企業無線調車設備機車控制器故障報警現象的分析與解決

于曉溪 張景君

（山東鋼鐵股份有限公司濟南分公司物流管理中心 山東濟南 250101）

鐵路平面無線調車設備在大型企業內部的鐵路運輸系統已廣泛使用，鐵路平面無線調系統主要有機車控制器、調車員信號手持電臺、聯接員信號手持電臺和無線區調臺組成。鐵道部規定，鐵路平面無線調車設備的調車作業方式主要是以“信號為主，語音為輔”的原則。其基本工作原理是當調車人員使用調車專用手持臺分別按發“紅、黃、綠”等調車信號，通過無線方式發射，機車控制器接收調車人員發送的編碼信息后，通過譯碼電路譯出相應的“紅、黃、綠”三色信號指令并用色燈顯示，并同時有對應的“紅燈、黃燈、綠燈、連掛、推進”等語音發出回饋到調車人員手臺上，進一步提醒調乘人員確認打出的信號是否被接收解調和顯示。機車司機根據機控器信號顯示和語音提示操作機車行車作業。

無線調車設備在實際應用中，最常見也是最難解決的就是機車控制器故障報警難題，許多因素都會導致機車控制器故障報警的發生。按規定當機車控制器故障報警時，機車司機需停車確認原因后，方可行車，因此，如果機車控制器故障報警幾率較高時，將影響鐵路運輸效率和安全。

鐵路平面無線調車設備在設計時為了最大限度保證調車作業的安全性，在信號色燈顯示電路上采取的是“紅燈”停車信號為收信自保設計，即只要收到紅燈指令后就一直保持不變，只有收到下一個指令信息時才改變；而“綠燈”行車信號在收到綠燈行車指令并顯示綠燈后，只有在一定間隔內連續不斷的收到綠燈自檢信號后，才能保持不變，即為“發信自保”。這是無線調車設備為了保障調車作業行車安全，具有的綠燈故障導向安全特性；這一功能的設計要求是當調車員手持機發送綠燈行車指令后，其調車員手持機每間隔3～5s（具體時間因機型不同有所差別）自動發射一個綠燈自檢信號，機車控制器只有連續接收到此信號才能一直保持綠燈狀態，當不能接收到自檢信號時，將發出語音“注意、注意”，當連續無法收到自檢信號時，將發出語音“故障停車”，同時機車控制器報警紅燈點亮。這一設計主要是考慮到如果調車員手持臺出現故障時的安全導向作用，可最大限度的保障行車安全。這也是調車人員常常反應的“掉信號”現象。

無線調車設備在使用中常出現的故障報警現象即“丟信號”的原因雖然是多方面的，但可確認的一點是因為機車控制器無法連續收到檢測信號引發的。只要認真分析就可得到很好的解決。

1 當調車員手持臺自檢信號被阻斷或干擾時導致機車控制器故障報警現象

當調車人員與機車之間存有大型建筑物如煉鐵高爐等或受強電磁干擾時，由于無線電波是直線傳播，400MHz頻段的穿透能力比較弱，其調車自檢信號被屏蔽或衰減嚴重時，機車控制器無法正常收到檢測信號將故障報警。這類現象常出現在推進作業車輛多，彎道大且高大建筑物多的作業環境。這類情況在作業時最好在車列的中部增設一名調車人員，一般可以解決。另一種方案是列車經過這一區域時，調車員通過調度樓的信號員中轉通話再與機車司機通話確認的方式指揮作業也可很好的解決，消除信號中斷的行車隱患。但要求調度員與調車員時刻保持通話狀態以保障行車安全。

2 在調車作業過程中調車員手臺自檢信號被壓制現象引發的故障報警

現在的調車作業呼喚應答比較頻繁，當調車手持臺在綠燈狀態時頻繁通話，就可能與自檢信號相互抑制，而導致自檢信號和語音通話無法同時發出，從而引發故障報警和語音中斷。如圖1所示。

圖1 信號傳輸中的故障導向報警時間示意圖

下面以TWD-3型為例說明，機車控制器信號顯示從上到下依次為：A故障報警紅燈、B調車員停車紅燈、C黃色減速（車距燈）、D調車員行車綠燈。當調車員手持臺打出綠燈后，調車員手持機每隔1.5s自動發出檢測信號，當機車控制器在3～5s的間隔內檢測不到綠燈自檢信號后，將發出故障報警語音提示并轉為故障報警紅燈。當機車控制器在綠燈的狀態下，此信道上有語音通話時，如調乘人員與調度員、調乘人員與信號員，包括調車員與司機通話時，理論上最大只能控制小于3s內，只能在檢測信號剩余時間內通話。即使通話時間很短，但可能正好處在發射綠燈檢測信號的時刻，也會干擾抑制綠燈檢測信號不能發出，而引發故障報警。

但這并不是設備本身故障，在信道上無語音講話空閑時，只要調車員再打出一次綠燈信號，可恢復正常。因此，建議調乘人員要盡量減少和縮短通話時間。

3 因通信盲區存在電磁波被屏蔽無法保持穩定的通信鏈導致故障報警現象

當機車和調車員處在通信盲區時，無線電波被屏蔽，難于有效保持自檢信號的數據鏈，無法保障可靠的通信質量，將導致機車控制器發出故障報警現象。這類情況在高爐區及密集高大建筑物區域時，常常會出現這類情況。由于煉鐵高爐區大型金屬框架物較多，對電磁波吸收和散射比較嚴重，當機車運行到其附近時，由于車載天線和調車員手持臺發射的電磁波被散射和吸收，當機車控制器接收不到調車員手持臺發射的自檢信號時，其安全導向系統會發出故障報警信號。

這類情況以前牽引的鐵水包比較少（3～6臺）時，出現的幾率較少，隨著現在牽引量的增加，現在一般到十幾臺鐵水包左右，距離增加（雖然距離不算大，但在高爐區電磁波衰減較嚴重），出現的上述情況就較多。遇到這種情況時，與調車員和機車所處的位置至關重要，當調車員和機車靠近大型框架很近，出現這類情況，可能移動1 m或2 m后就可能恢復正常。這時調車員只要再按一下綠色信號鍵，信號就恢復正常不需停車，這需要調車員和司機相互了解其工作環境和約定，并不是真正出現設備故障。

如果對調車作業要求比較高，就需要在高爐的出鐵廠房內敷設泄漏通信電纜，并在廠房外部設置安裝一臺定向同頻放大器，通過調整放大增益和天線輻射方向來傳輸信號，可徹底解決此類故障。

4 機車推進作業車列數量太多致使調車通信距離達到極限出現的報警現象

無線電設備的通信距離，一般是按平原開闊地或海平面的最佳狀況測算的。我們使用的調車員手持臺的發射功率按國家標準一般定在3～5W左右。按最佳測算距離為3km，這也只是進行簡單的通話，噪音已比較嚴重，傳輸調車信號時，衰減就更為嚴重。對鋼鐵企業來說，能夠保證質量的通話距離在1公里左右，受實際環境制約比較大，不能以最佳通話距離來衡量。以每列機車推進60輛計算，如調車員在最前方作業時，距離機車距離已有800m左右，在這個距離信號衰減較嚴重，電磁波場強已很小，受電磁環境和工作環境的限制，無法保證安全。因此，當機車推進五十個車輛作業時，如一個調車人員在前面指揮作業，出現遠距離報警的幾率就大大增加。因此，建議使用單位結合自己的實際情況制定一個比較合理的調車作業行車規定。

5 機車控制器系統本身出現接收故障將導致系統報警現象

前面幾項都是外因引發的機控器故障報警現象，在無線調車設備應用中因機控器本身原因引起的故障報警現象也比較常見。

5.1 機車控制器天線接收效果差引起的故障報警現象

機車控制器的天線現在都選用吸盤式的全向高增益天線，吸附在機車頂端。在冶金企業，環境相對比較差，鐵磁性礦粉比較多，長時間使用會吸附許多鐵粉，天線的中心諧振頻率會產生偏移，影響接收增益，效果變差，接收距離縮短，當距離較遠時，容易出現故障報警現象。因此需要檢修維護人員定期對接收天線、底座和接口進行清理，保障接收效果。另一個原因是，許多廠礦的機車定期輪換區域作業，在更換機車控制器時，車載天線沒有隨著更換，因頻道頻率與機車天線不匹配，導致接收效果變差，產生的故障報警。這一情況通過測試天線的駐波比的數值，選擇更換匹配的天線就可解決此類故障。

5.2 機控器主控板CPU程序異常引起的故障

機控器的故障報警是由其單片機微處理程序檢測的，當程序出現異常時會導致故障報警現象。引發程序異常的原因一是在機車啟動時，發電機會產生大量的諧波干擾，如果脈沖強度過大將導致程序損壞；二是機車車體漏電電壓過高對CPU損壞，這些都會引發故障報警。比較簡單有效的解決方法是，在機車啟動時關閉機車控制器，機車運轉正常時，再開啟無線設備；還有就是在安裝機車控制器和天線時做到絕緣處理盡量減少機車車體漏電對無線設備的影響。

5.3 機控器接收主機芯靈敏度差和調車員手持臺技術參數下降導致的故障報警現象

機車控制器一般都是隨機車不間斷運行，受周圍工作環境和溫度的影響，中心頻點會產生偏移，隨著電子元器件的老化接收靈敏度也會不斷下降，當調車員手持臺與機車距離較遠時，也會出現故障報警現象。這就要求檢修維護人員，定期對設備靈敏度進行檢測，對頻偏進行調整，保障設備正常運行。

還有一個因素就是調車員手持臺的技術參數變化導致的機車控制器故障報警現象。調車員手持臺在長期使用中其技術參數如發射功率器件老化，引起的發功率減小；另一個主要原因是調車信令板調制的信令比的降低，導致在機車控制器的接收端，難于正確識別檢測脈沖導致故障報警。為了保障自檢信號的正常，需要定期對手持臺的發射功率和脈沖幅度進行調整。發射功率的調整用對應的調試軟件就可完成，比較簡單。信令板信令強度的調整，需要調制解調器和示波器。示波器直觀的顯示波形大小，比較方便，調整后最好在屏蔽室內運行半個小時，達到穩定的效果。

6 鐵路平面無線調車設備在使用中須注意的事項

1）調乘人員應嚴格執行“信號為主，語音為輔”的原則，在行車過程中盡量不用語音或少用語音通話，來保障調車信令的正常發出，從而保障行車安全。

如在行車過程中必須使用語音通話時，一句話要盡量縮短在5 s的半周期內，發信鍵要快速松開，以減少故障報警和語音中斷的幾率。

2）當機車控制器出現異常故障報警時，調乘人員之間要及時相互聯系確認，確認正常時，調車人員應及時補充行車信號，當聯系不到對方或出現異常情況，要緊急停車，預防事故的發生。

3）當機車或調車人員運行在高爐區和高大建筑物附近時，可能出現無線信號屏蔽現象，這時機車控制器和調車員手持機可能出現故障報警，但這并不是設備故障，由環境因素引起，當機車行到這一區域時，調乘人員要提高警惕性，做到提前預測，用語音聯系或變更“燈、旗”等調車作業方式，確保行車安全。

4）調車員手持機在使用中要注意防護，由于無線調車新號是垂直極化波，手持機要盡量垂直使用，天線要保持完好，避免碰撞并要防水、防塵。

7 鐵路平面無線調車設備發展方向

數字無線調車設備是鐵路無線調車設備的發展方向，數字設備具有通話清晰抗干擾能力強，信道帶寬窄，信令設置方便，編碼糾錯能力強，可實現頻分復用等特點。缺點是進口設備價格高，國產設備技術不太成熟，且數字臺之間還沒有統一的編碼標準，不同品牌之間難于互通。相信隨著技術的不斷發展，數字無線調車設備將會被廣泛的應用在無線調車設備領域。

［1］俞安如主編.無線電話機原理·使用·維修.上海：上海科學技術出版社，1990.

［2］William.C.Y.Lee.賈玉濤等譯.移動通信設計基礎.人民交通出版社，1990.

［3］蔣笑冰等主編.鐵路通信新技術.北京：中國鐵道出版社，2006.