企业无线调车设备机车控制器故障报警现象的分析与解决

于晓溪 张景君

（山东钢铁股份有限公司济南分公司物流管理中心 山东济南 250101）

铁路平面无线调车设备在大型企业内部的铁路运输系统已广泛使用，铁路平面无线调系统主要有机车控制器、调车员信号手持电台、联接员信号手持电台和无线区调台组成。铁道部规定，铁路平面无线调车设备的调车作业方式主要是以“信号为主，语音为辅”的原则。其基本工作原理是当调车人员使用调车专用手持台分别按发“红、黄、绿”等调车信号，通过无线方式发射，机车控制器接收调车人员发送的编码信息后，通过译码电路译出相应的“红、黄、绿”三色信号指令并用色灯显示，并同时有对应的“红灯、黄灯、绿灯、连挂、推进”等语音发出回馈到调车人员手台上，进一步提醒调乘人员确认打出的信号是否被接收解调和显示。机车司机根据机控器信号显示和语音提示操作机车行车作业。

无线调车设备在实际应用中，最常见也是最难解决的就是机车控制器故障报警难题，许多因素都会导致机车控制器故障报警的发生。按规定当机车控制器故障报警时，机车司机需停车确认原因后，方可行车，因此，如果机车控制器故障报警几率较高时，将影响铁路运输效率和安全。

铁路平面无线调车设备在设计时为了最大限度保证调车作业的安全性，在信号色灯显示电路上采取的是“红灯”停车信号为收信自保设计，即只要收到红灯指令后就一直保持不变，只有收到下一个指令信息时才改变；而“绿灯”行车信号在收到绿灯行车指令并显示绿灯后，只有在一定间隔内连续不断的收到绿灯自检信号后，才能保持不变，即为“发信自保”。这是无线调车设备为了保障调车作业行车安全，具有的绿灯故障导向安全特性；这一功能的设计要求是当调车员手持机发送绿灯行车指令后，其调车员手持机每间隔3～5s（具体时间因机型不同有所差别）自动发射一个绿灯自检信号，机车控制器只有连续接收到此信号才能一直保持绿灯状态，当不能接收到自检信号时，将发出语音“注意、注意”，当连续无法收到自检信号时，将发出语音“故障停车”，同时机车控制器报警红灯点亮。这一设计主要是考虑到如果调车员手持台出现故障时的安全导向作用，可最大限度的保障行车安全。这也是调车人员常常反应的“掉信号”现象。

无线调车设备在使用中常出现的故障报警现象即“丢信号”的原因虽然是多方面的，但可确认的一点是因为机车控制器无法连续收到检测信号引发的。只要认真分析就可得到很好的解决。

1 当调车员手持台自检信号被阻断或干扰时导致机车控制器故障报警现象

当调车人员与机车之间存有大型建筑物如炼铁高炉等或受强电磁干扰时，由于无线电波是直线传播，400MHz频段的穿透能力比较弱，其调车自检信号被屏蔽或衰减严重时，机车控制器无法正常收到检测信号将故障报警。这类现象常出现在推进作业车辆多，弯道大且高大建筑物多的作业环境。这类情况在作业时最好在车列的中部增设一名调车人员，一般可以解决。另一种方案是列车经过这一区域时，调车员通过调度楼的信号员中转通话再与机车司机通话确认的方式指挥作业也可很好的解决，消除信号中断的行车隐患。但要求调度员与调车员时刻保持通话状态以保障行车安全。

2 在调车作业过程中调车员手台自检信号被压制现象引发的故障报警

现在的调车作业呼唤应答比较频繁，当调车手持台在绿灯状态时频繁通话，就可能与自检信号相互抑制，而导致自检信号和语音通话无法同时发出，从而引发故障报警和语音中断。如图1所示。

图1 信号传输中的故障导向报警时间示意图

下面以TWD-3型为例说明，机车控制器信号显示从上到下依次为：A故障报警红灯、B调车员停车红灯、C黄色减速（车距灯）、D调车员行车绿灯。当调车员手持台打出绿灯后，调车员手持机每隔1.5s自动发出检测信号，当机车控制器在3～5s的间隔内检测不到绿灯自检信号后，将发出故障报警语音提示并转为故障报警红灯。当机车控制器在绿灯的状态下，此信道上有语音通话时，如调乘人员与调度员、调乘人员与信号员，包括调车员与司机通话时，理论上最大只能控制小于3s内，只能在检测信号剩余时间内通话。即使通话时间很短，但可能正好处在发射绿灯检测信号的时刻，也会干扰抑制绿灯检测信号不能发出，而引发故障报警。

但这并不是设备本身故障，在信道上无语音讲话空闲时，只要调车员再打出一次绿灯信号，可恢复正常。因此，建议调乘人员要尽量减少和缩短通话时间。

3 因通信盲区存在电磁波被屏蔽无法保持稳定的通信链导致故障报警现象

当机车和调车员处在通信盲区时，无线电波被屏蔽，难于有效保持自检信号的数据链，无法保障可靠的通信质量，将导致机车控制器发出故障报警现象。这类情况在高炉区及密集高大建筑物区域时，常常会出现这类情况。由于炼铁高炉区大型金属框架物较多，对电磁波吸收和散射比较严重，当机车运行到其附近时，由于车载天线和调车员手持台发射的电磁波被散射和吸收，当机车控制器接收不到调车员手持台发射的自检信号时，其安全导向系统会发出故障报警信号。

这类情况以前牵引的铁水包比较少（3～6台）时，出现的几率较少，随着现在牵引量的增加，现在一般到十几台铁水包左右，距离增加（虽然距离不算大，但在高炉区电磁波衰减较严重），出现的上述情况就较多。遇到这种情况时，与调车员和机车所处的位置至关重要，当调车员和机车靠近大型框架很近，出现这类情况，可能移动1 m或2 m后就可能恢复正常。这时调车员只要再按一下绿色信号键，信号就恢复正常不需停车，这需要调车员和司机相互了解其工作环境和约定，并不是真正出现设备故障。

如果对调车作业要求比较高，就需要在高炉的出铁厂房内敷设泄漏通信电缆，并在厂房外部设置安装一台定向同频放大器，通过调整放大增益和天线辐射方向来传输信号，可彻底解决此类故障。

4 机车推进作业车列数量太多致使调车通信距离达到极限出现的报警现象

无线电设备的通信距离，一般是按平原开阔地或海平面的最佳状况测算的。我们使用的调车员手持台的发射功率按国家标准一般定在3～5W左右。按最佳测算距离为3km，这也只是进行简单的通话，噪音已比较严重，传输调车信号时，衰减就更为严重。对钢铁企业来说，能够保证质量的通话距离在1公里左右，受实际环境制约比较大，不能以最佳通话距离来衡量。以每列机车推进60辆计算，如调车员在最前方作业时，距离机车距离已有800m左右，在这个距离信号衰减较严重，电磁波场强已很小，受电磁环境和工作环境的限制，无法保证安全。因此，当机车推进五十个车辆作业时，如一个调车人员在前面指挥作业，出现远距离报警的几率就大大增加。因此，建议使用单位结合自己的实际情况制定一个比较合理的调车作业行车规定。

5 机车控制器系统本身出现接收故障将导致系统报警现象

前面几项都是外因引发的机控器故障报警现象，在无线调车设备应用中因机控器本身原因引起的故障报警现象也比较常见。

5.1 机车控制器天线接收效果差引起的故障报警现象

机车控制器的天线现在都选用吸盘式的全向高增益天线，吸附在机车顶端。在冶金企业，环境相对比较差，铁磁性矿粉比较多，长时间使用会吸附许多铁粉，天线的中心谐振频率会产生偏移，影响接收增益，效果变差，接收距离缩短，当距离较远时，容易出现故障报警现象。因此需要检修维护人员定期对接收天线、底座和接口进行清理，保障接收效果。另一个原因是，许多厂矿的机车定期轮换区域作业，在更换机车控制器时，车载天线没有随着更换，因频道频率与机车天线不匹配，导致接收效果变差，产生的故障报警。这一情况通过测试天线的驻波比的数值，选择更换匹配的天线就可解决此类故障。

5.2 机控器主控板CPU程序异常引起的故障

机控器的故障报警是由其单片机微处理程序检测的，当程序出现异常时会导致故障报警现象。引发程序异常的原因一是在机车启动时，发电机会产生大量的谐波干扰，如果脉冲强度过大将导致程序损坏；二是机车车体漏电电压过高对CPU损坏，这些都会引发故障报警。比较简单有效的解决方法是，在机车启动时关闭机车控制器，机车运转正常时，再开启无线设备；还有就是在安装机车控制器和天线时做到绝缘处理尽量减少机车车体漏电对无线设备的影响。

5.3 机控器接收主机芯灵敏度差和调车员手持台技术参数下降导致的故障报警现象

机车控制器一般都是随机车不间断运行，受周围工作环境和温度的影响，中心频点会产生偏移，随着电子元器件的老化接收灵敏度也会不断下降，当调车员手持台与机车距离较远时，也会出现故障报警现象。这就要求检修维护人员，定期对设备灵敏度进行检测，对频偏进行调整，保障设备正常运行。

还有一个因素就是调车员手持台的技术参数变化导致的机车控制器故障报警现象。调车员手持台在长期使用中其技术参数如发射功率器件老化，引起的发功率减小；另一个主要原因是调车信令板调制的信令比的降低，导致在机车控制器的接收端，难于正确识别检测脉冲导致故障报警。为了保障自检信号的正常，需要定期对手持台的发射功率和脉冲幅度进行调整。发射功率的调整用对应的调试软件就可完成，比较简单。信令板信令强度的调整，需要调制解调器和示波器。示波器直观的显示波形大小，比较方便，调整后最好在屏蔽室内运行半个小时，达到稳定的效果。

6 铁路平面无线调车设备在使用中须注意的事项

1）调乘人员应严格执行“信号为主，语音为辅”的原则，在行车过程中尽量不用语音或少用语音通话，来保障调车信令的正常发出，从而保障行车安全。

如在行车过程中必须使用语音通话时，一句话要尽量缩短在5 s的半周期内，发信键要快速松开，以减少故障报警和语音中断的几率。

2）当机车控制器出现异常故障报警时，调乘人员之间要及时相互联系确认，确认正常时，调车人员应及时补充行车信号，当联系不到对方或出现异常情况，要紧急停车，预防事故的发生。

3）当机车或调车人员运行在高炉区和高大建筑物附近时，可能出现无线信号屏蔽现象，这时机车控制器和调车员手持机可能出现故障报警，但这并不是设备故障，由环境因素引起，当机车行到这一区域时，调乘人员要提高警惕性，做到提前预测，用语音联系或变更“灯、旗”等调车作业方式，确保行车安全。

4）调车员手持机在使用中要注意防护，由于无线调车新号是垂直极化波，手持机要尽量垂直使用，天线要保持完好，避免碰撞并要防水、防尘。

7 铁路平面无线调车设备发展方向

数字无线调车设备是铁路无线调车设备的发展方向，数字设备具有通话清晰抗干扰能力强，信道带宽窄，信令设置方便，编码纠错能力强，可实现频分复用等特点。缺点是进口设备价格高，国产设备技术不太成熟，且数字台之间还没有统一的编码标准，不同品牌之间难于互通。相信随着技术的不断发展，数字无线调车设备将会被广泛的应用在无线调车设备领域。

［1］俞安如主编.无线电话机原理·使用·维修.上海：上海科学技术出版社，1990.

［2］William.C.Y.Lee.贾玉涛等译.移动通信设计基础.人民交通出版社，1990.

［3］蒋笑冰等主编.铁路通信新技术.北京：中国铁道出版社，2006.