地鐵車輛速度傳感器通道故障分析及處理分析

申飛彤

摘要：本文首先分析地鐵車輛中霍爾式速度傳感器，然后分析速度傳感器通道故障，接著論述速度傳感器通道故障控制邏輯，最后對傳感器故障查找方案進行簡要闡述，通過不斷分析旨在順利解決與處理地鐵車輛速度傳感器通道故障，充分彰顯出地鐵車輛速度傳感器良好的使用性能，僅供參考。

關(guān)鍵詞：地鐵車輛;速度傳感器;通道故障;處理措施

一、地鐵車輛中霍爾式速度傳感器介紹

霍爾式速度傳感器在制作方面，霍爾效應(yīng)的原理的應(yīng)用價值是不可比擬的，可以為位移帶動霍爾元件運動創(chuàng)造有利條件，從而促使霍爾電熱的出現(xiàn)，也就是在位移信號方面，主要以電熱變化信號為主。霍爾電勢的產(chǎn)生離不開磁力線穿過傳感器上感應(yīng)元件，然后轉(zhuǎn)化為交變電信號，最終滿足信號的擴大需求，順利傳輸矩形脈沖信號。通常來說，如果被測轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，會影響到磁性轉(zhuǎn)盤，脈沖的產(chǎn)生主要發(fā)生于每一個小磁鐵經(jīng)過時。在對單位時間內(nèi)的脈沖數(shù)進行測量后，可以為被測轉(zhuǎn)速的了解提供極大的便捷。

對于地鐵車輛來說，速度傳感器的應(yīng)用主要以霍爾雙通道傳感器為主，為正反轉(zhuǎn)的判斷提供一定的依據(jù)。在車輛為正向的情況下，通道A超前通道B90°為輸出波形。一般來說，齒輪箱小軸端尾部端蓋上，為速度傳感器的主要安裝地點，感應(yīng)導(dǎo)磁體上凸起的齒，在檢測輪軸的轉(zhuǎn)速、線速度方面發(fā)揮著重要的優(yōu)勢【1】，旨在順利獲取被測體的加速度。在測速齒輪旋轉(zhuǎn)的情況下，方波信號會發(fā)生于速度傳感器，然后經(jīng)過不斷處理，會實現(xiàn)向標準的方波信號的順利切換。在金屬齒經(jīng)過霍爾傳感器前端過程中，極容易造成磁場變化的出現(xiàn)，在霍爾元件對其檢測完成后，會向1個交變電信號進行轉(zhuǎn)換，傳感器內(nèi)置電路，可以不斷提高矩形脈沖信號輸出水平。圖1為速度傳感器簡單裝配圖：

二、速度傳感器通道故障分析

在速度傳感器信號處理方面，控制單元發(fā)揮著重要的作用，其讀取、存儲等方面，主要借助控制單元的DSP來進行。DSP每1ms，可以對上升沿、下降沿的數(shù)量進行讀取，并將每個上下降沿的時間標記完整，為上升下降沿的數(shù)量的計算提供便利性。如果DSP讀取的速度信號的完整性不足，極容易丟失通道的有效位，如果兩個通道處于無效位的狀態(tài)，對于速度的影響也是非常大的。

在速度傳感器通道故障中，通道A故障、通道B故障等比較常見。在原因方面，主要包括：速度傳感器本身故障、插頭有問題等。面對速度傳感器通道故障問題的出現(xiàn)，由于處理過程的繁瑣性和復(fù)雜性特點顯著，所以應(yīng)簡單予以處理。在車輛運行途中，是本速度傳感器通道故障的主要發(fā)生場所，所以在檢查工作中，傳感器插頭和外部插頭應(yīng)視為重中之重，然后全方位、多角度地測量外部電纜，最終檢查結(jié)果并未出現(xiàn)異常，而是處于正常的范圍之內(nèi)【2】。最后借助預(yù)防性維修措施的應(yīng)用，對速度傳感器進行了更換。通過電腦，可以對速度狀態(tài)進行實時化監(jiān)控，如果速度1小時在18km以上，主要是因為速度傳感器B通道故障所致，對此控制單元和測速齒輪應(yīng)被視為重點，將速度傳感器本身的故障被排除在外。

一般來說，拆解測速齒輪的復(fù)雜性特點突出，為了明確是否是因為測速齒輪問題所致，更換了控制單元，然后故障現(xiàn)象尚未得到改善。由此可見，問題的發(fā)生主要是因為測速齒輪。然后通過對測速齒輪的齒頂?shù)絺鞲衅髦g的間隙進行測量，尚未發(fā)生異常，其中，針對于正常范圍，最低為0.5mm，最高為1.4mm，最后將測速齒輪拆下來，發(fā)現(xiàn)微小的孔出現(xiàn)在齒表面，用肉眼難以準確分辨。出自于齒輪損傷標準，所出現(xiàn)的微小凹坑屬于正常現(xiàn)象。所以應(yīng)借助速度傳感器通道故障的軟件控制邏輯，實現(xiàn)問題的順利解決與處理。

三、速度傳感器通道故障控制邏輯

根據(jù)圖2了解到，無效通道值達到32767、速度傳感器，為報出通道故障的重要條件。如圖可知，在DSP檢測到存在無效通道時，便會產(chǎn)生無效通道值，該值會逐步增加，在達到32767即可停止，然后對通道故障予以通報。如果處于故障復(fù)位時，該值會重置為0。速度傳感器通道故障邏輯控制如圖2所示：

根據(jù)圖2的控制邏輯分析了解到，無效通道檢測時間，為僅有的可調(diào)整參數(shù)，對參數(shù)設(shè)置進行了解，由于2000ms數(shù)值較小，已增加到4000ms、6000ms等，在達到6000ms時，采集數(shù)據(jù)水平顯著。最后通過不斷運行觀察，尚未報出故障，所以代表故障處理完成，使得速度傳感器通道故障得到順利解決。

四、傳感器故障查找方案

在查找方案中，主要包括：首先，應(yīng)對速度傳感器原件是否存在故障進行檢查，特別對于檢查速度傳感器外觀，也要明確速度傳感器磁性探頭是否出現(xiàn)損傷。其次，在速度傳感器連接插頭處，檢查內(nèi)容不僅包括插針是否出現(xiàn)松動現(xiàn)象，也包括對異常現(xiàn)象的分析，如屏蔽層破損等。再次，根據(jù)安裝規(guī)范要求，應(yīng)為測速齒輪與速度傳感器磁性探頭之間的氣隙測量提供相應(yīng)的研究依據(jù)。最后，基于不同工況下的狀態(tài)，應(yīng)加強模擬測試，為牽引變流器牽引驅(qū)動控制軟件功能提供一定的判斷依據(jù)。此外，在載客運行線路上，實況測試也是至關(guān)重要的，以此來將信號跳動的區(qū)域挖掘出來，實現(xiàn)傳感器故障高效率、高質(zhì)量地查找，最大程度地將安全隱患“拒之門外”。

五、結(jié)束語

綜上所述，經(jīng)過逐一排查了解到，最終測速齒輪的瑕疵仍然存在，但是如果對其進行更換，會投入較多的時間與成本。所以通過通道故障的控制邏輯，對無效通道檢測時間進行調(diào)整，通過合適參數(shù)的選取，確保故障問題的順利排除。基于綜合角度，發(fā)生的主要原因就是因為通道故障檢測的靈敏性過強。所以在未來生產(chǎn)工作中，切忌過渡重視靈敏度，而是要從實際情況出發(fā)，確保高度的適宜性與合理性，以此來滿足最優(yōu)化控制需求，從而不斷地鐵車輛運行效率，將地鐵行業(yè)推向可持續(xù)發(fā)展的道路之中。

參考文獻：

[1] 劉瑞玲， 沈金煥， 許榮盛. 廣州地鐵A2A3型車軸端速度傳感器移位問題分析及處理[J]. 機車車輛工藝， 2019（6）：3.

[2] 劉福金， 王安斌， 謝鎣松，等. 地鐵小半徑曲線段上列車車內(nèi)振動測試與特性[J]. 噪聲與振動控制， 2019， 39（02）：105-109.