機場助航燈光系統(tǒng)故障分析及對策研究

任文歡

（成都天府國際機場分公司，四川 成都 641419）

0 引言

助航燈系統(tǒng)通過其燈光顏色、構(gòu)型、光強以及燈光有效范圍進行動態(tài)三維定位的分析信息，為飛機在復(fù)雜天氣和夜間中于機場滑行、著陸以及起飛起到了重要的目視助航作用。傳統(tǒng)助航燈健康管理檢測多采用耦合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，耦合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可對故障進行分類檢測，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)則主要檢測故障數(shù)目。前者通過分類檢測可及時修理故障，后者則通過數(shù)目檢測確保調(diào)光器不受故障數(shù)目過多的影響而損壞。上述兩種傳統(tǒng)健康管理方法需要基于故障已發(fā)生的情況進行檢測維修，因此在故障發(fā)生后至維修完成所需時間較長。為縮短維修時間，可使用故障預(yù)測技術(shù)分析燈盞剩余壽命，并采用OCM（視情維修）策略。

1 機場助航燈光系統(tǒng)工作原理

在國際民航組織（ICAO）的嚴格要求下，機場必須定時巡檢，按照相關(guān)規(guī)定，必須及時修復(fù)或更換故障燈盞以保證助航燈光系統(tǒng)的有限范圍、光強、構(gòu)型以及顏色符合標準。助航燈光系統(tǒng)主要由遠控單元、燈具、變壓器以及調(diào)光器構(gòu)成，燈具可通過隔離變壓器構(gòu)成恒流回路以達到相同光強的目的。在上述介紹的預(yù)測維修方法中，需要安裝預(yù)測模型進行數(shù)據(jù)采樣，而助航燈光系統(tǒng)的預(yù)測模型中重要部分為遠控單元。因燈具電流I與功率P為恒定數(shù)值，因此在使用時長超過使用壽命或意外發(fā)生故障的情況下，燈具內(nèi)部電阻R將減小，根據(jù)公式（1）的原理，若燈具內(nèi)部電阻減小，則燈具兩端電壓也隨之降低：

除燈具達到使用壽命以及意外發(fā)生故障的情況外，燈具還可能受其組成部件性能退化的影響發(fā)生緩變故障。此類故障可在濕度、溫度、振動或者供電電壓不穩(wěn)定等外界引物的影響下而被誘發(fā)，包含了如天氣條件等一類未知因素以及部件性能此類已知因素，因此普通數(shù)學模型難以推算出合理結(jié)果。另外，在現(xiàn)代機場助航燈光系統(tǒng)規(guī)模大的情況下，機場受條件所限每天可采集的燈具兩段電壓樣本數(shù)量小，結(jié)合機場安全運營為第一位的條例以及機場運營成本問題，需要謹慎選擇預(yù)測模型，保證預(yù)測模型可對故障燈具做出有效精準的預(yù)測，結(jié)合OCM維修策略提高機場安全保障能力[1]。

2 機場助航燈光系統(tǒng)的常見故障

2.1 燈光電纜主回路故障診斷

（1）主回路故障類型。助航燈光電纜回路構(gòu)成屬于串聯(lián)電路，其中隔離變壓器、主電纜以及變壓器一次連接器構(gòu)成了燈光系統(tǒng)供電主回路，此部分出現(xiàn)的故障為主回路故障。

主回路故障中常見故障為：電纜對地絕緣降低故障和電纜開路故障，以及復(fù)合型故障。此類故障主要原因：故障處電纜芯線或者接頭芯線接觸不良，導致電阻顯示數(shù)值大于正常數(shù)值；包括金屬屏蔽層以及芯線等導體的直流電阻在電纜完全斷開時顯示數(shù)值為無窮大。復(fù)合型故障則同時包含了開路和接地故障。

電纜對地絕緣降低故障發(fā)生時對地絕緣電阻為0，直流電阻小于100Ω，可分為：單點接地故障，回路燈具發(fā)光正常；多點接地故障，故障點之間燈具明顯發(fā)暗或者熄滅。

復(fù)合型故障最為復(fù)雜，其絕緣電阻幾乎為0，電纜直流電阻高于正常值。

分析以上三類主回路故障類型，復(fù)合型故障可能隨時引起助航燈光關(guān)閉；單點接地故障不影響助航燈光工作，多點接地故障將導致燈管變暗或間接關(guān)閉；開路故障將導致整個回路燈光關(guān)閉[2]。

（2）故障實例與處理。某機場于下午16:40試運行時，聯(lián)絡(luò)道大部分中線燈熄滅。在對聯(lián)絡(luò)道中線燈回路電阻測量時，測量出回路電纜接線端電阻為0，直流電阻為82Ω，可推斷此故障為主回路故障中的電纜接地故障；在電纜恢復(fù)正常后對其直流電阻測量得出數(shù)值為36Ω，可推測可能還存在開路故障；在檢查燈箱蓋整體外觀時可以聞到明顯的焦糊味，開啟燈箱蓋發(fā)現(xiàn)主電纜連接頭散發(fā)焦糊味，連接頭表皮嚴重碳化，連接頭燒壞導致隔離變壓器本體擊穿鼓包，通過重做主電纜與隔離變壓器接頭后排除主回路開路故障。通過先后排除單點接地故障與開路故障工作，完成復(fù)合型故障排除任務(wù)。

2.2 助航燈光恒流調(diào)光器故障診斷

（1）調(diào)光器構(gòu)成。調(diào)光器本質(zhì)為調(diào)整光強的控制系統(tǒng)，所示主要由執(zhí)行部分、檢測部分以及控制部分三部分組成。執(zhí)行部分主要依靠有效調(diào)整可控硅導大小改變調(diào)光器輸出電壓，以達到良好的光強調(diào)整目的；控制部分通過單片微型計算機操作；檢測部分通過調(diào)光器與互感器串聯(lián)，并聯(lián)輸出變壓器完成檢測工作。

（2）故障實例與處理。某機場在開啟調(diào)光器“西坡度燈5級”命令后，調(diào)光器顯示面板上，升壓變壓器指示為0，該狀態(tài)持續(xù)1s并在調(diào)光器主電路通電失敗的情況下發(fā)出系統(tǒng)警報，設(shè)備也因“前級開路”故障無法運行。在故障檢測過程中依次對以下問題進行排查：設(shè)備整體外觀進行檢測是否斷路器存在碳化現(xiàn)象，電源端子測量是否輸入電源正常，升壓變壓器連接是否正常；調(diào)試后觀察調(diào)光器中，繼電器線圈通電指示燈狀態(tài)。通過逐步排查得出調(diào)光器中交流接觸器線圈無法正常通電，導致主控板內(nèi)單片檢測機發(fā)出前級開路警報。故障調(diào)節(jié)中，排除進線電源狀態(tài)問題后，通過改錐對存在開路現(xiàn)象電路的中斷頭進行堅固處理后，故障排除。

2.3 低壓供電系統(tǒng)的故障診斷

（1）低壓供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。機場助航燈光供電系統(tǒng)主要由線路、開關(guān)柜以及變壓器構(gòu)成。主要供電故障為：柴油發(fā)動機故障、變壓器觸頭放電、市電中斷、市電和柴油發(fā)電機切換故障、備用供電系統(tǒng)切換故障、控制柜或變壓器跳閘。

（2）故障實例與處理。某機場在調(diào)試燈光站低壓供電系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)手動/自動切換低壓供電系統(tǒng)中，母聯(lián)斷路器合閘，市電斷路器自動分閘，電源斷路器自投自復(fù)誤動作導致市電斷路器執(zhí)行自復(fù)步驟。在故障排查中，依次對分閘繼電器、手動/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)以及分閘按鈕觸頭進行檢測，未發(fā)現(xiàn)故障問題后檢測公共端線路電流以及斷路器分閘線圈電壓。根據(jù)檢測結(jié)果可推測故障發(fā)生的原因為斷電延時繼電器不通電，導致手動/自動切換兩套低壓配電系統(tǒng)使繼電器斷開時間延后。通過增加通電延時繼電器并自鎖常開出點，恢復(fù)低壓配電系統(tǒng)手動狀態(tài)中形成開路，故障排除[3-4]。

3 機場助航燈光系統(tǒng)故障日常的維護管理

3.1 使用LED燈替換傳統(tǒng)燈泡

相較之傳統(tǒng)燈泡，LED燈泡具有耗電低、亮度高、應(yīng)對外界破壞能力強、亮度高以及壽命長等優(yōu)點，雖使用成本較高，但LED燈泡在使用過程中大幅度減少能耗，機場需要跟隨科學技術(shù)的進步對燈泡類型及時進行替換。

3.2 對燈泡進行分區(qū)域、分組編號以及使用科學的監(jiān)測定位系統(tǒng)

在助航燈光系統(tǒng)發(fā)生故障時，由于機場占地面積較大，機場跑道、聯(lián)絡(luò)道繁多，檢修人員無法在第一時間鎖定故障燈盞定位，短時間無法到達故障地點?；诖饲闆r，機場可對燈盞分區(qū)分組編號，通過監(jiān)測定位系統(tǒng)輔助檢測人員進行有效快速的故障定位。其次，為檢測維護人員配備小型交通工具可方便工作人員快速到達故障現(xiàn)場，減少時間損耗。再者，機場應(yīng)定制有效合理的燈光系統(tǒng)維護條例，通過定期檢修維護減少故障發(fā)生概率[5]。

3.3 要擁有一批專業(yè)素質(zhì)極高的工作人員

機場在招聘工作人員時，應(yīng)以實事求是原則選擇具有高度專業(yè)素質(zhì)的工作人員。機場助航燈光系統(tǒng)的日常維護工作需要工作能力強的相關(guān)人員進行檢測維護，需將機場安全運營放在首位，尊重機場工作人員以及旅客的生命財產(chǎn)。其次，在助航燈光系統(tǒng)配件檢修過程中，工作人員應(yīng)避免檢修后二次故障的發(fā)生，檢修時應(yīng)當對整個回路燈光系統(tǒng)進行基礎(chǔ)檢測，不可將檢修目光集中于單一故障點，通過對整條燈光回路的排查避免檢修后出現(xiàn)連續(xù)性故障。最后，機場相關(guān)工作人員應(yīng)當在合理安排下形成完整的維修步驟以及路線，以達到助航燈光系統(tǒng)故障的高效精準排查維護工作目的。

4 結(jié)語

機場助航燈光系統(tǒng)在機場中起到至關(guān)重要的作用，若無法及時排除故障則將對機場安全造成重大影響。機場應(yīng)運用預(yù)測模型推算預(yù)測故障燈盞，達到故障發(fā)生前對燈盞檢修的目的，減少助航燈光系統(tǒng)故障的同時，最大程度保障機場的安全運營。除故障診斷與處理工作之外，機場還應(yīng)當重視助航燈光系統(tǒng)的日常維護管理，及時跟進科技發(fā)展，替換長時間使用燈泡的類型；配備科學監(jiān)測定位系統(tǒng)保障檢修人員工作的快速性和精準性；招聘專業(yè)素質(zhì)極高的工作人員，通過科學合理的管理和安排形成完整維修路線和維修步驟，達到高效精準維護管理工作的目的，以保障機場相關(guān)工作人員以及乘客的生命財產(chǎn)安全。