300T型列控車載設備測速雷達故障分析及處理措施探討

蔣錚

摘要：本文對300T型列控設備測速測距系統的構成及相關硬件功能進行了說明，并對測速測距系統發生故障報警概率較高的雷達故障開展分析，提出處理措施和維護建議，為現場排查列控車載設備的測速雷達故障提供參考。

關鍵詞：列控車載設備；測速測距系統；測速雷達；高加速；數據分析

[HJ0.8mm]我國高速鐵路網逐年拓展，線路上運行的動車組密度和速度逐步提升，作為保障列車安全和高效運行的列控系統尤為關鍵，而列控車載設備的測速測距系統則是列車定位和速度采集的重要組成部分。

動車組的測速測距系統在運行中必須保持穩定的工作，當系統出現異常時，會直接影響動車組的運營，也會在司機室的顯示器和地面的監測系統中生成報警信息，因此，針對測速測距系統工作狀態的診斷也是列控車載設備維修的重要環節。

1 列控車載設備的作用以及測速測距功能的實現

列控車載設備在業內又稱為ATP設備（Automatic Train Protection列車自動防護）。該設備通過地面列控中心獲取高鐵線路的長度、坡度等信息以及運行區段限速指令，計算安全的速度控制曲線，并實時監控列車速度，防止列車超速或冒進信號，通過人機界面指導司機進行相應的操縱。

我國高鐵領域的主流測速技術有輪軸轉動測速和雷達測速兩種，300T型ATP設備所采用的是這兩種技術相結合的方式。此型號的ATP設備中測速測距系統有兩部分：一是信息采集部分：兩個輪軸轉動測速傳感器和兩個雷達測速傳感器；二是數據運算部分：兩個SDU（測速測距單元）設備與一個SDP（測速測距處理器）設備。轉動測速和雷達測速這兩路信號同時輸出給ATP主機的SDU模塊，預處理后再發送至主機SDP模塊，計算出運行速度與距離信息發送至中央安全計算機單元。

2 300T型列控車載設備測速測距系統發生故障的類型

目前，300T型ATP設備在實際運用過程中，測速測距系統發生故障主要有三類：一是轉動速傳發生故障引起的測速測距問題，二是測速雷達發生故障引起的測速測距問題；三是由寫入ATPCU模塊（安全計算機單元）的參數或軟件問題引起的測速測距問題。

設備維護過程中，通過DMS監測（列控設備動態監測系統）、司機反饋和添乘等方式，統計了石家莊動車所管內動車組在一定時間段內的測速測距問題，2017年全年共發生138件，其中轉動速傳故障信息1件，測速雷達故障信息137件，軟件參數問題故障信息0件。由此可見，發生測速雷達問題概率較大，下面就雷達測速方面的故障進行重點分析。

3 列控設備測速測距系統中雷達故障的分析

動車組實際運營過程中，出現報警信息較為集中的是在雷達測速方面，為進一步說明問題，統計了京廣高鐵開通以來發生測速雷達故障的信息，分析原因主要為三類：

3.1 雷達自身硬件故障

若雷達本身發生硬件故障，則使用中不再進行信號輸出，ATP主機可以通過自檢系統判斷雷達是否能夠恢復工作，如果自檢仍然故障，則會在DMI（人機界面）顯示器中提示報警信息。

具體案例說明：

案例1： CRH380BL6464動車組運用中，DMI顯示測速雷達故障的報警信息，下載TDS數據進行分析，該動車組運用中雷達1測速值為0，雷達2測速值正常且穩定，判斷為雷達1硬件故障。

案例2： CRH380BL6437動車組監測信息中存在測速雷達故障報警，通過TDS數據分析該動車組雷達1測速正常，雷達2測速數值明顯偏低，則判斷為雷達2硬件故障。

綜上，發生測速雷達故障報警時，通過TDS數據的分析可以判斷雷達硬件工作狀態，凡發生以下兩種情況之一即可確認測速雷達故障，必須進行更換維修，一是測速數值為0，二是測速數值明顯偏低（小于正常速度的數值的二分之一）。

3.2 ATP軟件參數問題引起的雷達故障報警

在ATP主機的ATPCU模塊軟件中寫入的多普勒雷達參數，用于校準雷達脈沖率，提高測速精度。當寫入的參數不準確，會引起雷達測速誤差，若誤差較大，在運行中同樣會有測速雷達報警。

3.3 瞬間高加速引起的雷達故障報警

在動車組運用過程中，排除以上兩種雷達故障報警外，還有一種特殊情況也會導致測速雷達故障報警。

具體案例說明：北京動車段配屬的CRH380A2570動車組在2018年擔當鄭徐客專線路的運用交路后，出現多次測速雷達報警，一季度共有報警信息12件。

針對此情況分析查看TDS數據顯示SDP模塊記錄的雷達異常報警每次持續幾秒鐘，而且數據中每次的瞬間高加速記錄會引起SDP判斷測速異常，而當SDP在1小時內的異常記錄累計夠10分鐘，ATPCU會記錄一次“測速雷達故障”并發送至ATP設備的JRU（司法記錄單元）和DMS（列控設備動態監測系統）。

4 300T型列控車載設備測速雷達故障分析處理措施

測速雷達故障報警后，可通過TDS數據進行詳細分析，并判斷原因及制定相應處理措施。故障原因不同，處理的措施也不一樣。

（1）雷達本身故障時，需要對雷達硬件進行更換；

（2）雷達參數有誤差時，需要利用動車組動態調試的方法從新對雷達參數進行修正；

（3）雷達有高加速報警時，首先從TDS數據中計算高加速報警的時長和頻率，分兩種情況判斷：第一種情況，若只是瞬間幾秒的高加速，雖然累計到十分鐘時長會報警一次測速雷達故障，但不影響設備使用，后續觀察運行即可。瞬間的高加速原因初步判斷為軌道反射面變化引起的多普勒雷達發射波和反射波之間的移頻差變化導致的高加速情況發生。第二種情況，數據中記錄的雷達高加速形成固定規律，如每分鐘固定秒數發生高加速，或者每次高加速度報警的持續時長達幾十分鐘，則需對的相應的雷達硬件進行更換。

5 結語

綜上，通過對300T型ATP設備的雷達故障進行分析探討，初步確定了發生測速雷達故障后的數據分析判斷方法，以及需要采取的應對措施，為現場排查列控車載設備的測速雷達故障提供參考，也為今后列控設備的研發技術人員提供測速雷達在實際使用中的問題反饋，希望在將來列控技術逐漸成熟的過程中，通過更加優化的技術和算法能夠解決測速雷達報警等測速測距問題，為動車組在高鐵線路上的安全運行提供更穩定、更優質的控車設備。

參考文獻：

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