8 mm駝峰測速雷達的主要問題及處理

趙文武

（陜西鐵路工程職業技術學院，助教，陜西 渭南 714000）

駝峰測速雷達設備測量溜放車組在規定范圍內的連續、瞬時速度信息，作為控制系統控制車輛減速器、評價溜放鉤車控制結果的主要依據。因此測速雷達工作性能的可靠性、穩定性和準確性是影響駝峰速度控制的關鍵因素。多普勒測速雷達根據波長的不同，大致有3 mm波長和8 mm波長2種。3 mm波長雷達已經屬于淘汰產品，目前全路各大調車場基本都使用8 mm波長多普勒測速雷達。8 mm測速雷達在實際運用中，由于編組場的環境比較復雜，加之雷達本身的性能不穩定，測速雷達提供的速度信息不準確，造成駝峰速度控制中超速、途停等現象時有發生。因此，針對測速雷達常見的問題，進行有效地測試和調整，確保測速雷達工作性能保持穩定可靠和準確，對駝峰的作業安全極為重要。

1 信號的主要干擾源及應對措施

1.1 4種主要干擾源

1.1.1 鄰道干擾 當鄰近股道上也有溜車時，若其天線幅射方向發生偏向，將會把鄰近股道與本股道的溜車速度混合在一起。此時顯示的特點是前幾組有無規則的跳變。雷達受鄰線車干擾造成測速不準，嚴重時甚至會將車組夾停在減速器上。

1.1.2 電源干擾 由于三部位減速器三位五通閥的動作電源DC+24V與雷達的自檢電源是由電源屏的同一路電源供電，三部位減速器動作頻繁，因此雷達的自檢電源易受其干擾。特別是在有多臺減速器同時動作時，電源波動更大，即電源不穩定。

1.1.3 溫漂干擾 夏天室外雷達長時間工作在60～70℃高溫下，高頻頭的頻率極易產生溫漂，雷達內的一些電子元件在高溫下電氣特性也會發生改變，使得雷達的測速曲線波動大，集成芯片不能正常工作引起測速不準。

1.1.4 降雨干擾 以前采用3 mm波段的雷達工作時受大風雨的影響不是很明顯，但是采用8 mm波段的雷達后，輸出信號受風雨的影響較大。降雨時如果沒有風，雨滴垂直下降，雨速與雷達波速垂直，即使雨滴很大，也不會引起干擾。但降雨伴隨大風，則雨速在雷達波速方向上的分量將引起干擾。因此，在大風雨的氣象條件下雷達易受降雨的干擾。

1.2 應對措施 針對上述4種干擾源，分別有4種應對措施，且大部分改進措施基本已應用在現場。

1.2.1 防鄰道干擾 實驗表明，如果本車道的車以3 km/h以上的速度運動，本道前方或鄰道出現動車時，都不影響雷達的速度指標。若本受控車組停在減速器區段內，則立即顯示干擾車組的速度〔2〕。所以鄰道干擾主要是因為雷達天線的輻射方向失調。其防范措施最重要的是加強雷達檢維修人員安裝調試方法的培訓，并每月定期對雷達測試調整。

1.2.2 防電源干擾 由于雷達的24 V自檢電源是受三部位減速器的影響，因此，可以從電源屏另取出一路DC+24 V電源,單獨給雷達提供自檢電源。

1.2.3 防溫漂干擾 解決溫漂的辦法是增加元器件的耐溫或者降低環境溫度，具體對應辦法〔1、2〕：

1）增加原件的耐溫。雷達所有器件選擇軍用級產品，其工作溫度范圍為-55～125℃，所有電解電容的允許最高溫度為105℃，對微波收發組件進行逐臺溫度試驗，試驗溫度范圍為-40～80℃。

2）維修中發現故障雷達的高頻頭輸出幅值普遍減小很多，即混頻電壓減小很多，因此提高高頻頭的輸出輻值可以解決一些溫漂。具體做法：高頻頭與混頻器是用螺絲相連，在二者之間加1塊特制的模片，就能改變高頻頭空腔的體積，也就改變了高頻頭與混頻器之間的磁阻，提高了混頻輸出電壓，高頻頭的高頻輸出幅值也得到了提高，從而降低了高溫對雷達的干擾。

3）降低雷達的環境溫度。在雷達箱體上安裝一個10 cm厚的雙層隔熱層，在雷達箱外圍除工作窗外，距箱體5 cm固定一個隔熱欄。

1.2.4 防降雨干擾 為了改進8 mm駝峰測速雷達的性能，鐵科院通號所改進設計了TCL-2B型圓極化波測速雷達。線極化波的電力線方向恒定不變，而電力線向量在與傳播方向垂直的平面內，沿著圓（或橢圓）的軌跡均勻地旋轉的電磁波，稱為圓（橢圓）極化波。橢圓極化波橢圓軌跡的長軸和短軸之比稱為軸比。理論研究表明：橢圓極化波的軸比越接近1，則抑制干擾的能力越強。實驗和實踐都表明，采用圓極化波測速雷達，相比之前的線極化波雷達抗風雨干擾的能力大大提高了〔2〕。

2 雷達電源常見故障及處理方法

2.1 無電壓輸出 當接通220 V交流電源后，應有供給體效應振蕩所需的電源電壓和放大器所需的電源電壓，后面指示燈亮，若不亮說明無電壓輸出，應從電源變壓器的初級、次級、整流及直流穩壓輸出逐級檢查，發現問題。

2.2 面板指示燈全熄滅或電壓測試點全無電壓該故障原因：一是交流220 V電源開關或電源熔斷器斷，此時應檢查電源開關和熔絲，若熔絲斷更換熔斷器，并檢查輸出電流是否正常。二是電源變壓器無輸出，此時應檢查電源變壓器的初級、次級線圈及交流電源。

2.3 電壓測試點某一路無電壓 電壓測試點某一路無電壓且對應指示燈不亮的故障原因可能有對應的三端穩壓器損壞、對應整流橋損壞或該路直流電壓輸出有短路現象。處理方法是從整流到直流穩壓輸出逐級檢查，發現哪一級有問題，查明原因后更換器件。一般多為三端穩壓器故障。同時檢查直流電壓輸出有無短路點。

2.4 某路直流電壓測試點電壓偏高或偏低 電壓偏高是相對應某路三端穩壓器損壞，此時更換三端穩壓器即可。電壓偏低則可能是整流二極管損壞或輸出電流過大，應更換二極管或檢查放大板器件有無損壞和局部短路。

2.5 振蕩器電源無法調整 振蕩器電源無法調整的原因有調整電位器損壞或三端可調穩壓器損壞，此時只需更換調整電位器或三端可調穩壓器〔3〕。

3 雷達微波組件常見故障及處理

雷達高頻部分故障主要表現在發射功率及接收信號方面，如放大器板輸入端無-0.3～-1.0 V信號電壓，則可判定雷達高頻微波部分有故障。雷達微波部分常見故障及處理方法如下。

3.1 電源正常但無發射功率 該故障原因：一是耿氏振蕩器直流電源沒有加上；二是波導口面被堵；三是耿氏振蕩器體效應管失效。處理方法主要有：

1）檢查振蕩器電源通路，用數字萬用表檢測振蕩器體效應管兩端是否有直流工作電壓，該直流工作電壓應符合生產廠家提供的數據，最大誤差不應超過0.1 V，以保證振蕩器頻率功率綜合功率。

2）檢查波導口面及天線箱發射口，若電壓正常，波導口面未堵，則故障在振蕩源，更換耿氏振蕩源即可。檢查更換體效應管時應有專用儀器，并由經過專門訓練的人員來進行。

3.2 發射功率低或作用距離不夠 該故障的原因：一是微波振蕩器體效應管性能變差；二是天線箱窗口不干凈；三是微波組裝件系統不正常。

處理方法：首先擦干凈天線窗口，若還是發射功率低，則更換耿氏振蕩源，檢查更換體效應管或更換微波組件。檢查或更換設備時應有專用儀器，并由經過專門訓練的人員來進行。

3.3 振蕩源有功率輸出而沒有接受信號 振蕩源有功率輸出而沒有接受信號的故障原因比較單一，就是混頻管損壞，只需更換混頻管即可。但更換混頻管時應有專用儀器，并由經過專門訓練的人員來進行。

3.4 雷達無自檢信號輸出 為監測雷達的工作狀態，設計了雷達自檢電路。利用混頻器直流偏壓和控制系統發出的自檢命令，在減速器區段沒有溜放車輛時可對雷達進行自檢。若雷達各部分工作全部正常，控制系統會收到1個頻率固定的自檢信號fz，若雷達某一部分工作不正常，控制系統則收不到這個自檢信號fz，此時混頻器無輸出，放大板無-0.3～-1.0 V輸入信號。故障原因：一是振蕩器無工作電壓；二是信號輸出斷線；三是混頻器輸出插頭接觸不良；四是微波組件系統不正常。

處理方法：檢查振蕩器電壓是否加上、信號輸出線是否斷線；測試混頻器輸出插頭是否接觸良好。排除以上檢查和測試的問題后，則如前所述，更換微波組件即可。

3.5 多普勒信號跳變 當系統運行正常，車速平穩時，輸出多普勒頻率是不會跳變的，如若發生多普勒信號跳變，則是系統故障，其原因：一是微波振蕩器頻率穩定性差，頻率漂移過大。耿氏振蕩器體效應管性能變差。二是微波組件系統噪聲過大。

處理方法：檢查信號放大器無問題后，更換高頻組件或更換體效應管。應提請注意的是天線在接通電源時，不可將混頻輸出線斷開，否則易損壞。

4 雷達信號放大電路常見故障及處理

拔去雷達多普勒信號放大器插頭，取下印刷電路板，使用信號發生器（200～2000 Hz）逐級檢查工作狀態。哪級有問題就按電路圖檢查各有關元件，更換相應損壞元件。具體故障現象及故障原因和相應處理方法如下：

4.1 放大器自檢無輸出 放大器自檢無輸出主要原因是芯片或三極管損壞，檢查時對應不同的故障現象應有不同的處理方法。

1）當故障現象是U2（LM353）第7腳電壓為負值，其原因：一是U2第6腳基準電壓過高；二是比較器前級無信號。對應故障原因采取相應的處理方法：一是調整電位器W2使6腳電壓下降，7腳電壓為正。二是檢查U2A和二極管D6，若損壞，則更換。

2）若現象為雷達顯示面板自檢有速度顯示值，輸出端無信號，故障原因是三極管V1或光耦U5損壞，這時應檢查V1或U5，不正常則更換。

3）當故障現象是T5端無方波輸出，原因是（1）振蕩器晶體損壞或U8損壞；（2）分頻器U7損壞；（3）比較器U2第7腳為負。處理方式：如果是情況（3），則按前述U2處理方式處理；如果是情況（1）和（2），則更換U7或U8。

4）當可控輸出U8第1腳為負值，則可能是無自檢電壓信號或光耦U6損壞。此時只需檢查插件及引接線是否良好連接或者更換U6即可。

4.2 放大器特性變差 如果是輸出多普勒信號跳變，在排除高頻系統及環境干擾問題后，信號放大通道工作靈敏度低，此時應全面檢查、測試各點波形、參數。特別是T3閾值過高或過低，低通、帶通環節工作不穩定。

如果是T2點信號不穩定，原因是D1、D2穩幅二極管性能不好，此時應檢查、更換D1、D2。

5 結束語

雷達安裝在線路中間，速度信號干擾是不可避免的，但定期的方向測量和調整能最大限度的減少速度信號的干擾。同時，駝峰測速雷達露天設置，使用環境較差，其零部件老化、損傷也在所難免，都需要定期對測速雷達進行調整和測試，對不良零部件進行更換，從而達到使用要求。

〔1〕張福信等.毫米波測速雷達的改進〔J〕.《鐵道科學技術新進展——鐵道科學研究院五十五周年論文集》2005年

〔2〕陳惠敏,湯百華.8mm駝峰測速雷達改進及實驗〔J〕.鐵道通信信號，2006，5：6-7

〔3〕包振峰.自動化駝峰基礎設備〔M〕.北京：中國鐵道出版社,2008