NM7000B航向設備電纜故障分析及改進

鄧文釗

（湖南機場股份有限公司長沙黃花國際機場分公司，湖南長沙，410137）

1 系統介紹

儀表著陸系統，即ILS（Instrument Landing System），因為儀表著陸系統能在低天氣標準或飛行員看不到任何目視參考的天氣下，引導飛機進近著陸，所以人們通常將儀表著陸系統稱為盲降。

航向設備（Localizer）為飛機提供水平方向上的引導，使飛機能夠正確飛行在跑道中心線的延長線上。

下滑設備（Glide Path）為飛機提供垂直方向上的引導，使飛機能夠以正確的坡度（約3°角）降落下來。

航向和下滑兩個方向的引導，在空中勾勒出一條可供降落的精確路線，通過指針的方式顯示在飛機的儀表盤上，飛行員據此校準飛機的高度、方向和速度，以正確的姿態朝著跑道降落。

儀表著陸系統還包括了指點標(Marker Beacon)設備，有外指點標(Outer Marker)、中指點標(Middle Marker)、內指點標 (Inner Marker)，提供了飛機相對跑道入口從遠到近的三個距離信息，這里不做詳細介紹了。

儀表著陸系統是保證機場航班正常運行的關鍵。一旦設備發生故障，很有可能因處置不及時而直接影響到正在進近的航空器的安全，也可能對后續的航班正常率產生影響。這里，筆者對國內某機場儀表著陸系統設備故障的排查過程進行梳理，希望讓同行得到啟發，提升設備故障排查水平。

圖1 設備整體框圖

2 故障案例分析

該設備為挪威INDRA公司生產的NM7014B型，是雙頻熱備航向設備。2017年由某安裝公司完成安裝調試，并經過校驗中心投產校驗合格后，投入使用。

2.1 案例一

2.1.1 故障現象

2018年7月，值班人員發現設備告警，自動轉換機后故障依舊，隨后系統自動關機。在設備自動關機前，具體相關異常監控參數如表1所示。

表1 相關異常監控參數表

在設備正常運行的情況下，監控器MON1和MON2中CLR DDM的值應該在0.0左右，CLR SDM的值應該在40.0左右，CLR RF的值應該在3.0左右，DIFF FREQ應該顯示為10，IDENT應顯示為OK。

2.1.2 故障分析及排查

根據上面的故障現象我們可以先進行一個設備故障的初步推測：設備的CL、DS以及NF的各項參數均是正常的，只有CLR通道異常。且兩個主監控器顯示的參數一致，而兩個監控器同時發生故障的概率微乎其微，因此可以斷定并非監控部分的問題。

由于設備告警后，進行了自動轉換機，故障現象仍然是CLR監控通道異常，航道跟余隙的頻差DF以及識別信號IDENT都沒有，隨后設備自動關機。作為盲降設備運維人員，看到這里可能心里會有一個判斷，覺得這很有可能是CLR發射通道出了問題。但是我們再仔細看看，NM7014B是有熱備監控器的，而熱備監控器里的參數均是正常的。從這一點我們可以判斷，發射部分也是正常的。接下來就應該逐步排查公共部分的問題。

技術人員進入臺站后，對設備進行了如下測量：

A.使用外場測試儀測量了監控回路CLR通道的數據，結果顯示數據不正常。

B.使用示波器測量主機的CLR CSB和CLR SBO波形，波形均不正常；再測量熱備發射機的CLR CSB和CLR SBO，波形正常。進行轉換機操作后，再次測量波形，仍然是主用發射機波形不正常，而熱備發射機波形正常。

上述測試結果表面，設備的兩個發射機，只要是處于主用狀態，測試數據就不正常，一旦進入備用狀態，測試數據就正常了。

由于NM7014B型的設備即使是處于備機的發射機，也是在工作的。從備機航道發射機輸出的信號在進入假負載之前，通過采樣將CSB和SBO信號送入熱備監控器STB，分別成為了CL和DS通道的參考，而備機余隙發射機的CLR信號送入熱備監控器，成為了CLR通道的參考。

因此可確定兩部發射機本身均正常，一定是發射機處于主用狀態時，信號經過轉換單元到天線分配單元這一段的某處出了問題。

轉換單元至天線分配單元的信號路徑如下：航向發射機單元輸出航道COU-CSB、余隙CLR-CSB射頻信號→經同軸繼電器切換輸出→送至定向耦合器→經約67米射頻饋線電纜→天線分配單元進行分配和發射。

接下來，技術人員對信號路徑中的每一段分別進行了測試，發現從機柜內出來的信號正常，但進入ADU前的信號變得不正常了，這其中只經過了一段射頻饋線電纜。我們將CLR的CSB和SBO電纜進行了互換，發現故障隨電纜轉移了，對兩根電纜進行測試，發現CLR-CSB射頻電纜有短接現象。

于是，我們終于確定了故障點為CLR通道的CLR-CSB射頻電纜。

2.2 案例二

2.2.1 故障現象

2020年1月，值班人員通過監控設備參數發現某航向臺CL RF數值偏低出現預警，且呈現持續降低的趨勢，最后突破告警門限，造成設備雙機關機。具體相關異常監控參數如表2所示。

表2 相關異常監控參數

DS RF 3.02 3.02 2.95 NF DDM 0.0 0.0 N/A NF SDM 40.0 40.0 N/A NF RF 3.00 3.00 N/A CLR DDM 0.3 0.3 0.0 CLR SDM 39.9 39.9 40.0 CLR RF 2.88 2.95 3.13 DIFF FREQ 10 10 10 IDENT OK OK OK DC-LOOP OK OK OK

2.2.2 故障分析及排查

根據上面的故障現象，我們不難看出，CL RF通道出現問題時，如果是發射機的原因引起的，那么NF RF通道也相應的會出現類似的問題。但此時NF RF通道參數正常，因此可以斷定發射機部分是正常的。

至于監控部分，兩個主監控器顯示的故障參數一致，而兩個監控器同時發生故障的概率微乎其微，因此可以斷定并非監控部分的問題。于是，這一次的故障點又回到了公共部分。

CL監控信號路徑：天線單元監控取樣信號→監控電纜→MCU監控混合網絡分成CL、DS、CLR通道輸出→CL監控電纜→機柜下端電纜接口→功分器一分為二→兩塊MF板→兩塊MO板→控制單元。

由于有了前車之鑒，技術人員還是使用分段測試的方法排查此路徑：

使用外場測試儀測量機柜下端CL監控通道的數據，發現RF值偏低。將CL和CLR監控電纜進行互換后測試，技術人員發現故障隨電纜轉移了。對CL監控電纜進行測試發現其數值不正常。因此，我們確定了故障點為CL通道的監控電纜。

此段電纜是從設備機柜經埋地深70公分、長度約64米穿管至監控混合單元，安裝時并沒有預留多的電纜，因此只能重新制作新的電纜取代現有故障的電纜。

3 總體原因分析

上面列舉的兩次故障均是出自同一個臺站設備，自2017年該臺站啟用以來，短短3年時間已經陸續發生了多起故障，出現的問題集中在36R航向臺與天線陣之間的埋地電纜上，且不止一根埋地電纜出現問題。

3.1 設備在建設之初因安裝不規范，通信監控電纜存在信號傳輸衰減的隱患

要知道通信電纜埋在地下，如果施工得當，十幾年甚至幾十年都不會出問題的。該臺站設備才啟用不到兩年就開始頻繁故障，說明當初施工單位建設過程中對埋地電纜的處理方式存在嚴重問題。

3.2 設備通信監控電纜備件儲備不足

在建臺并安裝設備的時候，沒有考慮到埋在地下的電纜會出現如此嚴重問題的情況，因此沒有預留和鋪設備用電纜。主用電纜一旦發生故障，無法短時間解決問題。

4 改進措施

4.1 機器方面

緊急組織技術力量對臺站所有電纜頭進行緊固處理，并密切關注緊固處理過程中參數產生明顯漂移的通道。同時，對每一根監控電纜的反饋信號進行測試，進行數據分析，并記錄存檔。

4.2 環境方面

為臺站加裝聲光告警裝置，以往設備故障，臺站內的主機部分沒有告警音提醒，技術人員在臺站內無法第一時間收到告警信號。而聲光告警裝置很好的彌補了這個不足。

4.3 管理方面

A.導航管理室提交了《關于盲降臺站通信電纜更換的請示》報送集團,機場集團研究決定對該隱患進行掛牌整改。為了徹底解決此安全隱患，我們更換了當初由問題施工方鋪設的兩個航向臺的全部電纜，并另行挖溝布管鋪設了備用監控電纜和備用發射電纜，且與原電纜不共溝。

B.增加了電纜檢測頻次，每年對所有監控電纜進行檢測，記錄參數存檔，并作前后對比，通過數據變化提前發現電纜問題；

C.規范了監控崗位的職責。經歷這次電纜故障事件之后，我們更加認識到監控參數的重要性。對于雖然未到達預警門限但是有所漂移的參數也更加關注了。

電纜更換工程于2020年4月進行特殊校驗之后，校驗結論為合格，且在后續的例行校驗中，電纜更換后的設備均校驗合格。消除了埋地電纜的安全隱患。