機(jī)場(chǎng)助航燈光系統(tǒng)故障分析及對(duì)策研究

任文歡

（成都天府國(guó)際機(jī)場(chǎng)分公司，四川 成都 641419）

0 引言

助航燈系統(tǒng)通過(guò)其燈光顏色、構(gòu)型、光強(qiáng)以及燈光有效范圍進(jìn)行動(dòng)態(tài)三維定位的分析信息，為飛機(jī)在復(fù)雜天氣和夜間中于機(jī)場(chǎng)滑行、著陸以及起飛起到了重要的目視助航作用。傳統(tǒng)助航燈健康管理檢測(cè)多采用耦合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，耦合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可對(duì)故障進(jìn)行分類檢測(cè)，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)則主要檢測(cè)故障數(shù)目。前者通過(guò)分類檢測(cè)可及時(shí)修理故障，后者則通過(guò)數(shù)目檢測(cè)確保調(diào)光器不受故障數(shù)目過(guò)多的影響而損壞。上述兩種傳統(tǒng)健康管理方法需要基于故障已發(fā)生的情況進(jìn)行檢測(cè)維修，因此在故障發(fā)生后至維修完成所需時(shí)間較長(zhǎng)。為縮短維修時(shí)間，可使用故障預(yù)測(cè)技術(shù)分析燈盞剩余壽命，并采用OCM（視情維修）策略。

1 機(jī)場(chǎng)助航燈光系統(tǒng)工作原理

在國(guó)際民航組織（ICAO）的嚴(yán)格要求下，機(jī)場(chǎng)必須定時(shí)巡檢，按照相關(guān)規(guī)定，必須及時(shí)修復(fù)或更換故障燈盞以保證助航燈光系統(tǒng)的有限范圍、光強(qiáng)、構(gòu)型以及顏色符合標(biāo)準(zhǔn)。助航燈光系統(tǒng)主要由遠(yuǎn)控單元、燈具、變壓器以及調(diào)光器構(gòu)成，燈具可通過(guò)隔離變壓器構(gòu)成恒流回路以達(dá)到相同光強(qiáng)的目的。在上述介紹的預(yù)測(cè)維修方法中，需要安裝預(yù)測(cè)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，而助航燈光系統(tǒng)的預(yù)測(cè)模型中重要部分為遠(yuǎn)控單元。因燈具電流I與功率P為恒定數(shù)值，因此在使用時(shí)長(zhǎng)超過(guò)使用壽命或意外發(fā)生故障的情況下，燈具內(nèi)部電阻R將減小，根據(jù)公式（1）的原理，若燈具內(nèi)部電阻減小，則燈具兩端電壓也隨之降低：

除燈具達(dá)到使用壽命以及意外發(fā)生故障的情況外，燈具還可能受其組成部件性能退化的影響發(fā)生緩變故障。此類故障可在濕度、溫度、振動(dòng)或者供電電壓不穩(wěn)定等外界引物的影響下而被誘發(fā)，包含了如天氣條件等一類未知因素以及部件性能此類已知因素，因此普通數(shù)學(xué)模型難以推算出合理結(jié)果。另外，在現(xiàn)代機(jī)場(chǎng)助航燈光系統(tǒng)規(guī)模大的情況下，機(jī)場(chǎng)受條件所限每天可采集的燈具兩段電壓樣本數(shù)量小，結(jié)合機(jī)場(chǎng)安全運(yùn)營(yíng)為第一位的條例以及機(jī)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)成本問(wèn)題，需要謹(jǐn)慎選擇預(yù)測(cè)模型，保證預(yù)測(cè)模型可對(duì)故障燈具做出有效精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)，結(jié)合OCM維修策略提高機(jī)場(chǎng)安全保障能力[1]。

2 機(jī)場(chǎng)助航燈光系統(tǒng)的常見(jiàn)故障

2.1 燈光電纜主回路故障診斷

（1）主回路故障類型。助航燈光電纜回路構(gòu)成屬于串聯(lián)電路，其中隔離變壓器、主電纜以及變壓器一次連接器構(gòu)成了燈光系統(tǒng)供電主回路，此部分出現(xiàn)的故障為主回路故障。

主回路故障中常見(jiàn)故障為：電纜對(duì)地絕緣降低故障和電纜開(kāi)路故障，以及復(fù)合型故障。此類故障主要原因：故障處電纜芯線或者接頭芯線接觸不良，導(dǎo)致電阻顯示數(shù)值大于正常數(shù)值；包括金屬屏蔽層以及芯線等導(dǎo)體的直流電阻在電纜完全斷開(kāi)時(shí)顯示數(shù)值為無(wú)窮大。復(fù)合型故障則同時(shí)包含了開(kāi)路和接地故障。

電纜對(duì)地絕緣降低故障發(fā)生時(shí)對(duì)地絕緣電阻為0，直流電阻小于100Ω，可分為：?jiǎn)吸c(diǎn)接地故障，回路燈具發(fā)光正常；多點(diǎn)接地故障，故障點(diǎn)之間燈具明顯發(fā)暗或者熄滅。

復(fù)合型故障最為復(fù)雜，其絕緣電阻幾乎為0，電纜直流電阻高于正常值。

分析以上三類主回路故障類型，復(fù)合型故障可能隨時(shí)引起助航燈光關(guān)閉；單點(diǎn)接地故障不影響助航燈光工作，多點(diǎn)接地故障將導(dǎo)致燈管變暗或間接關(guān)閉；開(kāi)路故障將導(dǎo)致整個(gè)回路燈光關(guān)閉[2]。

（2）故障實(shí)例與處理。某機(jī)場(chǎng)于下午16:40試運(yùn)行時(shí)，聯(lián)絡(luò)道大部分中線燈熄滅。在對(duì)聯(lián)絡(luò)道中線燈回路電阻測(cè)量時(shí)，測(cè)量出回路電纜接線端電阻為0，直流電阻為82Ω，可推斷此故障為主回路故障中的電纜接地故障；在電纜恢復(fù)正常后對(duì)其直流電阻測(cè)量得出數(shù)值為36Ω，可推測(cè)可能還存在開(kāi)路故障；在檢查燈箱蓋整體外觀時(shí)可以聞到明顯的焦糊味，開(kāi)啟燈箱蓋發(fā)現(xiàn)主電纜連接頭散發(fā)焦糊味，連接頭表皮嚴(yán)重碳化，連接頭燒壞導(dǎo)致隔離變壓器本體擊穿鼓包，通過(guò)重做主電纜與隔離變壓器接頭后排除主回路開(kāi)路故障。通過(guò)先后排除單點(diǎn)接地故障與開(kāi)路故障工作，完成復(fù)合型故障排除任務(wù)。

2.2 助航燈光恒流調(diào)光器故障診斷

（1）調(diào)光器構(gòu)成。調(diào)光器本質(zhì)為調(diào)整光強(qiáng)的控制系統(tǒng)，所示主要由執(zhí)行部分、檢測(cè)部分以及控制部分三部分組成。執(zhí)行部分主要依靠有效調(diào)整可控硅導(dǎo)大小改變調(diào)光器輸出電壓，以達(dá)到良好的光強(qiáng)調(diào)整目的；控制部分通過(guò)單片微型計(jì)算機(jī)操作；檢測(cè)部分通過(guò)調(diào)光器與互感器串聯(lián)，并聯(lián)輸出變壓器完成檢測(cè)工作。

（2）故障實(shí)例與處理。某機(jī)場(chǎng)在開(kāi)啟調(diào)光器“西坡度燈5級(jí)”命令后，調(diào)光器顯示面板上，升壓變壓器指示為0，該狀態(tài)持續(xù)1s并在調(diào)光器主電路通電失敗的情況下發(fā)出系統(tǒng)警報(bào)，設(shè)備也因“前級(jí)開(kāi)路”故障無(wú)法運(yùn)行。在故障檢測(cè)過(guò)程中依次對(duì)以下問(wèn)題進(jìn)行排查：設(shè)備整體外觀進(jìn)行檢測(cè)是否斷路器存在碳化現(xiàn)象，電源端子測(cè)量是否輸入電源正常，升壓變壓器連接是否正常；調(diào)試后觀察調(diào)光器中，繼電器線圈通電指示燈狀態(tài)。通過(guò)逐步排查得出調(diào)光器中交流接觸器線圈無(wú)法正常通電，導(dǎo)致主控板內(nèi)單片檢測(cè)機(jī)發(fā)出前級(jí)開(kāi)路警報(bào)。故障調(diào)節(jié)中，排除進(jìn)線電源狀態(tài)問(wèn)題后，通過(guò)改錐對(duì)存在開(kāi)路現(xiàn)象電路的中斷頭進(jìn)行堅(jiān)固處理后，故障排除。

2.3 低壓供電系統(tǒng)的故障診斷

（1）低壓供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。機(jī)場(chǎng)助航燈光供電系統(tǒng)主要由線路、開(kāi)關(guān)柜以及變壓器構(gòu)成。主要供電故障為：柴油發(fā)動(dòng)機(jī)故障、變壓器觸頭放電、市電中斷、市電和柴油發(fā)電機(jī)切換故障、備用供電系統(tǒng)切換故障、控制柜或變壓器跳閘。

（2）故障實(shí)例與處理。某機(jī)場(chǎng)在調(diào)試燈光站低壓供電系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)手動(dòng)/自動(dòng)切換低壓供電系統(tǒng)中，母聯(lián)斷路器合閘，市電斷路器自動(dòng)分閘，電源斷路器自投自復(fù)誤動(dòng)作導(dǎo)致市電斷路器執(zhí)行自復(fù)步驟。在故障排查中，依次對(duì)分閘繼電器、手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)以及分閘按鈕觸頭進(jìn)行檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)故障問(wèn)題后檢測(cè)公共端線路電流以及斷路器分閘線圈電壓。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果可推測(cè)故障發(fā)生的原因?yàn)閿嚯娧訒r(shí)繼電器不通電，導(dǎo)致手動(dòng)/自動(dòng)切換兩套低壓配電系統(tǒng)使繼電器斷開(kāi)時(shí)間延后。通過(guò)增加通電延時(shí)繼電器并自鎖常開(kāi)出點(diǎn)，恢復(fù)低壓配電系統(tǒng)手動(dòng)狀態(tài)中形成開(kāi)路，故障排除[3-4]。

3 機(jī)場(chǎng)助航燈光系統(tǒng)故障日常的維護(hù)管理

3.1 使用LED燈替換傳統(tǒng)燈泡

相較之傳統(tǒng)燈泡，LED燈泡具有耗電低、亮度高、應(yīng)對(duì)外界破壞能力強(qiáng)、亮度高以及壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，雖使用成本較高，但LED燈泡在使用過(guò)程中大幅度減少能耗，機(jī)場(chǎng)需要跟隨科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步對(duì)燈泡類型及時(shí)進(jìn)行替換。

3.2 對(duì)燈泡進(jìn)行分區(qū)域、分組編號(hào)以及使用科學(xué)的監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)

在助航燈光系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，由于機(jī)場(chǎng)占地面積較大，機(jī)場(chǎng)跑道、聯(lián)絡(luò)道繁多，檢修人員無(wú)法在第一時(shí)間鎖定故障燈盞定位，短時(shí)間無(wú)法到達(dá)故障地點(diǎn)。基于此情況，機(jī)場(chǎng)可對(duì)燈盞分區(qū)分組編號(hào)，通過(guò)監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)輔助檢測(cè)人員進(jìn)行有效快速的故障定位。其次，為檢測(cè)維護(hù)人員配備小型交通工具可方便工作人員快速到達(dá)故障現(xiàn)場(chǎng)，減少時(shí)間損耗。再者，機(jī)場(chǎng)應(yīng)定制有效合理的燈光系統(tǒng)維護(hù)條例，通過(guò)定期檢修維護(hù)減少故障發(fā)生概率[5]。

3.3 要擁有一批專業(yè)素質(zhì)極高的工作人員

機(jī)場(chǎng)在招聘工作人員時(shí)，應(yīng)以實(shí)事求是原則選擇具有高度專業(yè)素質(zhì)的工作人員。機(jī)場(chǎng)助航燈光系統(tǒng)的日常維護(hù)工作需要工作能力強(qiáng)的相關(guān)人員進(jìn)行檢測(cè)維護(hù)，需將機(jī)場(chǎng)安全運(yùn)營(yíng)放在首位，尊重機(jī)場(chǎng)工作人員以及旅客的生命財(cái)產(chǎn)。其次，在助航燈光系統(tǒng)配件檢修過(guò)程中，工作人員應(yīng)避免檢修后二次故障的發(fā)生，檢修時(shí)應(yīng)當(dāng)對(duì)整個(gè)回路燈光系統(tǒng)進(jìn)行基礎(chǔ)檢測(cè)，不可將檢修目光集中于單一故障點(diǎn)，通過(guò)對(duì)整條燈光回路的排查避免檢修后出現(xiàn)連續(xù)性故障。最后，機(jī)場(chǎng)相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)在合理安排下形成完整的維修步驟以及路線，以達(dá)到助航燈光系統(tǒng)故障的高效精準(zhǔn)排查維護(hù)工作目的。

4 結(jié)語(yǔ)

機(jī)場(chǎng)助航燈光系統(tǒng)在機(jī)場(chǎng)中起到至關(guān)重要的作用，若無(wú)法及時(shí)排除故障則將對(duì)機(jī)場(chǎng)安全造成重大影響。機(jī)場(chǎng)應(yīng)運(yùn)用預(yù)測(cè)模型推算預(yù)測(cè)故障燈盞，達(dá)到故障發(fā)生前對(duì)燈盞檢修的目的，減少助航燈光系統(tǒng)故障的同時(shí)，最大程度保障機(jī)場(chǎng)的安全運(yùn)營(yíng)。除故障診斷與處理工作之外，機(jī)場(chǎng)還應(yīng)當(dāng)重視助航燈光系統(tǒng)的日常維護(hù)管理，及時(shí)跟進(jìn)科技發(fā)展，替換長(zhǎng)時(shí)間使用燈泡的類型；配備科學(xué)監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)保障檢修人員工作的快速性和精準(zhǔn)性；招聘專業(yè)素質(zhì)極高的工作人員，通過(guò)科學(xué)合理的管理和安排形成完整維修路線和維修步驟，達(dá)到高效精準(zhǔn)維護(hù)管理工作的目的，以保障機(jī)場(chǎng)相關(guān)工作人員以及乘客的生命財(cái)產(chǎn)安全。