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        簡(jiǎn)析列車抖動(dòng)對(duì)速傳脈沖誤輸出的影響

        2020-01-01 12:04:26
        關(guān)鍵詞:脈沖數(shù)光柵區(qū)間

        吳 亮

        (通號(hào)城市軌道交通技術(shù)有限公司長(zhǎng)沙分公司,長(zhǎng)沙 410000)

        隨著城市現(xiàn)代化的發(fā)展,城市間的軌道交通早已成為城市建設(shè)中不可缺少的一部分,甚至已經(jīng)成為全球各大城市出行的主要交通方式。與其他公共交通工具比較,城市軌道交通具有運(yùn)能大、準(zhǔn)時(shí)、速度快等多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。與這些優(yōu)點(diǎn)密切相關(guān)的就是地鐵的一個(gè)重要組成部分—CBTC 系統(tǒng),本文將從CBTC 系統(tǒng)中的速度傳感器方面著手,分析列車抖動(dòng)對(duì)速度傳感器帶來(lái)的影響。

        1 問(wèn)題概述

        通過(guò)對(duì)某地鐵項(xiàng)目CBTC 信號(hào)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)調(diào)試,發(fā)現(xiàn)部分機(jī)車存在速度傳感器輸出多脈沖的問(wèn)題,且在車輛實(shí)施緊急制動(dòng)情況下速傳報(bào)多脈沖的概率更高,在排除多方問(wèn)題后,懷疑因車輛制動(dòng)時(shí)閘瓦制動(dòng)抱不死引起輪對(duì)來(lái)回抖動(dòng)從而影響速傳輸出多脈沖?,F(xiàn)從地鐵車輛輪對(duì)抖動(dòng)的距離討論引起速。

        2 速度傳感器的工作原理

        單位時(shí)間內(nèi)位移的增量變化就是速度,而速度又分位線速度和角速度,與其相對(duì)應(yīng)的就是線速度傳感器和角速度傳感器。傳感器的作用則是將一種非電量的信號(hào),例如速度信號(hào),轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N電量信號(hào),傳感器在進(jìn)行測(cè)量、計(jì)算和控制中起著非常重要的作用。本文中所提到的速度傳感器,安裝在地鐵車輛的軸端上,用于檢測(cè)軸的轉(zhuǎn)速。安裝時(shí)與被測(cè)齒輪相對(duì),屬于非接觸式傳感器。其產(chǎn)生的脈沖頻率信號(hào)與速度成正比,因此能夠計(jì)算出軸的轉(zhuǎn)速,進(jìn)而計(jì)算列車的運(yùn)行速度,而ATP 根據(jù)列車速度進(jìn)行邏輯計(jì)算,實(shí)現(xiàn)超速防護(hù)功能。

        該地鐵項(xiàng)目所使用的速傳為上海德意達(dá)電子電纜設(shè)備有限公司生產(chǎn)的光電式速度傳感器。它有單、雙、三、四、五及六通道可供選擇。通過(guò)內(nèi)外兩軌道光柵盤掃描,傳感器輸出兩種不同脈沖數(shù)的方波信號(hào),內(nèi)軌道每轉(zhuǎn)80 個(gè)脈沖,外軌道每轉(zhuǎn)200個(gè)脈沖,輸出可以是不同脈沖數(shù)的各種組合(不大于200 P/R 的任意脈沖數(shù),或兩種脈沖數(shù)輸出的組合),各通道間彼此隔離,且?guī)в袠O性保護(hù)、輸出短路保護(hù)。

        3 簡(jiǎn)化速度傳感器脈沖產(chǎn)生模型

        速度傳感器通過(guò)光柵盤掃描,外軌道每轉(zhuǎn)輸出200 個(gè)脈沖,如圖1 所示,為一個(gè)光柵盤,光柵盤外軌均勻分成400 等分,其中開兩百個(gè)均勻透光小槽,小槽開口寬為2 mm,光柵盤上附帶有一個(gè)固定圓盤,圓盤上裝有3 個(gè)均勻分布的小模塊,模塊內(nèi)開一個(gè)1 mm 寬度的小槽。當(dāng)光柵盤轉(zhuǎn)動(dòng),光柵盤上開口小槽把光透過(guò)圓盤上的模塊小槽時(shí)即輸出脈沖數(shù)。

        將光柵盤外軌看做一條線段,如圖2 所示,把光柵盤外軌分成均勻的400 個(gè)區(qū)間,白色部分為開孔的小槽,紅色部分為固定圓盤模塊上所開小槽。

        圖1 光柵盤Fig.1 Grating disc

        注:黑色為奇數(shù)區(qū)間,白色為偶數(shù)區(qū)間

        4 分析速度傳感器與車輛抖動(dòng)的關(guān)系

        現(xiàn)討論當(dāng)其中一個(gè)模塊處于光柵上臨界位置時(shí)(現(xiàn)向左抖動(dòng)即產(chǎn)生脈沖),另外兩個(gè)模塊所處的位置,以及輪對(duì)來(lái)回抖動(dòng)幅度對(duì)速傳的影響。

        光盤周長(zhǎng)為400×2=800 mm。

        第1 個(gè)模塊:所處位置區(qū)間為0 ~1,即已處于臨界位置,當(dāng)輪對(duì)向左抖動(dòng)時(shí)即產(chǎn)生一個(gè)脈沖。

        將266.67、267.67 分別除以2 即得出所在區(qū)間為133.335 ~133.835,如圖3 所示。

        圖3 第2個(gè)模塊所處位置Fig.3 The location of the second module

        可得出第2 個(gè)模塊均處于134 區(qū)間內(nèi),不在臨界位置。

        將533.33、534.33 分別除以2 即得出所在區(qū)間為266.67 ~267.67,如圖4 所示。

        圖4 第3個(gè)模塊所處位置Fig.4 The location of the third module

        可看出第3 個(gè)模塊處于267 ~268 區(qū)間內(nèi),當(dāng)輪對(duì)向左抖動(dòng)0.33 mm 時(shí),模塊完全處于不透光環(huán)境,若在向右抖動(dòng),則產(chǎn)生脈沖數(shù)。

        通過(guò)以上計(jì)算可得如下。

        1)情形一

        當(dāng)輪對(duì)抖動(dòng)使第1 個(gè)模塊向左移動(dòng)時(shí)即產(chǎn)生1個(gè)脈沖。

        同時(shí)若第2 個(gè)模塊向右移動(dòng)距離為268-266.67=1.33 mm 時(shí),產(chǎn)生2 個(gè)脈沖。

        同時(shí)若第3 個(gè)模塊向右抖動(dòng)距離為536-533.33=2.67 mm 時(shí),產(chǎn)生3 個(gè)脈沖。

        2)情形二

        當(dāng)輪對(duì)抖動(dòng)使第1 個(gè)模塊向右移動(dòng)距離為1 mm 時(shí)產(chǎn)生脈沖。

        同時(shí)若第3 個(gè)模塊向左移動(dòng)距離為534.33-534=0.33 mm 時(shí),產(chǎn)生2 個(gè)脈沖。

        同時(shí)若第2 個(gè)模塊向左移動(dòng)距離為267.67-266=1.67 mm 時(shí),產(chǎn)生3 個(gè)脈沖。

        綜合上述情形可知:

        當(dāng)列車輪對(duì)抖動(dòng)幅度小于2.67 mm 時(shí),速傳脈沖數(shù)受到影響,速傳將誤輸出多脈沖;

        當(dāng)列車輪對(duì)抖動(dòng)幅度大于2.67 mm 時(shí),則速傳脈沖數(shù)不受影響。

        5 結(jié)語(yǔ)

        針對(duì)速度傳感器誤輸出多脈沖的問(wèn)題,可歸結(jié)為地鐵車輛制動(dòng)時(shí)因閘瓦抱不死的原因,使得列車抖動(dòng),從而導(dǎo)致速度傳感器誤輸出多脈沖。后根據(jù)地鐵車輛情況,將信號(hào)系統(tǒng)中速度傳感器脈沖輸出閾值加大后,速傳誤報(bào)多脈沖的故障解決。本文簡(jiǎn)單介紹地鐵車輛速度傳感器的工作原理,通過(guò)分析某地鐵車輛實(shí)際故障案例,充分說(shuō)明了列車抖動(dòng)對(duì)地鐵車輛中速度傳感器的影響。以及速度傳感器在列車抖動(dòng)幅度下對(duì)輸出脈沖值的影響。

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