关于根据设备工作原理对设备进行维护的探析

解平平

摘 要：伴随着我国各大城市的不断快速发展，城市交通压力的持续增大，城市轨道交通在市民的出行中扮演着越来越重要的角色。因此对地铁各项技术的不断提升，地铁各类设备的稳定运行提出了更高的要求。以西安地铁一号线车载信号系统为例，在开通后各项设备功能进入稳定期的一年中，车载信号系统共发生故障二百余起，其中由测速系统引起的故障约占40%～50%左右。而西安地铁一号线测速系统由测速雷达与测速电机（OPG）组成，在排除了测速电机安装工艺造成故障的可能后，测速系统的大部分故障由雷达故障导致。该文以西安地铁一号线测速雷达为例，主要介绍西安地铁一号线测速雷达的工作原理、维护及故障处理，简介测速电机OPG对于测速雷达的影响。

关键词：测速雷达 工作原理 日常维护 故障处理 测速电机（OPG）

中图分类号：TU85 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）03（c）-0092-02

西安地铁一号线列车每端，安装一个测速雷达、一个测速电机（OPG）。车载信号系统使用雷达及测速电机（OPG）进行速度及运营方向的測量。由于雷达及测速电机在测速方面各有缺点，且雷达因子的校准需要以测速电机所在轮对的轮径值为依据，实际上相当于要以测速电机旋转一周的测量值为依据。因此，为了适应移动闭塞信号系统的高要求，将测速电机与雷达结合使用，互为参考。

1 西安地铁一号线雷达工作原理

西安地铁一号线雷达采用上海德意达公司生产的DRS05系列雷达传感器，该雷达传感器应用多普勒效应非接触式测量车辆行驶于地面的速度。

多普勒效应就是：当声音，光和无线电波等振动源与观测者以相对速度V相对运动时，观测者所收到的振动频率与振动源所发出的频率有所不同。因为这一现象是奥地利科学家多普勒最早发现的，所以称之为多普勒效应。

与传统单天线雷达传感器相比，DRS05系列雷达使用了双天线的冗余设计及特殊的算法，抗干扰能力更强、精度更高。此外，DRS05系列雷达传感器提供脉冲及串口两种数据输出。

DRS05系列雷达传感器的工作参数如下：

双天线辐射角度： 40°and 50°

天线辐射开口角+/-12° （3db）

频率24.125 +/- 0.0625 GHz

安装高度450-1150 mm

DRS05系列雷达传感器的结构框图如图1所示。

2 西安地铁一号线雷达日常维护

由于DRS50系列雷达对于安装高度、天线辐射角度、天线辐射开口角等参数有严格的要求，因此在日常维护过程中，需保证雷达安装牢固、安装角度保持在水平范围内且要求雷达天线前无遮挡、发射表面保持清洁等。

根据以上雷达工作原理，西安地铁一号线雷达的日常维护要求如下：

（1）外观、螺丝紧固检查：无机械损伤，各螺丝紧固，防松线无错位，线缆连接良好；

（2）外部清洁：表面无明显积灰、油渍，铭牌清洁；

（3）连接线及角度检查：连接线应连接牢固，无断线、表皮破损；

（4）雷达安装高度：各螺丝无生锈腐蚀，对紧固部件进行检查，高度为到轨顶的最小距离250mm，到轨顶的最大距离350mm，各固定螺栓防松线无错位，车辆镟轮或年检后都需进行试车线雷达校准。

3 西安地铁一号线雷达常见故障处理

3.1 过弯测速不准

故障现象：多车频繁在钢轨弯度较大区间出现OBCU红点或OBCU红点伴随的紧制制动。

故障原因：经过对车载信号CDV数据的分析，发现造成此类故障的原因为测速问题引起的。

原理分析：由于多列电客车频繁在钢轨弯度较大的区间出现此类故障，在较为平直的区间这些电客车的车载信号设备运行稳定，因此分析故障原因与轨道弯度存在一定的联系。根据对一号线雷达原理的分析，发现雷达在收发微波信号时，需要将微波投射在一个漫反射的面上，如图2所示。

而在电客车过弯道时，会出现发射的微波投射位置与平直轨道不同的现象，在平直轨道上微波投射在道钉上形成一个漫反射面，而在过弯道时会出现微波投射在钢轨轨面上的面积增加而投射在道钉上的面积减少，钢轨轨面过于平滑，不能够满足雷达工作时对于漫反射面的要求，进而形成了测速的误差导致测速系统告警、出现了OBCU红点或OBCU红点伴随紧急制动的现象。

解决方法：通过以上分析，为了让电客车在过弯道时雷达获得更好的反射面，遂将雷达位置水平向外调整一个螺栓的位置。经过对多列故障电客车雷达位置进行调整并实际验证，效果良好。因此将全部电客车雷达位置进行了相应的调整，该故障得到了有效的解决。

3.2 电客车在运营过程中出现对标不准或无门允许

故障现象：电客车频繁出现在停站的过程中对标不准，或者无门允许导致无法自动开门的现象。

故障原因：西安地铁一号线前期在排除掉由于OPG安装工艺问题导致的测速问题后，后续出现的大量的对标不准、无门允许故障大部分是由于雷达测速误差导致的。

原理分析：西安地铁一号线雷达在测速的过程中，有一个基础参数称之为雷达因子，所有雷达测得的数据最后均要以雷达因子为基础。而雷达因子需要以测速电机OPG所在轮对轮径值为基础参数，通过三次试车线校准取得平均值获得。因此测速电机OPG所在轮对的轮径值的改变直接影响了雷达测速的准确性。

解决方法：通过对测速电机OPG所在轮对轮径值的定期精确测量，取得该轮径值的精确数据，按照此数据在试车线对雷达进行校准，输入校准后的雷达因子。

3.3 电客车连续出现两次及以上紧急制动，缓解后可继续运行

故障现象：电客车在运行过程中驾驶端出现紧急制动，缓解后连续出现，但不会自动切换到冗余驾驶。回段后部分故障电客车故障可通过雷达校准处理，但后续会反复出现此类故障。

故障原因：经过分析发现此类故障是由于雷达状态不稳定，造成的测速不准进而产生紧急制动。

原理分析：西安地铁一号线使用的德意达DRS05雷达内部元器件故障主要分为两种：（1）微波模块故障；（2）压敏电阻故障。其中，微波模块故障是由于雷达中的控制芯片故障导致。而压敏电阻故障则是由于雷达的输出模块依赖压敏电阻而更改，压敏电阻故障后，雷达无法保持高电平有效，而降低为低电平，因此雷达无法保持在工作模式，转而进入测试模式。

解决方法：微波模块故障是雷达内部微波模块的损坏导致，且检测和维修较为复杂，目前西安地铁一号线不具备检测和维修的手段；压敏电阻故障有时是因为压敏电阻不稳定，导致雷达的高电平降低为低电平，变为测试模式。此类故障可以通过对雷达进行校准暂时解决。但根本的解决办法需要判断雷达压敏电阻的性能，压敏电阻的性能可以通过对雷达连接线的引脚的测量来判断，测量工具的研究可以作为西安地铁深度维修工作的立项项目，可以实现对雷达这种高价备件内部故障的有效检测、区分和检修，具有较大的现实意义和实用价值。

4 结语

在西安地铁一号线车载信号系统，特别是雷达系统的维护及故障处理过程中，经过长期反复的实际验证，发现在维护及故障处理过程中，紧紧抓住雷达的工作原理、工作特性等进行分析与维护，具有极强的指导意义。通过对原理的掌握，可以拨开不同故障现象的迷雾，较为清晰的对故障进行一定的归纳和总结，对以后的各种维护及深度维修提供强有力的支持。

参考文献

[1] 西安地铁一号线车载信号系统技术规格书[S].

[2] 西安地铁一号线雷达原理图[S].

[3] 西安地铁一号线车载信号检修规程[S].