陳興旺

陳興旺:鄭州電務(wù)段信息車間 助理工程師 450052 鄭州

自第六次大提速以來，以ATP設(shè)備控制運行的動車組大量投入運用，開創(chuàng)了中國鐵路高速時代。做為動車組ATP設(shè)備重要組成部分的速度傳感器，主要為其提供精確的速度信息，來實現(xiàn)動車組可靠、安全、舒適運行，因此，測速系統(tǒng)的好壞直接威脅動車組行車安全。為了更好地提高測速系統(tǒng)穩(wěn)定性，保障動車組安全運行，下面就具體實例，通過數(shù)據(jù)分析來深入剖析速度傳感器工作原理和故障處置方法，最終確保ATP設(shè)備安全、可靠。

1 速度傳感器信號處理過程

速度傳感器上的光柵盤隨著軸轉(zhuǎn)動時，光信號隨著光柵盤轉(zhuǎn)動，光電模塊通過光孔位置導(dǎo)通電路，隨著光孔的轉(zhuǎn)動，出現(xiàn)一定頻率不連續(xù)的導(dǎo)通電壓信號，然后通過比較電路和功放器最終輸出不同頻率的方波，軸轉(zhuǎn)動速度不同，則方波信號頻率不同。測速系統(tǒng)就是根據(jù)不同頻率的方波信號及對應(yīng)的輪徑值，最終換算出動車組運行速度。

1.1 信號處理過程

如圖1所示，ATP啟機(jī)過程中CODOU板從相應(yīng)的CBCH板中提取自己所用的數(shù)據(jù)信息(主要為輪徑值)，同時檢測與CCTE板的通信。若輪徑信息正確并通信良好，則CODOU板顯示綠燈。

圖1 200C測速系統(tǒng)原理圖

五型動車組ATP速度傳感器安裝在頭車2、4軸上，從2軸和4軸分別收到6路速度信號，其中2軸、4軸的1、2路信號(信息相同相位不同)交由A系的CODOU板，3、4路信號交由B系的CODOU板，5、6路信號交由C系的CODOU板分別進(jìn)行處理。其中2軸傳來的信號和對應(yīng)的2軸輪徑值進(jìn)行相關(guān)運算得出一個速度值，4軸傳來的信號和對應(yīng)的4軸輪徑值進(jìn)行相關(guān)運算得出一個速度值，若2個速度值在允許誤差范圍內(nèi)，則CODOU板將速度值發(fā)送到相對應(yīng)的CCTE板做進(jìn)一步邏輯比較。

1.2 速度傳感器在ATP中的作用

五型動車組采用的是3取2系統(tǒng)，A系、B系具有輸入輸出功能，C系為冗余表決系統(tǒng)。從結(jié)構(gòu)上明顯看出，C系只有2塊板子:CCTE板和CODOU板(可見CODOU非常重要)。而三系對應(yīng)的速度信息，則是兩兩做比較，在允許的范圍內(nèi)，最后輸出一個表決值作為控車依據(jù)，提供給列車接口及DMI顯示。如果速度值誤差過大，此時無論是ATP控車還是LKJ控車，則ATP均輸出有效緊急制動。

2 常見故障舉例

五型動車組自2008年8月在鄭州局運營以來，頻繁發(fā)生由于測速測距故障引起的制動停車，極大的影響了鐵路運輸?shù)恼Ｖ刃?。為了減少速度傳感器故障帶來的影響，加大了日常檢修力度和數(shù)據(jù)分析力度。同時，通過日常工作發(fā)現(xiàn)，除了設(shè)備硬件、軟件外，還有設(shè)備工作的溫度、濕度、電磁環(huán)境等因素均會造成測速測距故障?，F(xiàn)就從以下4個方面進(jìn)行討論。

2.1 通信鏈路竄入干擾的情況

當(dāng)測速系統(tǒng)某一通信鏈路竄入干擾，則該路CODOU插件CTODL電路通信誤差過大，造成該路測速運算被棄用;若2路或2路以上通信鏈路均竄入干擾，則ATP設(shè)備3取2無法實現(xiàn)，最終會造成動車組運行途中報“測速系統(tǒng)故障”，觸發(fā)緊急制動停車。

例1:2011年3月25日21:10:19，測速系統(tǒng)故障停車。通過SAM數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，CODOU2板(對應(yīng)218包)CTODL通信鏈路在17:54存在誤差后，ATP即將其測速結(jié)果棄用(17:55后無任何信息記錄)，由于仍有2路有效，未影響行車。但在21:10:18，CODOU1板(對應(yīng)217包)通信鏈路也出現(xiàn)誤差過大，ATP設(shè)備有2路通信鏈路存在異常，導(dǎo)致21:10:19，無法滿足ATP設(shè)備3取2系統(tǒng)需求，從而發(fā)生“測速系統(tǒng)故障”。由此可得出以下結(jié)論:①CODOU板以及速度傳感器硬件無故障，測速系統(tǒng)能夠正常測速;②通信鏈路竄入干擾是造成測速系統(tǒng)故障的原因;③該車BTM主機(jī)也頻繁報CTODL-B通信終端，以及WRN3故障，有可能故障的BTM天線或主機(jī)會導(dǎo)致干擾竄入ATP系統(tǒng)，使測速系統(tǒng)CTODL通信鏈路誤差太大，而造成故障。

建議采取措施:①檢查BTM天線鏈接電纜，如無破損和緊固問題，建議更換BTM天線;②更換BTM天線后，跟蹤該車數(shù)據(jù)。

例2:2011年8月10日17:01:59，測速系統(tǒng)故障停車。在查看故障運行數(shù)據(jù)時發(fā)現(xiàn)，在運營過程中，MID數(shù)據(jù)在12:36:39時記錄了AODMV1故障，同時測速測距的表決從1-2表決，變更為2-3表決，證明此時的2軸速度傳感器1，2通道故障導(dǎo)致CODOU1板測速結(jié)果不可用。如圖2所示。

圖2 速度表決變化為2－3

在列車運行到17:01:58時，在SAM數(shù)據(jù)的217包顯示CODOU2板的CTODL通信因干擾延時超限，導(dǎo)致CODOU2板測速結(jié)果不可用，2-3表決無法實現(xiàn)，從而觸發(fā)“測速系統(tǒng)故障”停車。

建議采取措施:更換2軸速度傳感器。

2.2 某系的CCTE板或CODOU板故障的情況

從速度為0到逐漸增大后，某一塊CODOU板表決信息一直保持STOP，其余CODOU板正常表決為wheel or radar coherent，該現(xiàn)象可能是CCTE死機(jī)或CODOU啟動不正常。

例3:從MID數(shù)據(jù)中可以看到，該車的CODOU2板從2月14日至3月25日運營中，有非常多的啟機(jī)動車后，表決狀態(tài)為“Stop”的情況。且在3月23日更換過EVC-B組匣，未能解決該故障，同時在數(shù)據(jù)中，可以看到有“3-1”表決，且正確行車的記錄，證明CODOU2板功能正常，速度傳感器5-6通道正常。由于CCTE3板死機(jī)會導(dǎo)致CODOU2應(yīng)用程序不啟動，在表決狀態(tài)中始終記錄“Stop”狀態(tài)。

建議采取措施:更換C系CCTE板。

2.3 速度傳感器故障時的情況

MID數(shù)據(jù)報A/B ODMV 1/2/3故障，A/B分別代表傳感器所在的軸端，1、2、3則分別代表與CODOU0板、CODOU1板、CODOU2板所連的通道，如果MID數(shù)據(jù)中報該故障，則表示對應(yīng)的通道存在問題，需要檢查CODOU板到傳感器間的所有連接及速度傳感器本身是否故障。

例4:2011年2月6日19:46:13，報“測速系統(tǒng)故障”導(dǎo)致停車，后又反復(fù)多次啟機(jī)，列車運行至20 km/h以下就報“測速系統(tǒng)故障”。

根據(jù)故障記錄可以發(fā)現(xiàn)，CCTE-1/2插件的MID故障信息記錄中均記錄了7次2軸速度傳感器全通道故障(6通道全故障)，并且在SAM運營記錄中，從第8次啟動至14次啟動后，動車組運行速度還未達(dá)到20 km/h時ATP就報“測速系統(tǒng)故障”。

根據(jù)故障記錄可以判定，該車2軸速度傳感器故障，導(dǎo)致ATP無法完成測速計算，導(dǎo)致“測速系統(tǒng)故障”。

建議采取措施:更換2軸速度傳感器。

2.4 速度傳感器某一組通道故障時的情況

例5:2011年3月23日行車過程中12:29:23時CODOU0板的狀態(tài)由Wheel or radar轉(zhuǎn)變?yōu)镾top，從MID數(shù)據(jù)中可以看到，該車的CODOU0板是在正常測速的情況下，突然轉(zhuǎn)變?yōu)椤癝top”狀態(tài)，且表決狀態(tài)從“1-2”轉(zhuǎn)換為“2-3”。

根據(jù)板件狀態(tài)觀察及數(shù)據(jù)分析，CODOU0板功能正常，對應(yīng)的A、B速度傳感器1-2通道鏈路上可能存在問題。

建議采取措施:更換2、4軸速度傳感器。

3 結(jié)束語

本文僅對常見的速度傳感器故障進(jìn)行舉例分析，在發(fā)生故障后還是要根據(jù)實際情況進(jìn)行具體判斷，準(zhǔn)確抓住故障要點，并且要加大對速度傳感器的監(jiān)控，這樣才能夠及時發(fā)現(xiàn)問題并予以解決，有效地減少故障，確保動車組的運行安全。