楊克思

珠海公交軌道交通有限公司 廣東 珠海 519000

1、有軌電車信號系統(tǒng)模擬檢測平臺的背景和需求

目前，國內(nèi)許多城市的軌道交通采用有軌電車形式運(yùn)營，截止2020年12月底已有19個(gè)城市34條線路的現(xiàn)代有軌電車投入運(yùn)營，總運(yùn)營里程457.95Km。隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，現(xiàn)代有軌電車信號系統(tǒng)均采用新型的技術(shù)和設(shè)備。已珠海有軌電車為例，正線信號系統(tǒng)采用了WHE61.1道岔控制系統(tǒng)、BRC軌道電路系統(tǒng)、HCS-V環(huán)路通信系統(tǒng)、西門子路口信號優(yōu)先系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等技術(shù)設(shè)備，來實(shí)現(xiàn)有軌電車行車控制、電車運(yùn)行監(jiān)控和管理、保障電車運(yùn)行安全、提高運(yùn)營效率。

這些系統(tǒng)設(shè)備在國內(nèi)都是首次引進(jìn)使用，存在技術(shù)資料不全，維護(hù)保養(yǎng)技術(shù)不夠完善，維修經(jīng)驗(yàn)不足等問題。同時(shí)部分設(shè)備的軟硬件故障率非常高，專業(yè)設(shè)備軟硬件的自主檢測難度極大，診斷故障和修復(fù)設(shè)備的時(shí)間長，設(shè)備維修對廠家依賴性極高，維保人員技術(shù)水平參差不齊等諸多問題。

根據(jù)這些問題，為有軌電車信號專業(yè)切實(shí)解決問題，旨在搭建出一套有軌電車信號系統(tǒng)模擬檢測平臺。主要實(shí)現(xiàn)以下功能需求：

（1）設(shè)備故障診斷?？梢詫收显O(shè)備進(jìn)行檢查測試，分析確定故障設(shè)備的具體原因。不再完全依賴于廠家的分析報(bào)告，掌握設(shè)備維保的主動(dòng)權(quán)。

（2）備品備件檢測。備品備件可以經(jīng)過檢測，合格直接入庫轉(zhuǎn)為備用；不合格的備品備件或者存在故障的新購物資可以進(jìn)行退貨處理，避免錯(cuò)過退貨日期。

（3）新維修技術(shù)驗(yàn)證。對設(shè)備維護(hù)新的技術(shù)方法進(jìn)行可行性驗(yàn)證，確保新的維修技術(shù)和方法不會(huì)對正常運(yùn)行的設(shè)備造成影響。

（4）員工培訓(xùn)。提供全套模擬的信號系統(tǒng)培訓(xùn)設(shè)備。提高員工實(shí)操培訓(xùn)次數(shù)和動(dòng)手能力，同時(shí)避免利用現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行培訓(xùn)局限性大，限制多的問題。

2、信號系統(tǒng)模擬檢測平臺設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 檢測平臺設(shè)計(jì)

有軌電車信號系統(tǒng)目前尚處于起步階段，相關(guān)模擬檢測平臺的設(shè)計(jì)缺乏統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范和執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，也沒有第三方機(jī)構(gòu)和廠家給出選擇方案。鑒于此，暫以高鐵培訓(xùn)基地的信號模擬培訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念為依托，構(gòu)建一套包括RTU控制子系統(tǒng)、WHE61.1道岔控制系統(tǒng)、BRC軌道電路系統(tǒng)、HCS-V環(huán)路通信系統(tǒng)等在內(nèi)的有軌電車信號系統(tǒng)模擬檢測平臺。

按照總體規(guī)劃、分步實(shí)施的原則，首期建設(shè)先行搭建道岔控制、軌道電路系統(tǒng)、車地通信環(huán)路系統(tǒng)等主要的設(shè)備功能，預(yù)留后期擴(kuò)展的接口條件。

2.2 檢測平臺實(shí)現(xiàn)

已BRC軌道電路系統(tǒng)為例（見圖1），具體實(shí)現(xiàn)方式參考正線設(shè)備施工安裝方法，按照施工圖紙著手施工安裝模擬的軌道電路設(shè)備。

圖1 BRC軌道電路結(jié)構(gòu)簡圖

如圖1所示，模擬BRC軌道電路系統(tǒng)可以按以下方式實(shí)現(xiàn)。

（1）準(zhǔn)備材料：準(zhǔn)備兩根30米的鋼軌，一套標(biāo)準(zhǔn)的BRC軌道電路配件（包括脹釘、信號電纜、電容盒組件、接線端子、電容等）。

（2）脹釘安裝：使用鉆孔機(jī)在鋼軌上打眼，使用去毛刺工具去除鋼軌殘留毛刺，使用檢測器對孔直經(jīng)進(jìn)行檢查，安裝脹釘，連接線纜配件。

（3）電容盒套件安裝：電容盒套件包含分流電纜，現(xiàn)場安裝前，根據(jù)實(shí)際位置，從中間剪開電纜，確保電纜兩端能夠連接到兩側(cè)的軌道脹釘處。并將電容安裝在電容盒內(nèi)預(yù)留的接線端子處。

（4）信號電纜接線：根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際長度，對信號電纜進(jìn)行裁剪，連接線不能太長以使其具有固定的形狀。將線纜鋪設(shè)在規(guī)定位置，使用液壓鉗把接線端子壓接到各個(gè)接頭處。

參照軌道電路單個(gè)系統(tǒng)設(shè)備的搭建，完成其他模擬檢測平臺構(gòu)架組建，如圖2所示該平臺實(shí)現(xiàn)了對有軌電車信號系統(tǒng)單方面的功能仿真模擬，可以實(shí)現(xiàn)每個(gè)系統(tǒng)設(shè)備中的所有元器件上電測試，數(shù)據(jù)檢測等。

圖2 有軌電車信號系統(tǒng)模擬檢測平臺結(jié)構(gòu)圖

3、模擬檢測平臺功能運(yùn)用實(shí)例

珠?，F(xiàn)代有軌電車技術(shù)人員利用報(bào)廢的設(shè)備器件進(jìn)行維修處理，同時(shí)利用現(xiàn)有的一些設(shè)備的備品備件進(jìn)行組裝、配線和調(diào)試，成功的搭建了一套完整的珠海有軌電車正線信號系統(tǒng)模擬檢測平臺。利用這套平臺實(shí)現(xiàn)的功能案例分析如下：

3.1 解決軌道電路電流干擾問題（案例一）

珠海有軌電車軌道電路中的工作電流是軌道電路工作狀態(tài)主要判斷依據(jù)，對軌道電路電流穩(wěn)定性的控制是信號專業(yè)維保工作的重要工作之一。珠海有軌電車個(gè)別軌道區(qū)段自開通以來一直存在工作電流受到干擾的問題，故障頻發(fā)嚴(yán)重影響電車運(yùn)營效率。

解決電流干擾導(dǎo)致軌道電路紅光帶故障的方式，首先尋找干擾源，再研究各個(gè)干擾源的干擾途徑，然后根據(jù)干擾特性分析利用模擬檢測平臺來準(zhǔn)確的定位確定干擾源和干擾途徑。

技術(shù)人員通過BRC軌道電路監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析軌道電路工作電流干擾具體情況，從干擾大小、持續(xù)時(shí)間、其他信號電流侵入等情況分析，逐步排查可能造成干擾的設(shè)備元器件，然后利用模擬檢測平臺對可能存在干擾的設(shè)備逐個(gè)單獨(dú)進(jìn)行上電測試，通過測試模擬后的工作電流數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，最終發(fā)現(xiàn)該軌道電路的信號屏蔽數(shù)字電纜存在問題。對該數(shù)字電纜進(jìn)行剝解發(fā)現(xiàn)電纜內(nèi)屏蔽層多處破損、電纜芯線多處斷裂的問題，進(jìn)一步驗(yàn)證了該軌道電路工作電流干擾問題是此電纜內(nèi)芯損壞造成。

該電纜由于有鋁護(hù)套和鋼帶保護(hù)所有單從外觀檢查和傳承的電纜測試方法無法判斷故障的存在，但是利用模擬檢測平臺進(jìn)行測試就可以準(zhǔn)確的診斷出干擾的具體原因。

3.2 檢測設(shè)備故障元器件（案例二）

珠海有軌電車現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)環(huán)線轉(zhuǎn)換盒無法工作，將現(xiàn)場更換下來的環(huán)線轉(zhuǎn)換盒設(shè)備進(jìn)行分析測試，首先對外觀進(jìn)行檢查，對上層膠水進(jìn)行清理，留下預(yù)置的膠水，無論從顏色還是質(zhì)感來看，膠水已經(jīng)變軟，發(fā)生了變質(zhì)。再將電路板拆出，外觀檢查是否有損壞或燒毀的痕跡，然后利用該模擬檢測平臺對板卡進(jìn)行上電檢測并用萬用表進(jìn)行電壓和電流測試，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)電感已經(jīng)被燒壞，幾乎所有的運(yùn)算放大器周圍膠水的顏色都變成了紅色（極有可能是高溫導(dǎo)致），以此判定，此板卡上的運(yùn)放和電感已經(jīng)被燒壞。使用萬用表進(jìn)行GND-GND導(dǎo)通測試，結(jié)果為顯示開路；ACAC導(dǎo)通測試，結(jié)果也為開路；ANT-ANT導(dǎo)通測試，結(jié)果為開路。根據(jù)此這些檢測數(shù)據(jù)，可以知道電路中多處回路已經(jīng)被燒斷。

聯(lián)系設(shè)備廠家給出的維修方案是建議購買新的設(shè)備直接更換故障設(shè)備，這樣廠家可以直接獲得最大利益，而對維修來說既沒有根本解決問題也加大了維修成本。

利用模擬檢測平臺可以在檢測室內(nèi)對環(huán)線轉(zhuǎn)換盒故障原因進(jìn)行調(diào)查分析，并利用真實(shí)測試數(shù)據(jù)來判斷故障具體原因，通過這些數(shù)據(jù)和故障原因來分析導(dǎo)致故障的因素：是環(huán)線轉(zhuǎn)換盒內(nèi)長期進(jìn)水導(dǎo)致的，一旦環(huán)線轉(zhuǎn)換盒的電路板卡接觸到水汽就會(huì)直接導(dǎo)致板卡上的電路回路出現(xiàn)短路，進(jìn)而高溫?zé)龤г骷?。根?jù)造成故障的原因來修訂檢修規(guī)程，可以定期檢查環(huán)線轉(zhuǎn)換盒泡水情況，并對密封膠性能進(jìn)行周期檢查等。

由此案例可以看出對故障設(shè)備進(jìn)行自主測試的重要性，充分掌握故障設(shè)備維修的主動(dòng)權(quán)，不再依賴于廠家進(jìn)行設(shè)備維修。

3.3 入庫的材料備品驗(yàn)收測試（案例三）

檢測有軌電車信號設(shè)備狀態(tài)是模擬檢測平臺的主要工作內(nèi)容，隨著有軌電車的發(fā)展及設(shè)備使用年限的增加，各類設(shè)備需要采購新的備品備件。利用模擬檢測平臺對新采購的設(shè)備材料進(jìn)行驗(yàn)收測試，確保新采購的設(shè)備材料質(zhì)量合格，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)不合格的殘次品及時(shí)進(jìn)行退貨處理。例如：珠海有軌電車因設(shè)備大修，從國外采購的80個(gè)環(huán)線轉(zhuǎn)換盒，逐一在模擬檢測平臺進(jìn)行模擬上電測試發(fā)現(xiàn)21個(gè)測試不合格產(chǎn)品及時(shí)聯(lián)系廠家退換貨，如果沒有模擬檢測平臺將錯(cuò)過合同約定的退換貨時(shí)間，為公司造成不必要的損失。

4、結(jié)語

在有軌電車的運(yùn)營維護(hù)中，通過此模擬檢測平臺的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，不僅解決了日常維保工作中實(shí)際存在的問題，還提高了員工的業(yè)務(wù)知識、動(dòng)手操作能力，同時(shí)通過維修方式的更新也提高了設(shè)備質(zhì)量和工作穩(wěn)定性。而且還可以為下一步有軌電車信號系統(tǒng)設(shè)備國產(chǎn)化與新的設(shè)備軟件測試，提供了必要的測試平臺及相關(guān)數(shù)據(jù)。更加為公司創(chuàng)造了非?？捎^的經(jīng)濟(jì)價(jià)值并降低了運(yùn)營維護(hù)成本。