300T型列控車載設備測速雷達故障分析及處理措施探討

蔣錚

摘要：本文對300T型列控設備測速測距系統(tǒng)的構成及相關硬件功能進行了說明，并對測速測距系統(tǒng)發(fā)生故障報警概率較高的雷達故障開展分析，提出處理措施和維護建議，為現(xiàn)場排查列控車載設備的測速雷達故障提供參考。

關鍵詞：列控車載設備；測速測距系統(tǒng)；測速雷達；高加速；數據分析

[HJ0.8mm]我國高速鐵路網逐年拓展，線路上運行的動車組密度和速度逐步提升，作為保障列車安全和高效運行的列控系統(tǒng)尤為關鍵，而列控車載設備的測速測距系統(tǒng)則是列車定位和速度采集的重要組成部分。

動車組的測速測距系統(tǒng)在運行中必須保持穩(wěn)定的工作，當系統(tǒng)出現(xiàn)異常時，會直接影響動車組的運營，也會在司機室的顯示器和地面的監(jiān)測系統(tǒng)中生成報警信息，因此，針對測速測距系統(tǒng)工作狀態(tài)的診斷也是列控車載設備維修的重要環(huán)節(jié)。

1 列控車載設備的作用以及測速測距功能的實現(xiàn)

列控車載設備在業(yè)內又稱為ATP設備（Automatic Train Protection列車自動防護）。該設備通過地面列控中心獲取高鐵線路的長度、坡度等信息以及運行區(qū)段限速指令，計算安全的速度控制曲線，并實時監(jiān)控列車速度，防止列車超速或冒進信號，通過人機界面指導司機進行相應的操縱。

我國高鐵領域的主流測速技術有輪軸轉動測速和雷達測速兩種，300T型ATP設備所采用的是這兩種技術相結合的方式。此型號的ATP設備中測速測距系統(tǒng)有兩部分：一是信息采集部分：兩個輪軸轉動測速傳感器和兩個雷達測速傳感器；二是數據運算部分：兩個SDU（測速測距單元）設備與一個SDP（測速測距處理器）設備。轉動測速和雷達測速這兩路信號同時輸出給ATP主機的SDU模塊，預處理后再發(fā)送至主機SDP模塊，計算出運行速度與距離信息發(fā)送至中央安全計算機單元。

2 300T型列控車載設備測速測距系統(tǒng)發(fā)生故障的類型

目前，300T型ATP設備在實際運用過程中，測速測距系統(tǒng)發(fā)生故障主要有三類：一是轉動速傳發(fā)生故障引起的測速測距問題，二是測速雷達發(fā)生故障引起的測速測距問題；三是由寫入ATPCU模塊（安全計算機單元）的參數或軟件問題引起的測速測距問題。

設備維護過程中，通過DMS監(jiān)測（列控設備動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)）、司機反饋和添乘等方式，統(tǒng)計了石家莊動車所管內動車組在一定時間段內的測速測距問題，2017年全年共發(fā)生138件，其中轉動速傳故障信息1件，測速雷達故障信息137件，軟件參數問題故障信息0件。由此可見，發(fā)生測速雷達問題概率較大，下面就雷達測速方面的故障進行重點分析。

3 列控設備測速測距系統(tǒng)中雷達故障的分析

動車組實際運營過程中，出現(xiàn)報警信息較為集中的是在雷達測速方面，為進一步說明問題，統(tǒng)計了京廣高鐵開通以來發(fā)生測速雷達故障的信息，分析原因主要為三類：

3.1 雷達自身硬件故障

若雷達本身發(fā)生硬件故障，則使用中不再進行信號輸出，ATP主機可以通過自檢系統(tǒng)判斷雷達是否能夠恢復工作，如果自檢仍然故障，則會在DMI（人機界面）顯示器中提示報警信息。

具體案例說明：

案例1： CRH380BL6464動車組運用中，DMI顯示測速雷達故障的報警信息，下載TDS數據進行分析，該動車組運用中雷達1測速值為0，雷達2測速值正常且穩(wěn)定，判斷為雷達1硬件故障。

案例2： CRH380BL6437動車組監(jiān)測信息中存在測速雷達故障報警，通過TDS數據分析該動車組雷達1測速正常，雷達2測速數值明顯偏低，則判斷為雷達2硬件故障。

綜上，發(fā)生測速雷達故障報警時，通過TDS數據的分析可以判斷雷達硬件工作狀態(tài)，凡發(fā)生以下兩種情況之一即可確認測速雷達故障，必須進行更換維修，一是測速數值為0，二是測速數值明顯偏低（小于正常速度的數值的二分之一）。

3.2 ATP軟件參數問題引起的雷達故障報警

在ATP主機的ATPCU模塊軟件中寫入的多普勒雷達參數，用于校準雷達脈沖率，提高測速精度。當寫入的參數不準確，會引起雷達測速誤差，若誤差較大，在運行中同樣會有測速雷達報警。

3.3 瞬間高加速引起的雷達故障報警

在動車組運用過程中，排除以上兩種雷達故障報警外，還有一種特殊情況也會導致測速雷達故障報警。

具體案例說明：北京動車段配屬的CRH380A2570動車組在2018年擔當鄭徐客專線路的運用交路后，出現(xiàn)多次測速雷達報警，一季度共有報警信息12件。

針對此情況分析查看TDS數據顯示SDP模塊記錄的雷達異常報警每次持續(xù)幾秒鐘，而且數據中每次的瞬間高加速記錄會引起SDP判斷測速異常，而當SDP在1小時內的異常記錄累計夠10分鐘，ATPCU會記錄一次“測速雷達故障”并發(fā)送至ATP設備的JRU（司法記錄單元）和DMS（列控設備動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)）。

4 300T型列控車載設備測速雷達故障分析處理措施

測速雷達故障報警后，可通過TDS數據進行詳細分析，并判斷原因及制定相應處理措施。故障原因不同，處理的措施也不一樣。

（1）雷達本身故障時，需要對雷達硬件進行更換；

（2）雷達參數有誤差時，需要利用動車組動態(tài)調試的方法從新對雷達參數進行修正；

（3）雷達有高加速報警時，首先從TDS數據中計算高加速報警的時長和頻率，分兩種情況判斷：第一種情況，若只是瞬間幾秒的高加速，雖然累計到十分鐘時長會報警一次測速雷達故障，但不影響設備使用，后續(xù)觀察運行即可。瞬間的高加速原因初步判斷為軌道反射面變化引起的多普勒雷達發(fā)射波和反射波之間的移頻差變化導致的高加速情況發(fā)生。第二種情況，數據中記錄的雷達高加速形成固定規(guī)律，如每分鐘固定秒數發(fā)生高加速，或者每次高加速度報警的持續(xù)時長達幾十分鐘，則需對的相應的雷達硬件進行更換。

5 結語

綜上，通過對300T型ATP設備的雷達故障進行分析探討，初步確定了發(fā)生測速雷達故障后的數據分析判斷方法，以及需要采取的應對措施，為現(xiàn)場排查列控車載設備的測速雷達故障提供參考，也為今后列控設備的研發(fā)技術人員提供測速雷達在實際使用中的問題反饋，希望在將來列控技術逐漸成熟的過程中，通過更加優(yōu)化的技術和算法能夠解決測速雷達報警等測速測距問題，為動車組在高鐵線路上的安全運行提供更穩(wěn)定、更優(yōu)質的控車設備。

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