浅析列车测速设备工作原理与维护

浅析列车测速设备工作原理与维护

【摘要】随着我国城市化进程的加快，城市人口和机动车的快速增加已大大超过城市交通基础设施的最大承受能力，城市交通问题已经严重影响城市功能的发挥和城市的可持续发展。本文针对轨道交通地铁车载信号的速度传感器问题进行分析，希望可以对故障维修会有所帮助。

【关键词】速度传感器；加速度计；故障维修；定期维修；测速

1.西安地铁速度传感器

1.1安装与结构

列车每端，安装两个速度传感器，分别安装在不同侧不同的的非动力制动轴上（左一右四）。一个项目中所有列车的速度传感器应安装在带司机室车厢并采用同一安装结构。但两者采用独立的方法测量列车的位移和速度。即使其中一个速度传感器失效但其它车载部件工作正常时，CC将继续正常工作。

1.2工作原理

西安地铁选用的速度传感器是6通道、90度相移的DF16电光速度传感器。六个通道等间隔的分布在一个圆形的传感器基座上。标记每一个通道，从顶部顺时针数，并将六个通道分为三组，为通道1和通道2（有90度的相移），其次是通道3和4及5和6。通道2和3没有关系，通道4和5或通道6和1也没有关系。CC采用3取2的结构，如果供电板1失效（相当于ACSDV2和ACSDV3），在Tach1，Acc A，AccB和ATP1的一对通道将失去它们的电源，然后CC变成2取2的结构，但是图中未涂红的ATP2和ATP3仍然能收到测距数据，CC 功能不会受到失去数据来源的危害。

1.3速度传感器的常见故障与维护

维修速度传感器时所使用的工器具有：JZ-1转速校验台、数字万用表、示波器。

1.3.1故障维修流程

（1）舌轴断，轴卡死。原因是：

1）传动机构同轴度差或长期磨损，疲劳损坏，处理方法是更换舌轴并调整轴箱盖与驱动法兰盘的同轴度，新的舌轴上须加适量的润滑油脂。

2）检查舌轴长度是否与车型相匹配，更换轴长合适的DF16传感器。

（2）信号输出状态始终为高或低，原因是光电模块损坏。处理方法是打开后盖，更换模块并重新测试。

（3）通电后，发现过流或短路。原因是有超过正常供电电压输入，引起模块短路损坏，处理方法是，并更换模块并重新测试。

（4）16芯插头损坏，原因是插头外部受力。处理方法：更换带内配线的16芯插头。

（5）传感器外配线断，原因是电缆固定不当，在机车运行过程中受到外力拉扯或电缆弯曲半径太小造成疲劳损坏，处理方法是更换新的外配线。

（6）速度忽高忽低，甚至突然为零。原因分析：传感器插头没有拧紧，或传感器插头受外力冲击而损坏，从而引起接触不良。处理方法：清洁插座和插针接触面，拧紧导线插头，或更换插头。

（7）掉速，即显示速度比正常值要偏低，但误差不大。将传感器放在校验台上测试，进行脉冲数测试，脉冲数低于正常值；或用示波器观察，脉冲有闪烁现象，此故障原因是传感器腔内有油或灰尘堵住了光栅槽。处理方法：打开传感器，用干净的软布将腔体和光栅擦拭干净。

1.3.2故障维修工作注意事项

（1）传感器工作电源DC12～30V，不允许直接接机车蓄电池。

（2）直接引出电缆最小弯曲半径不得小于165mm，否则会引起电缆损坏。

（3）传感器安装在机车轴箱盖上，把轴箱端盖面清洁干净，确保安装面平整。

（4）接线检查：a、仔细核对接线图（表），确保接线正确。b、机车静止状态下，联接电连接器，加上工作电源，传感器未装入轴箱盖前，转动传感器方轴，观察测速系统信号输出，若有相应输出，说明传感器接线正确。

2.加速度计的安装结构与工作原理

2.1安装与结构

每个CC设置4个加速度计，包括两个数字型，两个模拟型，安装在CC机柜底部。这两套设备互为冗余，用于提高系统的有效性和可靠性。通过这两套设备交叉检查测量来保证系统的安全。加速度计分为两套，每套有两个不同的加速度计。空转/滑行开始时，列车使用空转/滑行开始前的速度，利用加速度仪进行补偿，来计算当前的速度和位置。一旦空转/滑行结束，速度和位移的测量将切换回速度传感器。

2.2加速度计的容错

两套加速计为冗余结构，每一套包含两个不同型号、来自不同厂家的加速度计，所以CC容许某一个加速度计失效。当任一个加速度计故障后，不影响列车正常运行。

当两个不同型号的加速度计同时故障时，根据它们在系统中的位置，CC仍然可以提供加速度测量。如上图所示，组合方式为Acc1A和Acc2B、Acc2A和Acc1B、Acc2A和Acc2B。所以，如果以上每对组合都不可用，将影响CC的运行。

引入的额外位置不确定。只要列车的位置的不确定距离低于最大极限值（30m），列车保持定位并继续正常运行。

2.3加速度计的常见故障与维护

加速度计为列车的测速定位设备，是车载系统中十分重要的设备，此设备的是否正常工作直接影响着系统的工作。

对于维修所需的主要工具有便携式数字示波器和便携式现场校验仪各一台。

2.3.1故障维修

加速度计的故障主要分为两类：无信号输入和有信号输入但不正常。

（1）无信号输入。

故障查找步骤：

检查输入电源，±12～18VDC是否正常。

检查电缆插头是否松动。

检查电缆线是否受损，如破皮、脱焊。

用示波器或万用表初步测量传感器的信号输出端是否有电压输出（针对模拟加速度计）或RS485输出端是否有波形出现（针对数字加速度计），如有，检查接线端子是否脱落。以上检查仍未能解决，更换加速度计。

（2）有信号输出，但不正常。

故障查找步骤：

加速度计的安装螺钉是否松动。

电缆线和插头以及连接是否松动，地线连接是否松动脱落。

电源是否达到额定的电压范围。

拆除加速度计，放置在现场校验仪上，进行静态测量，看输出电压是否正常。

如静态输出正常，即进行动态测试，开启校验仪电源，调节不同的频率，用示波器测量输出端波形，看是否正常。

如动态特性正常，重新检查安装与接线。

如动态特性不正常，立即更换加速度计。

（3）故障维护工作注意事项。

故障维护工作必须执行地铁运营的有关规章制度，以确保行车及人身安全。

遵循加速度计的操作手册规范与要求。

加速度通电后，应预热最少1分钟。

如果有故障加速度计，必须立即更换，并将故障加速度计包装好以避免机械或电气损坏。用户不得自行修理加速度计。没有经过检验的加速度计不能投入使用。

2.3.2定期维修

检修分为日检、季度检、半年检和年检。

3.列车车载测速系统

3.1列车测速设备之间工作的配合转换过程

在列车行驶过程中，因轨面积水、紧制时的惯性车辆会继续向前滑行或者在检修维护工作中给钢轨上滴油等原因，导致速度传感器会出现空转、打滑现象，加速度计将自动的启动继续测速。而在之前，加速度计也是一直工作的状态的，只是它暂时不会计算列车的速度和位置，而是随时保持在启动状态，一旦速度传感器出现空转、打滑，加速度计立刻开始工作，来计算之后的列车速度与位置。

3.2转换过程在CC中的表现

当探测到空转/打滑现象时，CC会根据加速度计的实际加速或减速计算列车