8 mm駝峰測速雷達的主要問題及處理

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）

駝峰測速雷達設(shè)備測量溜放車組在規(guī)定范圍內(nèi)的連續(xù)、瞬時速度信息，作為控制系統(tǒng)控制車輛減速器、評價溜放鉤車控制結(jié)果的主要依據(jù)。因此測速雷達工作性能的可靠性、穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性是影響駝峰速度控制的關(guān)鍵因素。多普勒測速雷達根據(jù)波長的不同，大致有3 mm波長和8 mm波長2種。3 mm波長雷達已經(jīng)屬于淘汰產(chǎn)品，目前全路各大調(diào)車場基本都使用8 mm波長多普勒測速雷達。8 mm測速雷達在實際運用中，由于編組場的環(huán)境比較復(fù)雜，加之雷達本身的性能不穩(wěn)定，測速雷達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)象時有發(fā)生。因此，針對測速雷達常見的問題，進行有效地測試和調(diào)整，確保測速雷達工作性能保持穩(wěn)定可靠和準(zhǔn)確，對駝峰的作業(yè)安全極為重要。

1 信號的主要干擾源及應(yīng)對措施

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，若其天線幅射方向發(fā)生偏向，將會把鄰近股道與本股道的溜車速度混合在一起。此時顯示的特點是前幾組有無規(guī)則的跳變。雷達受鄰線車干擾造成測速不準(zhǔn)，嚴(yán)重時甚至?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作電源DC+24V與雷達的自檢電源是由電源屏的同一路電源供電，三部位減速器動作頻繁，因此雷達的自檢電源易受其干擾。特別是在有多臺減速器同時動作時，電源波動更大，即電源不穩(wěn)定。

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

1.1.4 降雨干擾 以前采用3 mm波段的雷達工作時受大風(fēng)雨的影響不是很明顯，但是采用8 mm波段的雷達后，輸出信號受風(fēng)雨的影響較大。降雨時如果沒有風(fēng)，雨滴垂直下降，雨速與雷達波速垂直，即使雨滴很大，也不會引起干擾。但降雨伴隨大風(fēng)，則雨速在雷達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易受降雨的干擾。

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

1.2.1 防鄰道干擾 實驗表明，如果本車道的車以3 km/h以上的速度運動，本道前方或鄰道出現(xiàn)動車時，都不影響雷達的速度指標(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為雷達天線的輻射方向失調(diào)。其防范措施最重要的是加強雷達檢維修人員安裝調(diào)試方法的培訓(xùn)，并每月定期對雷達測試調(diào)整。

1.2.2 防電源干擾 由于雷達的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,單獨給雷達提供自檢電源。

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，具體對應(yīng)辦法〔1、2〕：

1）增加原件的耐溫。雷達所有器件選擇軍用級產(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℃，對微波收發(fā)組件進行逐臺溫度試驗，試驗溫度范圍為-40～80℃。

2）維修中發(fā)現(xiàn)故障雷達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，從而降低了高溫對雷達的干擾。

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

1.2.4 防降雨干擾 為了改進8 mm駝峰測速雷達的性能，鐵科院通號所改進設(shè)計了TCL-2B型圓極化波測速雷達。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。實驗和實踐都表明，采用圓極化波測速雷達，相比之前的線極化波雷達抗風(fēng)雨干擾的能力大大提高了〔2〕。

2 雷達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、次級、整流及直流穩(wěn)壓輸出逐級檢查，發(fā)現(xiàn)問題。

2.2 面板指示燈全熄滅或電壓測試點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，此時應(yīng)檢查電源變壓器的初級、次級線圈及交流電源。

2.3 電壓測試點某一路無電壓 電壓測試點某一路無電壓且對應(yīng)指示燈不亮的故障原因可能有對應(yīng)的三端穩(wěn)壓器損壞、對應(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)壓輸出逐級檢查，發(fā)現(xiàn)哪一級有問題，查明原因后更換器件。一般多為三端穩(wěn)壓器故障。同時檢查直流電壓輸出有無短路點。

2.4 某路直流電壓測試點電壓偏高或偏低 電壓偏高是相對應(yīng)某路三端穩(wěn)壓器損壞，此時更換三端穩(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，此時只需更換調(diào)整電位器或三端可調(diào)穩(wěn)壓器〔3〕。

3 雷達微波組件常見故障及處理

雷達高頻部分故障主要表現(xiàn)在發(fā)射功率及接收信號方面，如放大器板輸入端無-0.3～-1.0 V信號電壓，則可判定雷達高頻微波部分有故障。雷達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)管時應(yīng)有專用儀器，并由經(jīng)過專門訓(xùn)練的人員來進行。

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)備時應(yīng)有專用儀器，并由經(jīng)過專門訓(xùn)練的人員來進行。

3.3 振蕩源有功率輸出而沒有接受信號 振蕩源有功率輸出而沒有接受信號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。但更換混頻管時應(yīng)有專用儀器，并由經(jīng)過專門訓(xùn)練的人員來進行。

3.4 雷達無自檢信號輸出 為監(jiān)測雷達的工作狀態(tài)，設(shè)計了雷達自檢電路。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)段沒有溜放車輛時可對雷達進行自檢。若雷達各部分工作全部正常，控制系統(tǒng)會收到1個頻率固定的自檢信號fz，若雷達某一部分工作不正常，控制系統(tǒng)則收不到這個自檢信號fz，此時混頻器無輸出，放大板無-0.3～-1.0 V輸入信號。故障原因：一是振蕩器無工作電壓；二是信號輸出斷線；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、信號輸出線是否斷線；測試混頻器輸出插頭是否接觸良好。排除以上檢查和測試的問題后，則如前所述，更換微波組件即可。

3.5 多普勒信號跳變 當(dāng)系統(tǒng)運行正常，車速平穩(wěn)時，輸出多普勒頻率是不會跳變的，如若發(fā)生多普勒信號跳變，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)提請注意的是天線在接通電源時，不可將混頻輸出線斷開，否則易損壞。

4 雷達信號放大電路常見故障及處理

拔去雷達多普勒信號放大器插頭，取下印刷電路板，使用信號發(fā)生器（200～2000 Hz）逐級檢查工作狀態(tài)。哪級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，檢查時對應(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；二是比較器前級無信號。對應(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)象為雷達顯示面板自檢有速度顯示值，輸出端無信號，故障原因是三極管V1或光耦U5損壞，這時應(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或光耦U6損壞。此時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跳變，在排除高頻系統(tǒng)及環(huán)境干擾問題后，信號放大通道工作靈敏度低，此時應(yīng)全面檢查、測試各點波形、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點信號不穩(wěn)定，原因是D1、D2穩(wěn)幅二極管性能不好，此時應(yīng)檢查、更換D1、D2。

5 結(jié)束語

雷達安裝在線路中間，速度信號干擾是不可避免的，但定期的方向測量和調(diào)整能最大限度的減少速度信號的干擾。同時，駝峰測速雷達露天設(shè)置，使用環(huán)境較差，其零部件老化、損傷也在所難免，都需要定期對測速雷達進行調(diào)整和測試，對不良零部件進行更換，從而達到使用要求。

〔1〕張福信等.毫米波測速雷達的改進〔J〕.《鐵道科學(xué)技術(shù)新進展——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駝峰測速雷達改進及實驗〔J〕.鐵道通信信號，2006，5：6-7

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