TY5駝峰無(wú)線機(jī)車遙控系統(tǒng)車載設(shè)備硬件結(jié)構(gòu)及故障處理

李繼東 楊華昌 王偉彬

李繼東:中國(guó)鐵道科學(xué)研究院通信信號(hào)研究所 助理研究員100081 北京

楊華昌:中國(guó)鐵道科學(xué)研究院通信信號(hào)研究所 副研究員100081 北京

王偉彬:鄭州電務(wù)段信息技術(shù)科 助理工程師 450052 鄭州

駝峰無(wú)線機(jī)車遙控系統(tǒng)是自動(dòng)化駝峰的配套設(shè)備，在大型和中型編組站的解體作業(yè)中，實(shí)現(xiàn)推峰速度自動(dòng)控制，提高解體效率，改善司機(jī)勞動(dòng)條件，使車站值班員對(duì)推峰作業(yè)具備可干預(yù)性。該系統(tǒng)1995年升級(jí)為3U雙層VME控制計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu);2005年升級(jí)為6U立式AMD188CPU雙高AT96總線控制計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性得到了巨大的提高，故障率降低了，可維護(hù)性增強(qiáng)了。

目前，現(xiàn)場(chǎng)使用的無(wú)線機(jī)車遙控設(shè)備，有開(kāi)通年代較早的VME結(jié)構(gòu)，如衡陽(yáng)北、濟(jì)南西上行場(chǎng)、濟(jì)南西下行場(chǎng)，也有近幾年開(kāi)通的采用AMD CPU的新型結(jié)構(gòu)。這樣就造成了現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)不統(tǒng)一，故有必要對(duì)不同年代的機(jī)車遙控產(chǎn)品進(jìn)行歸納和整理，使現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員能夠更加方便地對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)。

1 三代車載設(shè)備的硬件結(jié)構(gòu)

駝峰無(wú)線機(jī)車遙控系統(tǒng)的車載設(shè)備從硬件結(jié)構(gòu)上可以分為3代。

第1代:邏輯電路階段。每一個(gè)具備單獨(dú)功能的板件都由邏輯電路搭建，系統(tǒng)軟件使用匯編語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，調(diào)試起來(lái)費(fèi)時(shí)費(fèi)力。這個(gè)階段主要是在上世紀(jì)80年代，目前這種設(shè)備在全國(guó)編組站已經(jīng)絕跡，也就不需要進(jìn)行維修了。

第2代:微型計(jì)算機(jī)控制階段。系統(tǒng)的控制計(jì)算機(jī)引入了在航空航天領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用的VME總線工業(yè)控制機(jī)，使用 VME總線V40 CPU板(VME5086)。系統(tǒng)利用單高歐式卡的16位VME總線規(guī)范，采用標(biāo)準(zhǔn)的96針DIN416/IEC602-3連接器，提高了系統(tǒng)的可靠性。系統(tǒng)需要的硬件條件，如串口通信、脈沖計(jì)數(shù)、開(kāi)入開(kāi)出等都可以通過(guò)加載擴(kuò)展板來(lái)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)的主機(jī)箱采用雙層3U的結(jié)構(gòu)，分為上下2層，上層為電臺(tái)和電源層，下層為主機(jī)層。車載主機(jī)箱的尺寸為530 mm(長(zhǎng)) ×330 mm(寬) ×300 mm(高)。上層有通信電臺(tái)、轉(zhuǎn)換電源板、電臺(tái)電源板;下層有CPU板、計(jì)數(shù)板 (JSB)、開(kāi)入板 (KRB)、開(kāi)出板 (KCB)、串口板 (COM)、主機(jī)電源板(ZJPW)、測(cè)速板 (CSB)、接口電源板 (DYB)、繼電器板1(J1B)、繼電器板2(J2B)等。系統(tǒng)搭載MS-DOS操作系統(tǒng)，采用C/C++作為主要編程語(yǔ)言，極大地提高了開(kāi)發(fā)效率和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。系統(tǒng)控制程序最后固化在EPROM中。遙控車載顯示器上的速度顯示采用數(shù)碼管邏輯電路，其余如信號(hào)顯示、遙控狀態(tài)、手柄狀態(tài)、制動(dòng)等級(jí)等信息則采用指示燈表示，設(shè)備比較笨重。這個(gè)產(chǎn)品主要應(yīng)用在上世紀(jì)90年代末期和本世紀(jì)初。

第3代:集成計(jì)算機(jī)控制階段?；贏MD80188ER CPU的雙高AT96總線模板的CPU板，將眾多系統(tǒng)使用的硬件資源集成在了一塊板子上，真正成為一塊集成板。系統(tǒng)控制主機(jī)箱采用6U結(jié)構(gòu)，整個(gè)機(jī)車遙控機(jī)箱只有電臺(tái)板、轉(zhuǎn)換電源板、接口電源板、檢測(cè)控制板，共4塊板件。主機(jī)箱尺寸為 300 mm(長(zhǎng)) ×240 mm(寬) ×295 mm(高)。CPU板集成了16路I/O，可以用作輸出和讀回。系統(tǒng)上傳和下載程序使用串口連接到終端計(jì)算機(jī)，通過(guò)終端軟件進(jìn)行上傳和下載。CPU板內(nèi)系統(tǒng)為KTDOS 2.20(與MSDOS 3.3完全兼容)，硬件資源包含串口、計(jì)數(shù)接口、語(yǔ)音接口、看門狗等功能?？梢哉f(shuō)，機(jī)車遙控在這塊CPU板的配合下，技術(shù)上提高了一大步。

車載顯示器采用帶彩色液晶顯示屏的小型結(jié)構(gòu)，尺寸也從 2代的 480 mm(長(zhǎng)) ×140 mm(寬) ×100 mm(高)，降到了275 mm×90 mm×125 mm。車載顯示器提供豐富的人機(jī)界面，方便了司機(jī)使用。地面設(shè)備和駝峰自動(dòng)化系統(tǒng)相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)3～12 km/h自由調(diào)速，給車務(wù)人員提供了方便。車載設(shè)備面板指示燈能夠指示設(shè)備的一些運(yùn)行狀態(tài)，方便了現(xiàn)場(chǎng)維修人員處理故障。

2 三代車載設(shè)備的特點(diǎn)和使用情況

2.1 特點(diǎn)

第1代:設(shè)備笨重，不方便維護(hù)。

第2代:設(shè)備維護(hù)相比第一代方便了許多，設(shè)備也小型化了許多。但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)還比較復(fù)雜，處理故障不夠方便。出現(xiàn)一個(gè)故障，需要把可能出現(xiàn)這個(gè)故障的相關(guān)設(shè)備都檢查一遍才能判斷故障點(diǎn)。設(shè)備接插件在機(jī)車長(zhǎng)時(shí)間的震動(dòng)下也會(huì)變得不穩(wěn)定。

第3代:設(shè)備小型化、維護(hù)方便，故障處理思路清晰，現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)方便，設(shè)備穩(wěn)定性有大幅提高，在現(xiàn)場(chǎng)得到了廣泛應(yīng)用，得到了現(xiàn)場(chǎng)使用單位、維護(hù)單位的一致好評(píng)。

2.2 使用情況

第一代已經(jīng)不再使用;第二代應(yīng)用在濟(jì)南西上行場(chǎng)、濟(jì)南西下行場(chǎng)、衡陽(yáng)北站;第三代目前應(yīng)用在喬司編組站，昆明東、株洲北 (上行)、洪塘鄉(xiāng)、徐州北 (上行)、豐臺(tái)西 (下行)、哈爾濱南(上行)、哈爾濱南 (下行)、新豐鎮(zhèn) (上行)、新豐鎮(zhèn) (下行)、柳州南，豐臺(tái)西 (上行)、安康東、鄭州北 (下行)、寶雞東、株洲北 (下行)、襄樊北編組站、石家莊南站 (新)、懷化南等編組站。

目前全國(guó)正在使用無(wú)線機(jī)車遙控設(shè)備的有20余個(gè)路網(wǎng)性編組站。其中采用第3代硬件結(jié)構(gòu)的設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)使用情況最穩(wěn)定。

3 車載設(shè)備的常見(jiàn)故障及其判斷方法

3.1 制動(dòng)控制機(jī)換向閥及制動(dòng)機(jī)控制箱故障

使用遙控控車時(shí)，司機(jī)進(jìn)行小閘制動(dòng)即可切除遙控，此時(shí)就是切斷了遙控?fù)Q向閥內(nèi)的氣動(dòng)接點(diǎn)。由于氣動(dòng)接點(diǎn)動(dòng)作頻繁，并且機(jī)車內(nèi)部氣路濕氣等原因，氣動(dòng)接點(diǎn)容易損壞，造成遙控狀態(tài)不能被切除或者不能進(jìn)入遙控狀態(tài)。遙控的建立原理圖如圖1所示。

正常情況下，氣動(dòng)接點(diǎn)XA處在導(dǎo)通狀態(tài)，按壓自復(fù)式遙控按鈕YKA使繼電器YKJ得電吸起，通過(guò)YKJ的一組接點(diǎn)形成自保電路。如果氣動(dòng)接點(diǎn)XA處在常斷狀態(tài)就會(huì)影響自保電路的形成，導(dǎo)致不能進(jìn)入遙控。如果氣動(dòng)接點(diǎn)XA處在常通狀態(tài)就會(huì)影響小閘切除遙控的功能，導(dǎo)致不能切除遙控。換向閥故障處理流程圖如圖2所示。

圖1 遙控建立原理圖

圖2 換向閥故障處理流程圖

機(jī)車制動(dòng)控制箱是機(jī)車遙控的制動(dòng)裝置，內(nèi)部有3個(gè)電磁閥可以產(chǎn)生七級(jí)制動(dòng)壓力，每級(jí)制動(dòng)壓力的大小調(diào)整在0.7～0.9 kPa。機(jī)車遙控制動(dòng)控制箱故障處理流程圖見(jiàn)圖3。

3.2 查詢器系統(tǒng)故障

機(jī)車查詢器采用CXZ-97型新型查詢器系統(tǒng)，主要包括查詢器主機(jī)和查詢器。有以下幾個(gè)常見(jiàn)故障:①機(jī)車不能正常接收股道號(hào);②遙控車載顯示器報(bào)點(diǎn)式故障;③接收應(yīng)答器時(shí)有時(shí)無(wú)。

機(jī)車不能正常接收股道號(hào)主要是查詢器主機(jī)或者查詢器天線故障，需要進(jìn)行更換;遙控顯示器報(bào)點(diǎn)式故障主要是查詢器主機(jī)和遙控車載主機(jī)之間的通信中斷造成，需要對(duì)查詢器主機(jī)和機(jī)車遙控主機(jī)以及二者之間的通信電纜進(jìn)行檢查;應(yīng)答器時(shí)有時(shí)無(wú)，主要是由于查詢器安裝位置有偏差、查詢器主機(jī)發(fā)送功率不足引起。查詢器應(yīng)該安裝在機(jī)車底部?jī)蓚?cè)輪對(duì)之間的中軸線位置，現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)應(yīng)確保其與中心位置偏差小于10 mm。查詢器系統(tǒng)故障處理流程圖見(jiàn)圖4。

3.3 機(jī)車電臺(tái)信號(hào)故障

遙控車載電臺(tái)天線采用吸盤天線，其天線桿在現(xiàn)場(chǎng)使用過(guò)程中容易脫落，造成接收信號(hào)不穩(wěn)定。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)該定期檢查天線狀態(tài)，確保其不受損。個(gè)別機(jī)車也發(fā)生過(guò)機(jī)車電臺(tái)損壞造成接收信號(hào)不穩(wěn)定的故障。電臺(tái)部分故障處理流程圖見(jiàn)圖5。

3.4 接口箱內(nèi)繼電器故障

遙控接口箱內(nèi)采用24V歐姆龍繼電器，每個(gè)繼電器有3組接點(diǎn)，各有不同的用途。由于遙控接口箱的接線端子是機(jī)務(wù)和電務(wù)的分界，因此故障必須確認(rèn)到接口箱接線端子上。首先，按照繼電器狀態(tài)和輸出條件的對(duì)照關(guān)系檢查輸出條件;然后，檢查主機(jī)箱輸出條件和接口箱內(nèi)繼電器吸起關(guān)系。接口部分的故障應(yīng)按照 (接口箱端子→接口箱繼電器→繼電器板→開(kāi)出板)順序依次進(jìn)行檢查。機(jī)車控制狀態(tài)和繼電器的對(duì)應(yīng)關(guān)系:后退→1JF↑，2JF↓，3JF↑，5JF—8JF↓;前進(jìn)→1JF↓，2JF↑，3JF↑，5JF—8JF↓;前進(jìn)1位→2JF↑，3JF↑，5JF↑，1JF↓，6JF—8JF↓;前進(jìn)保位→2JF↑，3JF↑，5JF↑，6JF↑，8JF↑，1JF↓，7JF↓;前進(jìn)升位→2JF↑，3JF↑，5JF—8JF↑，1JF↓;制動(dòng)1→ZDJF1↑;制動(dòng)2→ZDJF2↑;制動(dòng)4→ZDJF3↑。

3.5 速度傳感器故障

機(jī)車遙控的速度采集采用雙通道，起到互為校驗(yàn)的作用。第2代遙控車載速度信號(hào)主要是通過(guò)測(cè)速板輸入到計(jì)數(shù)板中。測(cè)速板的指示燈含義:L1為總柴油機(jī)轉(zhuǎn)速總表示;L2、V1為一路機(jī)車速度表示;L3、V2為二路機(jī)車速度表示;L4、N1為一路柴油機(jī)轉(zhuǎn)速總表示;L5、N2為二路柴油機(jī)轉(zhuǎn)速總表示;L6、N3為三路柴油機(jī)轉(zhuǎn)速總表示。測(cè)速燈不亮說(shuō)明速度信號(hào)沒(méi)有進(jìn)入主機(jī)，檢查速度傳感器及其接線。速度線纜故障主要發(fā)生在機(jī)車換裝時(shí)。速度傳感器故障處理流程圖見(jiàn)圖6。

圖5 電臺(tái)部分故障處理流程圖

圖6 速度傳感器故障處理流程圖

3.6 機(jī)車遙控車載顯示器故障

機(jī)車顯示器常見(jiàn)故障表現(xiàn)為:顯示器不能正常顯示，沒(méi)有語(yǔ)音，信號(hào)燈不顯示，顯示器白屏。顯示器故障處理流程圖見(jiàn)圖7。

3.7 顯示器語(yǔ)音報(bào)警

顯示器上顯示注意時(shí)，會(huì)進(jìn)行語(yǔ)音提示。顯示器顯示的注意和語(yǔ)音提示對(duì)應(yīng)關(guān)系如下。

注意1:點(diǎn)式通信故障表示機(jī)車遙控主機(jī)與應(yīng)答器主機(jī)通信故障。

注意2:測(cè)速故障表示速度信號(hào)故障。

注意3:制動(dòng)報(bào)警表示制動(dòng)控制故障。

注意4:牽引報(bào)警表示牽引控制故障。

注意5:過(guò)載報(bào)警表示牽引過(guò)載。

3.8 故障判斷原則

遙控車載設(shè)備的故障判斷應(yīng)該依照從外到內(nèi)的原則。先確認(rèn)外部故障，再確認(rèn)內(nèi)部故障。然后檢查設(shè)備各部分連接線是否正常，查詢器主機(jī)和查詢器、遙控主機(jī)之間連接是否正常，車載主機(jī)到接口箱、查詢器主機(jī)、電臺(tái)天線、顯示器各部分連接線是否正常。再對(duì)設(shè)備各部分工作電壓進(jìn)行測(cè)量。設(shè)備有可能是幾個(gè)故障同時(shí)發(fā)生，這種情況下要沉著冷靜，一個(gè)一個(gè)處理，避免故障之間互相干擾，影響判斷。判斷出故障設(shè)備后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更換。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)車遙控車載設(shè)備也有了很大的進(jìn)步。設(shè)備的穩(wěn)定性、抗干擾能力都有了很大提高。在堅(jiān)持采用安全電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，采用新型的、可靠的硬件結(jié)構(gòu)必將提高車載設(shè)備的應(yīng)用水平。

希望通過(guò)努力，能使其更好地服務(wù)于現(xiàn)場(chǎng)，并發(fā)揮更大的作用。

［1］ VME5000系列工業(yè)控制機(jī)系統(tǒng)ⅡV40 CPU板(VME5086)使用說(shuō)明書(shū)．康拓工控，1995．

［2］ 林通源．TY5駝峰無(wú)線機(jī)車遙控技術(shù)手冊(cè)．2008．