机场助航灯光系统故障分析及对策研究

任文欢

（成都天府国际机场分公司，四川 成都 641419）

0 引言

助航灯系统通过其灯光颜色、构型、光强以及灯光有效范围进行动态三维定位的分析信息，为飞机在复杂天气和夜间中于机场滑行、着陆以及起飞起到了重要的目视助航作用。传统助航灯健康管理检测多采用耦合神经网络或BP神经网络，耦合神经网络可对故障进行分类检测，BP神经网络则主要检测故障数目。前者通过分类检测可及时修理故障，后者则通过数目检测确保调光器不受故障数目过多的影响而损坏。上述两种传统健康管理方法需要基于故障已发生的情况进行检测维修，因此在故障发生后至维修完成所需时间较长。为缩短维修时间，可使用故障预测技术分析灯盏剩余寿命，并采用OCM（视情维修）策略。

1 机场助航灯光系统工作原理

在国际民航组织（ICAO）的严格要求下，机场必须定时巡检，按照相关规定，必须及时修复或更换故障灯盏以保证助航灯光系统的有限范围、光强、构型以及颜色符合标准。助航灯光系统主要由远控单元、灯具、变压器以及调光器构成，灯具可通过隔离变压器构成恒流回路以达到相同光强的目的。在上述介绍的预测维修方法中，需要安装预测模型进行数据采样，而助航灯光系统的预测模型中重要部分为远控单元。因灯具电流I与功率P为恒定数值，因此在使用时长超过使用寿命或意外发生故障的情况下，灯具内部电阻R将减小，根据公式（1）的原理，若灯具内部电阻减小，则灯具两端电压也随之降低：

除灯具达到使用寿命以及意外发生故障的情况外，灯具还可能受其组成部件性能退化的影响发生缓变故障。此类故障可在湿度、温度、振动或者供电电压不稳定等外界引物的影响下而被诱发，包含了如天气条件等一类未知因素以及部件性能此类已知因素，因此普通数学模型难以推算出合理结果。另外，在现代机场助航灯光系统规模大的情况下，机场受条件所限每天可采集的灯具两段电压样本数量小，结合机场安全运营为第一位的条例以及机场运营成本问题，需要谨慎选择预测模型，保证预测模型可对故障灯具做出有效精准的预测，结合OCM维修策略提高机场安全保障能力[1]。

2 机场助航灯光系统的常见故障

2.1 灯光电缆主回路故障诊断

（1）主回路故障类型。助航灯光电缆回路构成属于串联电路，其中隔离变压器、主电缆以及变压器一次连接器构成了灯光系统供电主回路，此部分出现的故障为主回路故障。

主回路故障中常见故障为：电缆对地绝缘降低故障和电缆开路故障，以及复合型故障。此类故障主要原因：故障处电缆芯线或者接头芯线接触不良，导致电阻显示数值大于正常数值；包括金属屏蔽层以及芯线等导体的直流电阻在电缆完全断开时显示数值为无穷大。复合型故障则同时包含了开路和接地故障。

电缆对地绝缘降低故障发生时对地绝缘电阻为0，直流电阻小于100Ω，可分为：单点接地故障，回路灯具发光正常；多点接地故障，故障点之间灯具明显发暗或者熄灭。

复合型故障最为复杂，其绝缘电阻几乎为0，电缆直流电阻高于正常值。

分析以上三类主回路故障类型，复合型故障可能随时引起助航灯光关闭；单点接地故障不影响助航灯光工作，多点接地故障将导致灯管变暗或间接关闭；开路故障将导致整个回路灯光关闭[2]。

（2）故障实例与处理。某机场于下午16:40试运行时，联络道大部分中线灯熄灭。在对联络道中线灯回路电阻测量时，测量出回路电缆接线端电阻为0，直流电阻为82Ω，可推断此故障为主回路故障中的电缆接地故障；在电缆恢复正常后对其直流电阻测量得出数值为36Ω，可推测可能还存在开路故障；在检查灯箱盖整体外观时可以闻到明显的焦糊味，开启灯箱盖发现主电缆连接头散发焦糊味，连接头表皮严重碳化，连接头烧坏导致隔离变压器本体击穿鼓包，通过重做主电缆与隔离变压器接头后排除主回路开路故障。通过先后排除单点接地故障与开路故障工作，完成复合型故障排除任务。

2.2 助航灯光恒流调光器故障诊断

（1）调光器构成。调光器本质为调整光强的控制系统，所示主要由执行部分、检测部分以及控制部分三部分组成。执行部分主要依靠有效调整可控硅导大小改变调光器输出电压，以达到良好的光强调整目的；控制部分通过单片微型计算机操作；检测部分通过调光器与互感器串联，并联输出变压器完成检测工作。

（2）故障实例与处理。某机场在开启调光器“西坡度灯5级”命令后，调光器显示面板上，升压变压器指示为0，该状态持续1s并在调光器主电路通电失败的情况下发出系统警报，设备也因“前级开路”故障无法运行。在故障检测过程中依次对以下问题进行排查：设备整体外观进行检测是否断路器存在碳化现象，电源端子测量是否输入电源正常，升压变压器连接是否正常；调试后观察调光器中，继电器线圈通电指示灯状态。通过逐步排查得出调光器中交流接触器线圈无法正常通电，导致主控板内单片检测机发出前级开路警报。故障调节中，排除进线电源状态问题后，通过改锥对存在开路现象电路的中断头进行坚固处理后，故障排除。

2.3 低压供电系统的故障诊断

（1）低压供电系统结构。机场助航灯光供电系统主要由线路、开关柜以及变压器构成。主要供电故障为：柴油发动机故障、变压器触头放电、市电中断、市电和柴油发电机切换故障、备用供电系统切换故障、控制柜或变压器跳闸。

（2）故障实例与处理。某机场在调试灯光站低压供电系统中发现手动/自动切换低压供电系统中，母联断路器合闸，市电断路器自动分闸，电源断路器自投自复误动作导致市电断路器执行自复步骤。在故障排查中，依次对分闸继电器、手动/自动转换开关以及分闸按钮触头进行检测，未发现故障问题后检测公共端线路电流以及断路器分闸线圈电压。根据检测结果可推测故障发生的原因为断电延时继电器不通电，导致手动/自动切换两套低压配电系统使继电器断开时间延后。通过增加通电延时继电器并自锁常开出点，恢复低压配电系统手动状态中形成开路，故障排除[3-4]。

3 机场助航灯光系统故障日常的维护管理

3.1 使用LED灯替换传统灯泡

相较之传统灯泡，LED灯泡具有耗电低、亮度高、应对外界破坏能力强、亮度高以及寿命长等优点，虽使用成本较高，但LED灯泡在使用过程中大幅度减少能耗，机场需要跟随科学技术的进步对灯泡类型及时进行替换。

3.2 对灯泡进行分区域、分组编号以及使用科学的监测定位系统

在助航灯光系统发生故障时，由于机场占地面积较大，机场跑道、联络道繁多，检修人员无法在第一时间锁定故障灯盏定位，短时间无法到达故障地点。基于此情况，机场可对灯盏分区分组编号，通过监测定位系统辅助检测人员进行有效快速的故障定位。其次，为检测维护人员配备小型交通工具可方便工作人员快速到达故障现场，减少时间损耗。再者，机场应定制有效合理的灯光系统维护条例，通过定期检修维护减少故障发生概率[5]。

3.3 要拥有一批专业素质极高的工作人员

机场在招聘工作人员时，应以实事求是原则选择具有高度专业素质的工作人员。机场助航灯光系统的日常维护工作需要工作能力强的相关人员进行检测维护，需将机场安全运营放在首位，尊重机场工作人员以及旅客的生命财产。其次，在助航灯光系统配件检修过程中，工作人员应避免检修后二次故障的发生，检修时应当对整个回路灯光系统进行基础检测，不可将检修目光集中于单一故障点，通过对整条灯光回路的排查避免检修后出现连续性故障。最后，机场相关工作人员应当在合理安排下形成完整的维修步骤以及路线，以达到助航灯光系统故障的高效精准排查维护工作目的。

4 结语

机场助航灯光系统在机场中起到至关重要的作用，若无法及时排除故障则将对机场安全造成重大影响。机场应运用预测模型推算预测故障灯盏，达到故障发生前对灯盏检修的目的，减少助航灯光系统故障的同时，最大程度保障机场的安全运营。除故障诊断与处理工作之外，机场还应当重视助航灯光系统的日常维护管理，及时跟进科技发展，替换长时间使用灯泡的类型；配备科学监测定位系统保障检修人员工作的快速性和精准性；招聘专业素质极高的工作人员，通过科学合理的管理和安排形成完整维修路线和维修步骤，达到高效精准维护管理工作的目的，以保障机场相关工作人员以及乘客的生命财产安全。