地铁车辆速度传感器通道故障分析及处理分析

申飞彤

摘要：本文首先分析地铁车辆中霍尔式速度传感器，然后分析速度传感器通道故障，接着论述速度传感器通道故障控制逻辑，最后对传感器故障查找方案进行简要阐述，通过不断分析旨在顺利解决与处理地铁车辆速度传感器通道故障，充分彰显出地铁车辆速度传感器良好的使用性能，仅供参考。

关键词：地铁车辆;速度传感器;通道故障;处理措施

一、地铁车辆中霍尔式速度传感器介绍

霍尔式速度傳感器在制作方面，霍尔效应的原理的应用价值是不可比拟的，可以为位移带动霍尔元件运动创造有利条件，从而促使霍尔电热的出现，也就是在位移信号方面，主要以电热变化信号为主。霍尔电势的产生离不开磁力线穿过传感器上感应元件，然后转化为交变电信号，最终满足信号的扩大需求，顺利传输矩形脉冲信号。通常来说，如果被测转轴转动，会影响到磁性转盘，脉冲的产生主要发生于每一个小磁铁经过时。在对单位时间内的脉冲数进行测量后，可以为被测转速的了解提供极大的便捷。

对于地铁车辆来说，速度传感器的应用主要以霍尔双通道传感器为主，为正反转的判断提供一定的依据。在车辆为正向的情况下，通道A超前通道B90°为输出波形。一般来说，齿轮箱小轴端尾部端盖上，为速度传感器的主要安装地点，感应导磁体上凸起的齿，在检测轮轴的转速、线速度方面发挥着重要的优势【1】，旨在顺利获取被测体的加速度。在测速齿轮旋转的情况下，方波信号会发生于速度传感器，然后经过不断处理，会实现向标准的方波信号的顺利切换。在金属齿经过霍尔传感器前端过程中，极容易造成磁场变化的出现，在霍尔元件对其检测完成后，会向1个交变电信号进行转换，传感器内置电路，可以不断提高矩形脉冲信号输出水平。图1为速度传感器简单装配图：

二、速度传感器通道故障分析

在速度传感器信号处理方面，控制单元发挥着重要的作用，其读取、存储等方面，主要借助控制单元的DSP来进行。DSP每1ms，可以对上升沿、下降沿的数量进行读取，并将每个上下降沿的时间标记完整，为上升下降沿的数量的计算提供便利性。如果DSP读取的速度信号的完整性不足，极容易丢失通道的有效位，如果两个通道处于无效位的状态，对于速度的影响也是非常大的。

在速度传感器通道故障中，通道A故障、通道B故障等比较常见。在原因方面，主要包括：速度传感器本身故障、插头有问题等。面对速度传感器通道故障问题的出现，由于处理过程的繁琐性和复杂性特点显著，所以应简单予以处理。在车辆运行途中，是本速度传感器通道故障的主要发生场所，所以在检查工作中，传感器插头和外部插头应视为重中之重，然后全方位、多角度地测量外部电缆，最终检查结果并未出现异常，而是处于正常的范围之内【2】。最后借助预防性维修措施的应用，对速度传感器进行了更换。通过电脑，可以对速度状态进行实时化监控，如果速度1小时在18km以上，主要是因为速度传感器B通道故障所致，对此控制单元和测速齿轮应被视为重点，将速度传感器本身的故障被排除在外。

一般来说，拆解测速齿轮的复杂性特点突出，为了明确是否是因为测速齿轮问题所致，更换了控制单元，然后故障现象尚未得到改善。由此可见，问题的发生主要是因为测速齿轮。然后通过对测速齿轮的齿顶到传感器之间的间隙进行测量，尚未发生异常，其中，针对于正常范围，最低为0.5mm，最高为1.4mm，最后将测速齿轮拆下来，发现微小的孔出现在齿表面，用肉眼难以准确分辨。出自于齿轮损伤标准，所出现的微小凹坑属于正常现象。所以应借助速度传感器通道故障的软件控制逻辑，实现问题的顺利解决与处理。

三、速度传感器通道故障控制逻辑

根据图2了解到，无效通道值达到32767、速度传感器，为报出通道故障的重要条件。如图可知，在DSP检测到存在无效通道时，便会产生无效通道值，该值会逐步增加，在达到32767即可停止，然后对通道故障予以通报。如果处于故障复位时，该值会重置为0。速度传感器通道故障逻辑控制如图2所示：

根据图2的控制逻辑分析了解到，无效通道检测时间，为仅有的可调整参数，对参数设置进行了解，由于2000ms数值较小，已增加到4000ms、6000ms等，在达到6000ms时，采集数据水平显著。最后通过不断运行观察，尚未报出故障，所以代表故障处理完成，使得速度传感器通道故障得到顺利解决。

四、传感器故障查找方案

在查找方案中，主要包括：首先，应对速度传感器原件是否存在故障进行检查，特别对于检查速度传感器外观，也要明确速度传感器磁性探头是否出现损伤。其次，在速度传感器连接插头处，检查内容不仅包括插针是否出现松动现象，也包括对异常现象的分析，如屏蔽层破损等。再次，根据安装规范要求，应为测速齿轮与速度传感器磁性探头之间的气隙测量提供相应的研究依据。最后，基于不同工况下的状态，应加强模拟测试，为牵引变流器牵引驱动控制软件功能提供一定的判断依据。此外，在载客运行线路上，实况测试也是至关重要的，以此来将信号跳动的区域挖掘出来，实现传感器故障高效率、高质量地查找，最大程度地将安全隐患“拒之门外”。

五、结束语

综上所述，经过逐一排查了解到，最终测速齿轮的瑕疵仍然存在，但是如果对其进行更换，会投入较多的时间与成本。所以通过通道故障的控制逻辑，对无效通道检测时间进行调整，通过合适参数的选取，确保故障问题的顺利排除。基于综合角度，发生的主要原因就是因为通道故障检测的灵敏性过强。所以在未来生产工作中，切忌过渡重视灵敏度，而是要从实际情况出发，确保高度的适宜性与合理性，以此来满足最优化控制需求，从而不断地铁车辆运行效率，将地铁行业推向可持续发展的道路之中。

参考文献：

[1] 刘瑞玲， 沈金焕， 许荣盛. 广州地铁A2A3型车轴端速度传感器移位问题分析及处理[J]. 机车车辆工艺， 2019（6）：3.

[2] 刘福金， 王安斌， 谢蓥松，等. 地铁小半径曲线段上列车车内振动测试与特性[J]. 噪声与振动控制， 2019， 39（02）：105-109.