企業(yè)無線調(diào)車設(shè)備機(jī)車控制器故障報(bào)警現(xiàn)象的分析與解決

于曉溪 張景君

（山東鋼鐵股份有限公司濟(jì)南分公司物流管理中心 山東濟(jì)南 250101）

鐵路平面無線調(diào)車設(shè)備在大型企業(yè)內(nèi)部的鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)已廣泛使用，鐵路平面無線調(diào)系統(tǒng)主要有機(jī)車控制器、調(diào)車員信號(hào)手持電臺(tái)、聯(lián)接員信號(hào)手持電臺(tái)和無線區(qū)調(diào)臺(tái)組成。鐵道部規(guī)定，鐵路平面無線調(diào)車設(shè)備的調(diào)車作業(yè)方式主要是以“信號(hào)為主，語音為輔”的原則。其基本工作原理是當(dāng)調(diào)車人員使用調(diào)車專用手持臺(tái)分別按發(fā)“紅、黃、綠”等調(diào)車信號(hào)，通過無線方式發(fā)射，機(jī)車控制器接收調(diào)車人員發(fā)送的編碼信息后，通過譯碼電路譯出相應(yīng)的“紅、黃、綠”三色信號(hào)指令并用色燈顯示，并同時(shí)有對應(yīng)的“紅燈、黃燈、綠燈、連掛、推進(jìn)”等語音發(fā)出回饋到調(diào)車人員手臺(tái)上，進(jìn)一步提醒調(diào)乘人員確認(rèn)打出的信號(hào)是否被接收解調(diào)和顯示。機(jī)車司機(jī)根據(jù)機(jī)控器信號(hào)顯示和語音提示操作機(jī)車行車作業(yè)。

無線調(diào)車設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中，最常見也是最難解決的就是機(jī)車控制器故障報(bào)警難題，許多因素都會(huì)導(dǎo)致機(jī)車控制器故障報(bào)警的發(fā)生。按規(guī)定當(dāng)機(jī)車控制器故障報(bào)警時(shí)，機(jī)車司機(jī)需停車確認(rèn)原因后，方可行車，因此，如果機(jī)車控制器故障報(bào)警幾率較高時(shí)，將影響鐵路運(yùn)輸效率和安全。

鐵路平面無線調(diào)車設(shè)備在設(shè)計(jì)時(shí)為了最大限度保證調(diào)車作業(yè)的安全性，在信號(hào)色燈顯示電路上采取的是“紅燈”停車信號(hào)為收信自保設(shè)計(jì)，即只要收到紅燈指令后就一直保持不變，只有收到下一個(gè)指令信息時(shí)才改變；而“綠燈”行車信號(hào)在收到綠燈行車指令并顯示綠燈后，只有在一定間隔內(nèi)連續(xù)不斷的收到綠燈自檢信號(hào)后，才能保持不變，即為“發(fā)信自?！?。這是無線調(diào)車設(shè)備為了保障調(diào)車作業(yè)行車安全，具有的綠燈故障導(dǎo)向安全特性；這一功能的設(shè)計(jì)要求是當(dāng)調(diào)車員手持機(jī)發(fā)送綠燈行車指令后，其調(diào)車員手持機(jī)每間隔3～5s（具體時(shí)間因機(jī)型不同有所差別）自動(dòng)發(fā)射一個(gè)綠燈自檢信號(hào)，機(jī)車控制器只有連續(xù)接收到此信號(hào)才能一直保持綠燈狀態(tài)，當(dāng)不能接收到自檢信號(hào)時(shí)，將發(fā)出語音“注意、注意”，當(dāng)連續(xù)無法收到自檢信號(hào)時(shí)，將發(fā)出語音“故障停車”，同時(shí)機(jī)車控制器報(bào)警紅燈點(diǎn)亮。這一設(shè)計(jì)主要是考慮到如果調(diào)車員手持臺(tái)出現(xiàn)故障時(shí)的安全導(dǎo)向作用，可最大限度的保障行車安全。這也是調(diào)車人員常常反應(yīng)的“掉信號(hào)”現(xiàn)象。

無線調(diào)車設(shè)備在使用中常出現(xiàn)的故障報(bào)警現(xiàn)象即“丟信號(hào)”的原因雖然是多方面的，但可確認(rèn)的一點(diǎn)是因?yàn)闄C(jī)車控制器無法連續(xù)收到檢測信號(hào)引發(fā)的。只要認(rèn)真分析就可得到很好的解決。

1 當(dāng)調(diào)車員手持臺(tái)自檢信號(hào)被阻斷或干擾時(shí)導(dǎo)致機(jī)車控制器故障報(bào)警現(xiàn)象

當(dāng)調(diào)車人員與機(jī)車之間存有大型建筑物如煉鐵高爐等或受強(qiáng)電磁干擾時(shí)，由于無線電波是直線傳播，400MHz頻段的穿透能力比較弱，其調(diào)車自檢信號(hào)被屏蔽或衰減嚴(yán)重時(shí)，機(jī)車控制器無法正常收到檢測信號(hào)將故障報(bào)警。這類現(xiàn)象常出現(xiàn)在推進(jìn)作業(yè)車輛多，彎道大且高大建筑物多的作業(yè)環(huán)境。這類情況在作業(yè)時(shí)最好在車列的中部增設(shè)一名調(diào)車人員，一般可以解決。另一種方案是列車經(jīng)過這一區(qū)域時(shí)，調(diào)車員通過調(diào)度樓的信號(hào)員中轉(zhuǎn)通話再與機(jī)車司機(jī)通話確認(rèn)的方式指揮作業(yè)也可很好的解決，消除信號(hào)中斷的行車隱患。但要求調(diào)度員與調(diào)車員時(shí)刻保持通話狀態(tài)以保障行車安全。

2 在調(diào)車作業(yè)過程中調(diào)車員手臺(tái)自檢信號(hào)被壓制現(xiàn)象引發(fā)的故障報(bào)警

現(xiàn)在的調(diào)車作業(yè)呼喚應(yīng)答比較頻繁，當(dāng)調(diào)車手持臺(tái)在綠燈狀態(tài)時(shí)頻繁通話，就可能與自檢信號(hào)相互抑制，而導(dǎo)致自檢信號(hào)和語音通話無法同時(shí)發(fā)出，從而引發(fā)故障報(bào)警和語音中斷。如圖1所示。

圖1 信號(hào)傳輸中的故障導(dǎo)向報(bào)警時(shí)間示意圖

下面以TWD-3型為例說明，機(jī)車控制器信號(hào)顯示從上到下依次為：A故障報(bào)警紅燈、B調(diào)車員停車紅燈、C黃色減速（車距燈）、D調(diào)車員行車綠燈。當(dāng)調(diào)車員手持臺(tái)打出綠燈后，調(diào)車員手持機(jī)每隔1.5s自動(dòng)發(fā)出檢測信號(hào)，當(dāng)機(jī)車控制器在3～5s的間隔內(nèi)檢測不到綠燈自檢信號(hào)后，將發(fā)出故障報(bào)警語音提示并轉(zhuǎn)為故障報(bào)警紅燈。當(dāng)機(jī)車控制器在綠燈的狀態(tài)下，此信道上有語音通話時(shí)，如調(diào)乘人員與調(diào)度員、調(diào)乘人員與信號(hào)員，包括調(diào)車員與司機(jī)通話時(shí)，理論上最大只能控制小于3s內(nèi)，只能在檢測信號(hào)剩余時(shí)間內(nèi)通話。即使通話時(shí)間很短，但可能正好處在發(fā)射綠燈檢測信號(hào)的時(shí)刻，也會(huì)干擾抑制綠燈檢測信號(hào)不能發(fā)出，而引發(fā)故障報(bào)警。

但這并不是設(shè)備本身故障，在信道上無語音講話空閑時(shí)，只要調(diào)車員再打出一次綠燈信號(hào)，可恢復(fù)正常。因此，建議調(diào)乘人員要盡量減少和縮短通話時(shí)間。

3 因通信盲區(qū)存在電磁波被屏蔽無法保持穩(wěn)定的通信鏈導(dǎo)致故障報(bào)警現(xiàn)象

當(dāng)機(jī)車和調(diào)車員處在通信盲區(qū)時(shí)，無線電波被屏蔽，難于有效保持自檢信號(hào)的數(shù)據(jù)鏈，無法保障可靠的通信質(zhì)量，將導(dǎo)致機(jī)車控制器發(fā)出故障報(bào)警現(xiàn)象。這類情況在高爐區(qū)及密集高大建筑物區(qū)域時(shí)，常常會(huì)出現(xiàn)這類情況。由于煉鐵高爐區(qū)大型金屬框架物較多，對電磁波吸收和散射比較嚴(yán)重，當(dāng)機(jī)車運(yùn)行到其附近時(shí)，由于車載天線和調(diào)車員手持臺(tái)發(fā)射的電磁波被散射和吸收，當(dāng)機(jī)車控制器接收不到調(diào)車員手持臺(tái)發(fā)射的自檢信號(hào)時(shí)，其安全導(dǎo)向系統(tǒng)會(huì)發(fā)出故障報(bào)警信號(hào)。

這類情況以前牽引的鐵水包比較少（3～6臺(tái)）時(shí)，出現(xiàn)的幾率較少，隨著現(xiàn)在牽引量的增加，現(xiàn)在一般到十幾臺(tái)鐵水包左右，距離增加（雖然距離不算大，但在高爐區(qū)電磁波衰減較嚴(yán)重），出現(xiàn)的上述情況就較多。遇到這種情況時(shí)，與調(diào)車員和機(jī)車所處的位置至關(guān)重要，當(dāng)調(diào)車員和機(jī)車靠近大型框架很近，出現(xiàn)這類情況，可能移動(dòng)1 m或2 m后就可能恢復(fù)正常。這時(shí)調(diào)車員只要再按一下綠色信號(hào)鍵，信號(hào)就恢復(fù)正常不需停車，這需要調(diào)車員和司機(jī)相互了解其工作環(huán)境和約定，并不是真正出現(xiàn)設(shè)備故障。

如果對調(diào)車作業(yè)要求比較高，就需要在高爐的出鐵廠房內(nèi)敷設(shè)泄漏通信電纜，并在廠房外部設(shè)置安裝一臺(tái)定向同頻放大器，通過調(diào)整放大增益和天線輻射方向來傳輸信號(hào)，可徹底解決此類故障。

4 機(jī)車推進(jìn)作業(yè)車列數(shù)量太多致使調(diào)車通信距離達(dá)到極限出現(xiàn)的報(bào)警現(xiàn)象

無線電設(shè)備的通信距離，一般是按平原開闊地或海平面的最佳狀況測算的。我們使用的調(diào)車員手持臺(tái)的發(fā)射功率按國家標(biāo)準(zhǔn)一般定在3～5W左右。按最佳測算距離為3km，這也只是進(jìn)行簡單的通話，噪音已比較嚴(yán)重，傳輸調(diào)車信號(hào)時(shí)，衰減就更為嚴(yán)重。對鋼鐵企業(yè)來說，能夠保證質(zhì)量的通話距離在1公里左右，受實(shí)際環(huán)境制約比較大，不能以最佳通話距離來衡量。以每列機(jī)車推進(jìn)60輛計(jì)算，如調(diào)車員在最前方作業(yè)時(shí)，距離機(jī)車距離已有800m左右，在這個(gè)距離信號(hào)衰減較嚴(yán)重，電磁波場強(qiáng)已很小，受電磁環(huán)境和工作環(huán)境的限制，無法保證安全。因此，當(dāng)機(jī)車推進(jìn)五十個(gè)車輛作業(yè)時(shí)，如一個(gè)調(diào)車人員在前面指揮作業(yè)，出現(xiàn)遠(yuǎn)距離報(bào)警的幾率就大大增加。因此，建議使用單位結(jié)合自己的實(shí)際情況制定一個(gè)比較合理的調(diào)車作業(yè)行車規(guī)定。

5 機(jī)車控制器系統(tǒng)本身出現(xiàn)接收故障將導(dǎo)致系統(tǒng)報(bào)警現(xiàn)象

前面幾項(xiàng)都是外因引發(fā)的機(jī)控器故障報(bào)警現(xiàn)象，在無線調(diào)車設(shè)備應(yīng)用中因機(jī)控器本身原因引起的故障報(bào)警現(xiàn)象也比較常見。

5.1 機(jī)車控制器天線接收效果差引起的故障報(bào)警現(xiàn)象

機(jī)車控制器的天線現(xiàn)在都選用吸盤式的全向高增益天線，吸附在機(jī)車頂端。在冶金企業(yè)，環(huán)境相對比較差，鐵磁性礦粉比較多，長時(shí)間使用會(huì)吸附許多鐵粉，天線的中心諧振頻率會(huì)產(chǎn)生偏移，影響接收增益，效果變差，接收距離縮短，當(dāng)距離較遠(yuǎn)時(shí)，容易出現(xiàn)故障報(bào)警現(xiàn)象。因此需要檢修維護(hù)人員定期對接收天線、底座和接口進(jìn)行清理，保障接收效果。另一個(gè)原因是，許多廠礦的機(jī)車定期輪換區(qū)域作業(yè)，在更換機(jī)車控制器時(shí)，車載天線沒有隨著更換，因頻道頻率與機(jī)車天線不匹配，導(dǎo)致接收效果變差，產(chǎn)生的故障報(bào)警。這一情況通過測試天線的駐波比的數(shù)值，選擇更換匹配的天線就可解決此類故障。

5.2 機(jī)控器主控板CPU程序異常引起的故障

機(jī)控器的故障報(bào)警是由其單片機(jī)微處理程序檢測的，當(dāng)程序出現(xiàn)異常時(shí)會(huì)導(dǎo)致故障報(bào)警現(xiàn)象。引發(fā)程序異常的原因一是在機(jī)車啟動(dòng)時(shí)，發(fā)電機(jī)會(huì)產(chǎn)生大量的諧波干擾，如果脈沖強(qiáng)度過大將導(dǎo)致程序損壞；二是機(jī)車車體漏電電壓過高對CPU損壞，這些都會(huì)引發(fā)故障報(bào)警。比較簡單有效的解決方法是，在機(jī)車啟動(dòng)時(shí)關(guān)閉機(jī)車控制器，機(jī)車運(yùn)轉(zhuǎn)正常時(shí)，再開啟無線設(shè)備；還有就是在安裝機(jī)車控制器和天線時(shí)做到絕緣處理盡量減少機(jī)車車體漏電對無線設(shè)備的影響。

5.3 機(jī)控器接收主機(jī)芯靈敏度差和調(diào)車員手持臺(tái)技術(shù)參數(shù)下降導(dǎo)致的故障報(bào)警現(xiàn)象

機(jī)車控制器一般都是隨機(jī)車不間斷運(yùn)行，受周圍工作環(huán)境和溫度的影響，中心頻點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生偏移，隨著電子元器件的老化接收靈敏度也會(huì)不斷下降，當(dāng)調(diào)車員手持臺(tái)與機(jī)車距離較遠(yuǎn)時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)故障報(bào)警現(xiàn)象。這就要求檢修維護(hù)人員，定期對設(shè)備靈敏度進(jìn)行檢測，對頻偏進(jìn)行調(diào)整，保障設(shè)備正常運(yùn)行。

還有一個(gè)因素就是調(diào)車員手持臺(tái)的技術(shù)參數(shù)變化導(dǎo)致的機(jī)車控制器故障報(bào)警現(xiàn)象。調(diào)車員手持臺(tái)在長期使用中其技術(shù)參數(shù)如發(fā)射功率器件老化，引起的發(fā)功率減??；另一個(gè)主要原因是調(diào)車信令板調(diào)制的信令比的降低，導(dǎo)致在機(jī)車控制器的接收端，難于正確識(shí)別檢測脈沖導(dǎo)致故障報(bào)警。為了保障自檢信號(hào)的正常，需要定期對手持臺(tái)的發(fā)射功率和脈沖幅度進(jìn)行調(diào)整。發(fā)射功率的調(diào)整用對應(yīng)的調(diào)試軟件就可完成，比較簡單。信令板信令強(qiáng)度的調(diào)整，需要調(diào)制解調(diào)器和示波器。示波器直觀的顯示波形大小，比較方便，調(diào)整后最好在屏蔽室內(nèi)運(yùn)行半個(gè)小時(shí)，達(dá)到穩(wěn)定的效果。

6 鐵路平面無線調(diào)車設(shè)備在使用中須注意的事項(xiàng)

1）調(diào)乘人員應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行“信號(hào)為主，語音為輔”的原則，在行車過程中盡量不用語音或少用語音通話，來保障調(diào)車信令的正常發(fā)出，從而保障行車安全。

如在行車過程中必須使用語音通話時(shí)，一句話要盡量縮短在5 s的半周期內(nèi)，發(fā)信鍵要快速松開，以減少故障報(bào)警和語音中斷的幾率。

2）當(dāng)機(jī)車控制器出現(xiàn)異常故障報(bào)警時(shí)，調(diào)乘人員之間要及時(shí)相互聯(lián)系確認(rèn)，確認(rèn)正常時(shí)，調(diào)車人員應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充行車信號(hào)，當(dāng)聯(lián)系不到對方或出現(xiàn)異常情況，要緊急停車，預(yù)防事故的發(fā)生。

3）當(dāng)機(jī)車或調(diào)車人員運(yùn)行在高爐區(qū)和高大建筑物附近時(shí)，可能出現(xiàn)無線信號(hào)屏蔽現(xiàn)象，這時(shí)機(jī)車控制器和調(diào)車員手持機(jī)可能出現(xiàn)故障報(bào)警，但這并不是設(shè)備故障，由環(huán)境因素引起，當(dāng)機(jī)車行到這一區(qū)域時(shí)，調(diào)乘人員要提高警惕性，做到提前預(yù)測，用語音聯(lián)系或變更“燈、旗”等調(diào)車作業(yè)方式，確保行車安全。

4）調(diào)車員手持機(jī)在使用中要注意防護(hù)，由于無線調(diào)車新號(hào)是垂直極化波，手持機(jī)要盡量垂直使用，天線要保持完好，避免碰撞并要防水、防塵。

7 鐵路平面無線調(diào)車設(shè)備發(fā)展方向

數(shù)字無線調(diào)車設(shè)備是鐵路無線調(diào)車設(shè)備的發(fā)展方向，數(shù)字設(shè)備具有通話清晰抗干擾能力強(qiáng)，信道帶寬窄，信令設(shè)置方便，編碼糾錯(cuò)能力強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)頻分復(fù)用等特點(diǎn)。缺點(diǎn)是進(jìn)口設(shè)備價(jià)格高，國產(chǎn)設(shè)備技術(shù)不太成熟，且數(shù)字臺(tái)之間還沒有統(tǒng)一的編碼標(biāo)準(zhǔn)，不同品牌之間難于互通。相信隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字無線調(diào)車設(shè)備將會(huì)被廣泛的應(yīng)用在無線調(diào)車設(shè)備領(lǐng)域。

［1］俞安如主編.無線電話機(jī)原理·使用·維修.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1990.

［2］William.C.Y.Lee.賈玉濤等譯.移動(dòng)通信設(shè)計(jì)基礎(chǔ).人民交通出版社，1990.

［3］蔣笑冰等主編.鐵路通信新技術(shù).北京：中國鐵道出版社，2006.