駝峰雷達(dá)測速裝置維護(hù)淺析＊

吳建軍，黃鶯

駝峰雷達(dá)測速裝置維護(hù)淺析＊

吳建軍，黃鶯

（柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 柳州 545000）

駝峰雷達(dá)測速裝置是利用多普勒效應(yīng)的工作原理開發(fā)的一種測速雷達(dá)，在半制動(dòng)和全自動(dòng)化駝峰控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。根據(jù)測速設(shè)備故障發(fā)生的主要幾個(gè)因素，通過案例分析故障發(fā)生的原因，研究出解決問題的方法，降低測速裝置的故障率，提高駝峰編組場的車輛解編效率。

駝峰；雷達(dá)；測速裝置；故障

駝峰測速雷達(dá)是駝峰自動(dòng)化和半自動(dòng)化系統(tǒng)中速度控制的關(guān)鍵設(shè)備，它較好地實(shí)現(xiàn)溜放車輛在減速器區(qū)段的速度測試。多普勒雷達(dá)的工作原理是當(dāng)雷達(dá)發(fā)射一固定頻率的脈沖波對空掃描時(shí)，多普勒雷達(dá)如遇到活動(dòng)目標(biāo)，回波的頻率與發(fā)射波的頻率出現(xiàn)頻率差，稱為多普勒頻率。根據(jù)多普勒頻率的大小，可測出目標(biāo)對雷達(dá)的徑向相對運(yùn)動(dòng)速度；通過發(fā)射的脈沖和接收到的脈沖的時(shí)間差，測出目標(biāo)的距離[1]，從而計(jì)算出目標(biāo)的瞬時(shí)速度。

T·CL-2A型雷達(dá)測速裝置作為一款成熟的測速裝置已在駝峰場大量使用，利用雷達(dá)的發(fā)射波與反射回的反射波混頻整形后以方波的形式輸送給計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)來完成對車輛的速度控制[2]。在使用過程中由于其性能、環(huán)境、安裝等方面的原因，故障時(shí)有發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計(jì)，某雷達(dá)測速工區(qū)在半年時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障60起，其中雷達(dá)故障37起，占總故障的61.6%。為保安全壓故障，工區(qū)相關(guān)人員通過速度曲線研判，現(xiàn)場觀察、實(shí)驗(yàn)、分析，得出信號設(shè)備防雷不良造成輸出末級光耦故障、雷達(dá)速度曲線跳變、測速與車輛的實(shí)際速度有偏差是造成測速雷達(dá)故障的主要問題。

1 測速雷達(dá)故障分析

1.1 案例1

溜放車輛通過減速器不制動(dòng)，車輛在沒有控制的情況下超速出夾，車輛重掛車鉤損壞，如圖1所示，控制臺(tái)顯示雷達(dá)故障標(biāo)識(shí)。

故障后測量測速裝置輸出末級無輸出電壓，末級輸出開關(guān)4N35光耦被擊穿。雷達(dá)天線無信號輸出，無法進(jìn)行溜放車輛的速度測試。雷達(dá)測速設(shè)備安裝在室外線路旁邊，受環(huán)境影響非常大。緩行器線路旁邊有電氣化鐵路通過，線路繁忙，為保證牽引電流回流設(shè)置有接地線。測速裝置中4N35光耦作為測速裝置末級輸出開關(guān)使用，4N35是一款通用光電耦合器，包含一個(gè)砷化鎵紅外發(fā)光二極管，并用該二極管驅(qū)動(dòng)硅光電晶體管。當(dāng)有電力機(jī)車經(jīng)過鄰線時(shí)，電力接觸網(wǎng)強(qiáng)大的回流會(huì)在周圍產(chǎn)生迷流感應(yīng)。受周邊電力機(jī)車牽引電流回流造成的迷流感應(yīng)電壓的影響，4N35光耦經(jīng)常被擊穿，造成失效無交流電壓輸出，因此檢測不到溜放車輛速度。

圖1 車鉤縮進(jìn)損壞

測速裝置室外防雷組合雖然采用了放電管、壓敏電阻、瞬變電壓抑制器的三級防雷措施，但是都是采用縱向防雷的方式，三種防雷元件均與大地相連，以大地作為雷電泄流通道[3]。當(dāng)雷達(dá)測速設(shè)備遭到雷擊時(shí)，雷電入地大電流產(chǎn)生的感應(yīng)電壓通過接地線感應(yīng)到電路中，造成4N35光耦等設(shè)備的損壞，檢測不到溜放車輛速度，造成車輛重掛等故障。

1.2 案例2

雷達(dá)速度曲線尾部被干擾，速度曲線跳變大，曲線不平滑，控制臺(tái)顯示出口速度超速。雷達(dá)速度數(shù)據(jù)曲線發(fā)生跳變發(fā)生的原因有多方面，主要是環(huán)境因素造成的雷達(dá)波的干擾，包括鄰線車輛的干擾[3]。其次還有溜放車輛排風(fēng)不干凈、在溜放過程中突然撂砸、雷達(dá)的靈敏度低、雷達(dá)的俯仰角度調(diào)整不好等多方面的原因。

雷達(dá)速度數(shù)據(jù)曲線發(fā)生跳變時(shí)，如果曲線中部跳變造成減速器不制動(dòng)，曲線尾部跳變導(dǎo)致發(fā)生超速現(xiàn)象。由于雷達(dá)速度曲線發(fā)生的跳變，會(huì)造成兩種結(jié)果：低于定速或高于定速。如果低于定速但是實(shí)際溜放車輛的速度高于定速，這時(shí)減速器不制動(dòng)就會(huì)發(fā)生重掛，車輛會(huì)被撞壞，十分危險(xiǎn)；反之，如果高于定速但實(shí)際溜放車輛的速度低于定速，這時(shí)減速器就制動(dòng)，必然人為造成“開天窗”，影響車站的解編效率（如可以再溜十個(gè)車的只能溜四個(gè)車甚至更少）。箱梁鉚釘斷裂如圖2所示。

圖2 箱梁鉚釘斷裂

1.3 案例3

測速與實(shí)際速度不一致，車輛停止實(shí)際速度為0，雷達(dá)測得的速度較快，控制臺(tái)的曲線速度亂跳變。

綜合分析：測速與實(shí)際速度不符的主要原因是雷達(dá)測速設(shè)備在車輛因故停止時(shí)，雷達(dá)波受環(huán)境影響發(fā)生位移，造成雷達(dá)方位俯仰，打靶點(diǎn)偏移造成曲線速度亂跳變。對近半年雷達(dá)測速故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn)，由于測速與實(shí)際速度不符造成的雷達(dá)故障有11起，占整個(gè)故障件數(shù)的18.3%。

測速與實(shí)際速度不符造成的雷達(dá)故障，如果測速小于溜放車輛速度，減速器會(huì)不制動(dòng)；測速大于溜放車輛速度減速器會(huì)錯(cuò)誤制動(dòng)夾停車輛。

2 解決方案和建議

2.1 優(yōu)化防雷組合

克服設(shè)備防雷不良造成的故障，更改防雷元件配線方式，取消原來設(shè)計(jì)的縱向防雷。對原來防雷組合進(jìn)行優(yōu)化，第一級壓敏電阻防雷，提高壓敏電阻擊穿參數(shù)值；第二級采用擊穿瞬變電壓抑制器，因?yàn)槔纂娛歉哳l電流，因此在兩級之間增加電感器件，對雷電起衰減作用，串聯(lián)電感后在兩級間可增強(qiáng)防雷效果；使通過第二級后的電流限制安全閥值，第二級與第三級之間也采用同樣的方法進(jìn)一步限流；第三級也采用瞬變電壓抑制器加電感的方式，同時(shí)將原來的擊穿電壓提高一倍，擴(kuò)大其限壓范圍，使其限壓范圍與被保護(hù)設(shè)備相匹配[3]。

原防雷電路如圖3所示。改進(jìn)電路如圖4所示。

2.2 防止鄰線干擾

為了防止雷達(dá)速度數(shù)據(jù)曲線發(fā)生跳變，避免一些構(gòu)成雷達(dá)波反射的物件存在，避免產(chǎn)生干擾信號；對于鄰線車輛的干擾可以采用修改作業(yè)過程中的速度控制程序，將突變的速度干擾信號濾掉；調(diào)整雷達(dá)的俯仰角度，鄰鉤車盡量不要在鄰道溜放，避免雷達(dá)在收到本道車輛速度信號的同時(shí)，也收到鄰道車的速度信號[4]。經(jīng)常檢查、測試各臺(tái)雷達(dá)的技術(shù)參數(shù)是否處于良好的運(yùn)用狀態(tài)，調(diào)整雷達(dá)靈敏度使得采集時(shí)間的時(shí)機(jī)在溜放車輛正好出清減速器時(shí)，滿足雷達(dá)的工作條件。

圖3 原防雷電路

圖4 改進(jìn)電路

2.3 調(diào)整雷達(dá)測速點(diǎn)

測速與實(shí)際速度不一致原因明確后，根據(jù)實(shí)際環(huán)境結(jié)合生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，對雷達(dá)發(fā)射功率進(jìn)行全面整治，調(diào)整雷達(dá)底座，調(diào)整雷達(dá)方位，調(diào)整雷達(dá)俯仰，調(diào)整打靶點(diǎn)。根據(jù)多普勒原理，使雷達(dá)測速的多普勒信號反饋到室內(nèi)計(jì)算機(jī)的速度是真實(shí)有效的，以便控制減速器及時(shí)動(dòng)作。

調(diào)試的具體方法：將測試儀安放在減速器出口處，過渡道床道心的中間，高度調(diào)整到1.1 m左右，通過反復(fù)調(diào)整雷達(dá)及儀器天線的方位和俯仰，使儀器指示為最大。將雷達(dá)天線與機(jī)殼固定后，鎖緊調(diào)整螺母，蓋好箱蓋，再檢查指示值是否變化。另外在鐵軌外左右兩側(cè)測量雷達(dá)的輸出（測量高度不變），此時(shí)雷達(dá)固定不變，只調(diào)整儀器的方位和俯仰，測得其值均應(yīng)小于在中心測得值，且大小相當(dāng)。

建議定期對雷達(dá)測速設(shè)備進(jìn)行測試檢修，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電路故障隱患，到期更換電子設(shè)備，防止雷達(dá)內(nèi)部元件老化失效造成內(nèi)部短路或開路，測速設(shè)備發(fā)送功率降低，控制電路故障使得多普勒信號反饋不到室內(nèi)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的故障 現(xiàn)象。

3 結(jié)束語

T·CL-2A型雷達(dá)是重要的駝峰測速裝置，其工作質(zhì)量決定著駝峰車輛編解的效率。通過對雷達(dá)的設(shè)備整治，雷達(dá)故障率得到了有效控制，雷達(dá)故障大幅度降低，大大提高了駝峰編組場的作業(yè)效率。同時(shí)進(jìn)一步提高了員工的質(zhì)量意識(shí)、問題意識(shí)和改進(jìn)意識(shí)，大大增強(qiáng)了成員的團(tuán)隊(duì)精神，提高了集體攻關(guān)的能力，收到了良好的社會(huì)效益。

［1］丁鷺飛，陳建春.雷達(dá)原理［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2009.

［2］蒲陽.自動(dòng)化駝峰雷達(dá)測速存在問題淺析［J］.成鐵科技，2015（3）：15-35.

［3］曾結(jié)，曹志華，郭德和.駝峰T·CL型雷達(dá)防雷系統(tǒng)的改進(jìn)［J］.鐵道通信信號，2011（10）：48-49.

［4］許勤.駝峰測速雷達(dá)運(yùn)用中的幾個(gè)問題［J］.鐵道通信信號，2014（2）：41-43.

U284.6

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.12.016

2095－6835（2020）12－0041－02

廣西高等學(xué)校高水平創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)及卓越學(xué)者計(jì)劃資助“高鐵信號職教裝備技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用”（編號：桂教人〔2018〕35號）

吳建軍（1966—），男，壯族，高級實(shí)驗(yàn)師，主要從事鐵道信號自動(dòng)控制、電子技術(shù)等方面的教學(xué)與研究。黃鶯（1980—），男，壯族，教授，主要從事智能檢測與控制技術(shù)、鐵道信號職教裝備技術(shù)、職業(yè)技術(shù)教育等方面的研究。

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕