淺析列車測(cè)速設(shè)備工作原理與維護(hù)
2015-04-29 00:00:00李偉
【摘 要】隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，城市人口和機(jī)動(dòng)車的快速增加已大大超過(guò)城市交通基礎(chǔ)設(shè)施的最大承受能力，城市交通問(wèn)題已經(jīng)嚴(yán)重影響城市功能的發(fā)揮和城市的可持續(xù)發(fā)展。本文針對(duì)軌道交通地鐵車載信號(hào)的速度傳感器問(wèn)題進(jìn)行分析，希望可以對(duì)故障維修會(huì)有所幫助。
【關(guān)鍵詞】速度傳感器；加速度計(jì)；故障維修；定期維修；測(cè)速
1.西安地鐵速度傳感器
1.1安裝與結(jié)構(gòu)
列車每端，安裝兩個(gè)速度傳感器，分別安裝在不同側(cè)不同的的非動(dòng)力制動(dòng)軸上（左一右四）。一個(gè)項(xiàng)目中所有列車的速度傳感器應(yīng)安裝在帶司機(jī)室車廂并采用同一安裝結(jié)構(gòu)。但兩者采用獨(dú)立的方法測(cè)量列車的位移和速度。即使其中一個(gè)速度傳感器失效但其它車載部件工作正常時(shí)，CC將繼續(xù)正常工作。
1.2工作原理
西安地鐵選用的速度傳感器是6通道、90度相移的DF16電光速度傳感器。六個(gè)通道等間隔的分布在一個(gè)圓形的傳感器基座上。標(biāo)記每一個(gè)通道，從頂部順時(shí)針數(shù)，并將六個(gè)通道分為三組，為通道1和通道2（有90度的相移），其次是通道3和4及5和6。通道2和3沒(méi)有關(guān)系，通道4和5或通道6和1也沒(méi)有關(guān)系。CC采用3取2的結(jié)構(gòu)，如果供電板1失效（相當(dāng)于ACSDV2和ACSDV3），在Tach1， Acc A， AccB和 ATP1的一對(duì)通道將失去它們的電源，然后CC變成2取2的結(jié)構(gòu)，但是圖中未涂紅的ATP2和ATP3仍然能收到測(cè)距數(shù)據(jù)，CC功能不會(huì)受到失去數(shù)據(jù)來(lái)源的危害。
1.3速度傳感器的常見(jiàn)故障與維護(hù)
維修速度傳感器時(shí)所使用的工器具有：JZ-1轉(zhuǎn)速校驗(yàn)臺(tái)、數(shù)字萬(wàn)用表、示波器。
1.3.1故障維修流程
（1）舌軸斷，軸卡死。原因是：
1）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)同軸度差或長(zhǎng)期磨損，疲勞損壞，處理方法是更換舌軸并調(diào)整軸箱蓋與驅(qū)動(dòng)法蘭盤的同軸度，新的舌軸上須加適量的潤(rùn)滑油脂。
2）檢查舌軸長(zhǎng)度是否與車型相匹配，更換軸長(zhǎng)合適的DF16傳感器。
（2）信號(hào)輸出狀態(tài)始終為高或低，原因是光電模塊損壞。處理方法是打開(kāi)后蓋，更換模塊并重新測(cè)試。
（3）通電后，發(fā)現(xiàn)過(guò)流或短路。原因是有超過(guò)正常供電電壓輸入，引起模塊短路損壞，處理方法是，并更換模塊并重新測(cè)試。
（4）16芯插頭損壞，原因是插頭外部受力。處理方法：更換帶內(nèi)配線的16芯插頭。
（5）傳感器外配線斷，原因是電纜固定不當(dāng)，在機(jī)車運(yùn)行過(guò)程中受到外力拉扯或電纜彎曲半徑太小造成疲勞損壞，處理方法是更換新的外配線。
（6）速度忽高忽低，甚至突然為零。原因分析：傳感器插頭沒(méi)有擰緊，或傳感器插頭受外力沖擊而損壞，從而引起接觸不良。處理方法：清潔插座和插針接觸面，擰緊導(dǎo)線插頭，或更換插頭。
（7）掉速，即顯示速度比正常值要偏低，但誤差不大。將傳感器放在校驗(yàn)臺(tái)上測(cè)試，進(jìn)行脈沖數(shù)測(cè)試，脈沖數(shù)低于正常值；或用示波器觀察，脈沖有閃爍現(xiàn)象，此故障原因是傳感器腔內(nèi)有油或灰塵堵住了光柵槽。處理方法：打開(kāi)傳感器，用干凈的軟布將腔體和光柵擦拭干凈。
1.3.2故障維修工作注意事項(xiàng)
（1）傳感器工作電源DC12～30V，不允許直接接機(jī)車蓄電池。
（2）直接引出電纜最小彎曲半徑不得小于165mm，否則會(huì)引起電纜損壞。
（3）傳感器安裝在機(jī)車軸箱蓋上，把軸箱端蓋面清潔干凈，確保安裝面平整。
（4）接線檢查：a、仔細(xì)核對(duì)接線圖（表），確保接線正確。b、機(jī)車靜止?fàn)顟B(tài)下，聯(lián)接電連接器，加上工作電源，傳感器未裝入軸箱蓋前，轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器方軸，觀察測(cè)速系統(tǒng)信號(hào)輸出，若有相應(yīng)輸出，說(shuō)明傳感器接線正確。
2.加速度計(jì)的安裝結(jié)構(gòu)與工作原理
2.1安裝與結(jié)構(gòu)
每個(gè)CC設(shè)置4個(gè)加速度計(jì)，包括兩個(gè)數(shù)字型，兩個(gè)模擬型，安裝在CC機(jī)柜底部。這兩套設(shè)備互為冗余，用于提高系統(tǒng)的有效性和可靠性。通過(guò)這兩套設(shè)備交叉檢查測(cè)量來(lái)保證系統(tǒng)的安全。 加速度計(jì)分為兩套，每套有兩個(gè)不同的加速度計(jì)。空轉(zhuǎn)/滑行開(kāi)始時(shí)，列車使用空轉(zhuǎn)/滑行開(kāi)始前的速度，利用加速度儀進(jìn)行補(bǔ)償，來(lái)計(jì)算當(dāng)前的速度和位置。一旦空轉(zhuǎn)/滑行結(jié)束，速度和位移的測(cè)量將切換回速度傳感器。
2.2加速度計(jì)的容錯(cuò)
兩套加速計(jì)為冗余結(jié)構(gòu)，每一套包含兩個(gè)不同型號(hào)、來(lái)自不同廠家的加速度計(jì)，所以CC容許某一個(gè)加速度計(jì)失效。當(dāng)任一個(gè)加速度計(jì)故障后，不影響列車正常運(yùn)行。
當(dāng)兩個(gè)不同型號(hào)的加速度計(jì)同時(shí)故障時(shí)，根據(jù)它們?cè)谙到y(tǒng)中的位置，CC仍然可以提供加速度測(cè)量。如上圖所示，組合方式為Acc1A和Acc2B、Acc2A和Acc1B、Acc2A和Acc2B。所以，如果以上每對(duì)組合都不可用，將影響CC的運(yùn)行。
引入的額外位置不確定。只要列車的位置的不確定距離低于最大極限值（30m），列車保持定位并繼續(xù)正常運(yùn)行。
2.3加速度計(jì)的常見(jiàn)故障與維護(hù)
加速度計(jì)為列車的測(cè)速定位設(shè)備，是車載系統(tǒng)中十分重要的設(shè)備，此設(shè)備的是否正常工作直接影響著系統(tǒng)的工作。
對(duì)于維修所需的主要工具有便攜式數(shù)字示波器和便攜式現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)儀各一臺(tái)。
2.3.1故障維修
加速度計(jì)的故障主要分為兩類：無(wú)信號(hào)輸入和有信號(hào)輸入但不正常。
（1）無(wú)信號(hào)輸入。
故障查找步驟：
檢查輸入電源，±12～18VDC是否正常。
檢查電纜插頭是否松動(dòng)。
檢查電纜線是否受損，如破皮、脫焊。
用示波器或萬(wàn)用表初步測(cè)量傳感器的信號(hào)輸出端是否有電壓輸出（針對(duì)模擬加速度計(jì)）或RS485輸出端是否有波形出現(xiàn)（針對(duì)數(shù)字加速度計(jì)），如有，檢查接線端子是否脫落。
以上檢查仍未能解決，更換加速度計(jì)。
（2）有信號(hào)輸出，但不正常。
故障查找步驟：
加速度計(jì)的安裝螺釘是否松動(dòng)。
電纜線和插頭以及連接是否松動(dòng)，地線連接是否松動(dòng)脫落。
電源是否達(dá)到額定的電壓范圍。
拆除加速度計(jì)，放置在現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)儀上，進(jìn)行靜態(tài)測(cè)量，看輸出電壓是否正常。
如靜態(tài)輸出正常，即進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試，開(kāi)啟校驗(yàn)儀電源，調(diào)節(jié)不同的頻率，用示波器測(cè)量輸出端波形，看是否正常。
如動(dòng)態(tài)特性正常，重新檢查安裝與接線。
如動(dòng)態(tài)特性不正常，立即更換加速度計(jì)。
（3）故障維護(hù)工作注意事項(xiàng)。
故障維護(hù)工作必須執(zhí)行地鐵運(yùn)營(yíng)的有關(guān)規(guī)章制度，以確保行車及人身安全。
遵循加速度計(jì)的操作手冊(cè)規(guī)范與要求。
加速度通電后，應(yīng)預(yù)熱最少1分鐘。
如果有故障加速度計(jì)，必須立即更換，并將故障加速度計(jì)包裝好以避免機(jī)械或電氣損壞。用戶不得自行修理加速度計(jì)。沒(méi)有經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)的加速度計(jì)不能投入使用。
2.3.2定期維修
檢修分為日檢、季度檢、半年檢和年檢。
3.列車車載測(cè)速系統(tǒng)
3.1列車測(cè)速設(shè)備之間工作的配合轉(zhuǎn)換過(guò)程
在列車行駛過(guò)程中，因軌面積水、緊制時(shí)的慣性車輛會(huì)繼續(xù)向前滑行或者在檢修維護(hù)工作中給鋼軌上滴油等原因，導(dǎo)致速度傳感器會(huì)出現(xiàn)空轉(zhuǎn)、打滑現(xiàn)象，加速度計(jì)將自動(dòng)的啟動(dòng)繼續(xù)測(cè)速。而在之前，加速度計(jì)也是一直工作的狀態(tài)的，只是它暫時(shí)不會(huì)計(jì)算列車的速度和位置，而是隨時(shí)保持在啟動(dòng)狀態(tài)，一旦速度傳感器出現(xiàn)空轉(zhuǎn)、打滑，加速度計(jì)立刻開(kāi)始工作，來(lái)計(jì)算之后的列車速度與位置。
3.2轉(zhuǎn)換過(guò)程在CC中的表現(xiàn)
當(dāng)探測(cè)到空轉(zhuǎn)/打滑現(xiàn)象時(shí)，CC會(huì)根據(jù)加速度計(jì)的實(shí)際加速或減速計(jì)算列車當(dāng)前速度，從而確保在空轉(zhuǎn)-打滑過(guò)程中列車速度和位置的持續(xù)計(jì)算，列車的定位誤差通過(guò)讀取定位信標(biāo)來(lái)消除。
如果以上情況持續(xù)超過(guò)預(yù)定時(shí)間， CC將產(chǎn)生一個(gè)空轉(zhuǎn)-打滑報(bào)警。
4.結(jié)束語(yǔ)
車載測(cè)速系統(tǒng)在以后的運(yùn)營(yíng)工作中會(huì)起到相當(dāng)重要的作用，作為維護(hù)人員，我們要加強(qiáng)的是以后的實(shí)際動(dòng)手能力，逐步提高故障處理能力，隨著修程的改變而靈活改變各種級(jí)別檢修、以及故障處理的能力。 [科]
【參考文獻(xiàn)】
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