驼峰雷达测速装置维护浅析＊

吴建军，黄莺

驼峰雷达测速装置维护浅析＊

吴建军，黄莺

（柳州铁道职业技术学院，广西 柳州 545000）

驼峰雷达测速装置是利用多普勒效应的工作原理开发的一种测速雷达，在半制动和全自动化驼峰控制系统中广泛应用。根据测速设备故障发生的主要几个因素，通过案例分析故障发生的原因，研究出解决问题的方法，降低测速装置的故障率，提高驼峰编组场的车辆解编效率。

驼峰；雷达；测速装置；故障

驼峰测速雷达是驼峰自动化和半自动化系统中速度控制的关键设备，它较好地实现溜放车辆在减速器区段的速度测试。多普勒雷达的工作原理是当雷达发射一固定频率的脉冲波对空扫描时，多普勒雷达如遇到活动目标，回波的频率与发射波的频率出现频率差，称为多普勒频率。根据多普勒频率的大小，可测出目标对雷达的径向相对运动速度；通过发射的脉冲和接收到的脉冲的时间差，测出目标的距离[1]，从而计算出目标的瞬时速度。

T·CL-2A型雷达测速装置作为一款成熟的测速装置已在驼峰场大量使用，利用雷达的发射波与反射回的反射波混频整形后以方波的形式输送给计算机控制系统来完成对车辆的速度控制[2]。在使用过程中由于其性能、环境、安装等方面的原因，故障时有发生。据统计，某雷达测速工区在半年时间内发生故障60起，其中雷达故障37起，占总故障的61.6%。为保安全压故障，工区相关人员通过速度曲线研判，现场观察、实验、分析，得出信号设备防雷不良造成输出末级光耦故障、雷达速度曲线跳变、测速与车辆的实际速度有偏差是造成测速雷达故障的主要问题。

1 测速雷达故障分析

1.1 案例1

溜放车辆通过减速器不制动，车辆在没有控制的情况下超速出夹，车辆重挂车钩损坏，如图1所示，控制台显示雷达故障标识。

故障后测量测速装置输出末级无输出电压，末级输出开关4N35光耦被击穿。雷达天线无信号输出，无法进行溜放车辆的速度测试。雷达测速设备安装在室外线路旁边，受环境影响非常大。缓行器线路旁边有电气化铁路通过，线路繁忙，为保证牵引电流回流设置有接地线。测速装置中4N35光耦作为测速装置末级输出开关使用，4N35是一款通用光电耦合器，包含一个砷化镓红外发光二极管，并用该二极管驱动硅光电晶体管。当有电力机车经过邻线时，电力接触网强大的回流会在周围产生迷流感应。受周边电力机车牵引电流回流造成的迷流感应电压的影响，4N35光耦经常被击穿，造成失效无交流电压输出，因此检测不到溜放车辆速度。

图1 车钩缩进损坏

测速装置室外防雷组合虽然采用了放电管、压敏电阻、瞬变电压抑制器的三级防雷措施，但是都是采用纵向防雷的方式，三种防雷元件均与大地相连，以大地作为雷电泄流通道[3]。当雷达测速设备遭到雷击时，雷电入地大电流产生的感应电压通过接地线感应到电路中，造成4N35光耦等设备的损坏，检测不到溜放车辆速度，造成车辆重挂等故障。

1.2 案例2

雷达速度曲线尾部被干扰，速度曲线跳变大，曲线不平滑，控制台显示出口速度超速。雷达速度数据曲线发生跳变发生的原因有多方面，主要是环境因素造成的雷达波的干扰，包括邻线车辆的干扰[3]。其次还有溜放车辆排风不干净、在溜放过程中突然撂砸、雷达的灵敏度低、雷达的俯仰角度调整不好等多方面的原因。

雷达速度数据曲线发生跳变时，如果曲线中部跳变造成减速器不制动，曲线尾部跳变导致发生超速现象。由于雷达速度曲线发生的跳变，会造成两种结果：低于定速或高于定速。如果低于定速但是实际溜放车辆的速度高于定速，这时减速器不制动就会发生重挂，车辆会被撞坏，十分危险；反之，如果高于定速但实际溜放车辆的速度低于定速，这时减速器就制动，必然人为造成“开天窗”，影响车站的解编效率（如可以再溜十个车的只能溜四个车甚至更少）。箱梁铆钉断裂如图2所示。

图2 箱梁铆钉断裂

1.3 案例3

测速与实际速度不一致，车辆停止实际速度为0，雷达测得的速度较快，控制台的曲线速度乱跳变。

综合分析：测速与实际速度不符的主要原因是雷达测速设备在车辆因故停止时，雷达波受环境影响发生位移，造成雷达方位俯仰，打靶点偏移造成曲线速度乱跳变。对近半年雷达测速故障进行统计后发现，由于测速与实际速度不符造成的雷达故障有11起，占整个故障件数的18.3%。

测速与实际速度不符造成的雷达故障，如果测速小于溜放车辆速度，减速器会不制动；测速大于溜放车辆速度减速器会错误制动夹停车辆。

2 解决方案和建议

2.1 优化防雷组合

克服设备防雷不良造成的故障，更改防雷元件配线方式，取消原来设计的纵向防雷。对原来防雷组合进行优化，第一级压敏电阻防雷，提高压敏电阻击穿参数值；第二级采用击穿瞬变电压抑制器，因为雷电是高频电流，因此在两级之间增加电感器件，对雷电起衰减作用，串联电感后在两级间可增强防雷效果；使通过第二级后的电流限制安全阀值，第二级与第三级之间也采用同样的方法进一步限流；第三级也采用瞬变电压抑制器加电感的方式，同时将原来的击穿电压提高一倍，扩大其限压范围，使其限压范围与被保护设备相匹配[3]。

原防雷电路如图3所示。改进电路如图4所示。

2.2 防止邻线干扰

为了防止雷达速度数据曲线发生跳变，避免一些构成雷达波反射的物件存在，避免产生干扰信号；对于邻线车辆的干扰可以采用修改作业过程中的速度控制程序，将突变的速度干扰信号滤掉；调整雷达的俯仰角度，邻钩车尽量不要在邻道溜放，避免雷达在收到本道车辆速度信号的同时，也收到邻道车的速度信号[4]。经常检查、测试各台雷达的技术参数是否处于良好的运用状态，调整雷达灵敏度使得采集时间的时机在溜放车辆正好出清减速器时，满足雷达的工作条件。

图3 原防雷电路

图4 改进电路

2.3 调整雷达测速点

测速与实际速度不一致原因明确后，根据实际环境结合生产经验，对雷达发射功率进行全面整治，调整雷达底座，调整雷达方位，调整雷达俯仰，调整打靶点。根据多普勒原理，使雷达测速的多普勒信号反馈到室内计算机的速度是真实有效的，以便控制减速器及时动作。

调试的具体方法：将测试仪安放在减速器出口处，过渡道床道心的中间，高度调整到1.1 m左右，通过反复调整雷达及仪器天线的方位和俯仰，使仪器指示为最大。将雷达天线与机壳固定后，锁紧调整螺母，盖好箱盖，再检查指示值是否变化。另外在铁轨外左右两侧测量雷达的输出（测量高度不变），此时雷达固定不变，只调整仪器的方位和俯仰，测得其值均应小于在中心测得值，且大小相当。

建议定期对雷达测速设备进行测试检修，及时发现电路故障隐患，到期更换电子设备，防止雷达内部元件老化失效造成内部短路或开路，测速设备发送功率降低，控制电路故障使得多普勒信号反馈不到室内计算机控制系统的故障 现象。

3 结束语

T·CL-2A型雷达是重要的驼峰测速装置，其工作质量决定着驼峰车辆编解的效率。通过对雷达的设备整治，雷达故障率得到了有效控制，雷达故障大幅度降低，大大提高了驼峰编组场的作业效率。同时进一步提高了员工的质量意识、问题意识和改进意识，大大增强了成员的团队精神，提高了集体攻关的能力，收到了良好的社会效益。

［1］丁鹭飞，陈建春.雷达原理［M］.北京：电子工业出版社，2009.

［2］蒲阳.自动化驼峰雷达测速存在问题浅析［J］.成铁科技，2015（3）：15-35.

［3］曾结，曹志华，郭德和.驼峰T·CL型雷达防雷系统的改进［J］.铁道通信信号，2011（10）：48-49.

［4］许勤.驼峰测速雷达运用中的几个问题［J］.铁道通信信号，2014（2）：41-43.

U284.6

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.12.016

2095－6835（2020）12－0041－02

广西高等学校高水平创新团队及卓越学者计划资助“高铁信号职教装备技术研发与应用”（编号：桂教人〔2018〕35号）

吴建军（1966—），男，壮族，高级实验师，主要从事铁道信号自动控制、电子技术等方面的教学与研究。黄莺（1980—），男，壮族，教授，主要从事智能检测与控制技术、铁道信号职教装备技术、职业技术教育等方面的研究。

〔编辑：严丽琴〕