS3-300T車(chē)載設(shè)備速度傳感器相關(guān)故障，本論文是對(duì)動(dòng)車(chē)組速度傳感器原理進(jìn)行有效分析。

1 速度傳感器

1.1 主要功能

機(jī)車(chē)軸端光電轉(zhuǎn)速傳感器或霍爾磁電轉(zhuǎn)速傳感器是鐵路機(jī)車(chē)車(chē)輛檢測(cè)車(chē)輪轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器，向動(dòng)車(chē)組提供與車(chē)輪轉(zhuǎn)數(shù)成比例的電脈沖信號(hào)。當(dāng)測(cè)得傳感器輸出脈沖頻率f，車(chē)輪直徑D時(shí)，列車(chē)速度v可由下式?jīng)Q定：

式中：v-列車(chē)運(yùn)行速度，單位：m/h；f-傳感器輸出脈沖頻率，單位：Hz；D-車(chē)輪直徑，單位：m；n-傳感器一圈脈沖數(shù)（目前光電轉(zhuǎn)速傳感器每轉(zhuǎn)輸出脈沖數(shù)是200，霍爾磁電轉(zhuǎn)速傳感器輸出脈沖數(shù)是80）。

1.2 工作原理

光電轉(zhuǎn)速傳感器內(nèi)光柵盤(pán)隨機(jī)車(chē)車(chē)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，紅外發(fā)射管發(fā)出持續(xù)紅外光，光柵盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)將持續(xù)的紅外光遮擋為斷續(xù)的紅外光線(xiàn)脈沖，紅外接收管接收到紅外光線(xiàn)后輸出對(duì)應(yīng)的高、低電平，從而輸出與車(chē)輪轉(zhuǎn)速成正比的電脈沖信號(hào)。其工作原理可用圖1表示（通常光柵片擋住紅外光時(shí)傳感器輸出低電平而未擋住紅外光時(shí)輸出高電平）。

霍爾磁電轉(zhuǎn)速傳感器的核心為霍爾感應(yīng)頭，在被測(cè)齒輪在旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，齒頂和齒谷交替對(duì)準(zhǔn)感應(yīng)頭內(nèi)的霍爾元件，引起穿過(guò)霍爾元件的磁通量交替變換，霍爾元件將磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)。經(jīng)后級(jí)處理電路處理后，輸出頻率與轉(zhuǎn)速成線(xiàn)性比例的電壓脈沖信號(hào)。

輸出電路的基本原理如圖3所示。

1.3 主要技術(shù)參數(shù)

1.3.1 光電轉(zhuǎn)速傳感器參數(shù)

電源電壓（VDC）：15×（1±15%） 或24×（1±15%）；工作電流（每路脈沖）：<50mA；輸出脈沖幅值（負(fù)載電阻3kΩ）：高電平≥9VDC，低電平≤2VDC；相位差：1-2，3-4，5-6通道相位差為：90°±45°；轉(zhuǎn)速測(cè)量范圍：0～2500r/min；每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)：200；輸出方波波形占空比： 50%±20%。

1.3.2 霍爾磁電轉(zhuǎn)速傳感器參數(shù)

工作電壓（VDC）：Ub=10～20V；輸出波形：方波；輸出電平：高電平≥（Ub-2）VDC（RL=2.2kΩ）；低電平≤2VDC；停車(chē)輸出電平：7V±1V；測(cè)速范圍：0～10kHz；占空比：50%±10%；相位差：90°± 30°；測(cè)量氣隙：0.2mm～2.2mm。

2 壓力傳感器

2.1 主要功能

壓力傳感器向LKJ提供各列車(chē)管、風(fēng)缸的壓力信號(hào)，輸出0～5V直流信號(hào)，對(duì)應(yīng)于空氣壓力0～1000kPa（表壓）。

2.2 工作原理

電阻式壓敏元件將被測(cè)的氣體（液體）物理壓力大小轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)整電路處理后，輸出與被測(cè)壓力大小成線(xiàn)性比例的電壓信號(hào)。

2.3 主要技術(shù)參數(shù)

測(cè)量范圍：0～1000kPa；輸出電壓：DC 0～5V；準(zhǔn)確度： ±0.5%VFS；過(guò)載能力：3000kPa/1min；供電電源：DC 15×（1±10%）V；電流消耗：不大于15mA；管路接口：M18×1.5、錐螺紋R1/2（TQG14E1）；電氣接口：XS12J5A/K5P型航空插座/頭；接口定義：1腳-電源+；2腳-空腳；3腳-輸出；4腳-公共端；5腳-外殼。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上，電弧放電激發(fā)的強(qiáng)磁場(chǎng)，會(huì)在車(chē)體鋁殼表面形成電影，因?yàn)閯?dòng)車(chē)組單點(diǎn)保護(hù)接地，面電流經(jīng)過(guò)車(chē)體時(shí)有可能會(huì)引起車(chē)體對(duì)電位的提升，形成騷擾壓力。同時(shí)，受到速度傳感器安裝方式影響，車(chē)體騷擾電壓會(huì)傳感器傳輸電纜屏蔽層以及芯線(xiàn)間的寄生電容的耦合至芯線(xiàn)內(nèi)，并且對(duì)速度的信號(hào)會(huì)產(chǎn)生一定的干擾。因此，通過(guò)在端部車(chē)輛增加保護(hù)接地線(xiàn)，可以降低車(chē)體電位方法，并且可在最大限度中減少速度傳感器信號(hào)端口的干擾電壓幅度值，以此有效去解決降弓時(shí)傳感器所受到的一繁殖電磁干擾的問(wèn)題。加強(qiáng)保護(hù)接地后，雖然可以更好降低車(chē)體電位，解決降弓時(shí)動(dòng)車(chē)組速度上傳感器電磁干擾的問(wèn)題，但同時(shí)也有可能造成負(fù)面的影響，例如鋼軌上回流經(jīng)保護(hù)接地線(xiàn)在車(chē)體上會(huì)形成環(huán)流，而長(zhǎng)時(shí)間的環(huán)游也會(huì)引起軸承發(fā)熱以及電腐蝕的情況等等。解決的辦法是在保護(hù)接地線(xiàn)中串連一定阻值的電阻。