西安市地下铁道有限责任公司运营分公司 陕西西安 710016
摘要：西安地铁一号线信号系统采用由北京通号公司集成西门子信号设备，而西安地铁二号线信号系统采用浙大网新集成安萨尔多信号设备。目前两条线路均已开通运营，其中一号线信号系统采用雷达及速度传感器配合完成列车测速，二号线信号系统采用的加速度计及速度传感器配合完成列车测速，两套测速系统各有优缺点，且在运营中运行均平稳。
关键词：加速度计；速度传感器；雷达；测速。
1西安地铁一号线测速设备雷达
1.1现场基础介绍
西安地铁一号线车载信号系统每套设备设置一个测速雷达（一列电客车配置2个），通过一个防震动托架安装在列车车身下（托架的安装必须能保证雷达底部边缘到轨道顶面的距离在250到350毫米之内），使用的上海德意达公司产品。雷达传感器主要应用多普勒效应非接触式测量车辆行驶于移动的速度。与传统光电、电磁式速度传感器相比，没有运动的机械部件，使用了双天线的冗余设计及特殊的算法，它测量发送和接受到的微波的频率差异。现场设备安装中雷达在射线范围之间应当确保没有固定障碍物以及活动物体。接地螺栓应通过粗辫状线缆完成与车辆地板的连接，将在列车底部的雷达与电缆接头连接，使用DEUTA 电缆 EZ154，插头需提供防护连接。电缆应为双绞屏蔽电缆，电缆应无震动及过弯地固定，电缆须额外用靠近雷达的凸起紧固件来固定。
1.2设备工作原理
当列车雷达设备发射一固定频率的脉冲波对地面的枕木进行扫描时，如遇到漫反射的活动目标，回波的频率与发射波的频率出现差值，称为多普勒频率。测出目标对雷达的径向相对运动速度，主要根据多普勒频率的大小，测出目标的距离，根据发射脉冲和接收的时间差。同时用频率过滤方法检测目标的多普勒频率，滤除干扰杂波的谱线，可使雷达从强杂波中分辨出目标信号。所以多普勒雷达比普通雷达的抗杂波干扰能力强，能探测出隐蔽在背景中的活动目标。此外，西安地铁一号线DRS05系列雷达传感器提供脉冲及串口两种数据输出。
2西安地铁二号线测速设备加速度计
2.1现场基础介绍
西安地铁二号线车载信号系统每个车载控制器设置了包括两个数字型，两个模拟型共4个加速度计（一列电客车配置两套共8个），并且安装在车载信号机柜底部，使用法国Sensorex产品。通过这两套设备交叉检查测量来保证系统的安全，这两套设备互为冗余，每套有两个不同的加速度计，两套设备提供高可用性，必须对每套加速度计做一个比较，以确认输出的有效性。同时用于提高系统的有效性和可靠性。模拟和数字设备的产家不同，这样做是为了消除共模错误，空转/滑行开始时，列车使用空转/滑行开始前的速度，利用加速度仪进行补偿，来计算当前的速度和位置。一旦空转/滑行结束，速度和位移的测量将切换回速度传感器。当两个不同型号的加速度计同时故障时，根据它们在系统中的位置，CC仍然可以提供加速度测量，当两个同型号的加速度计同时故障时，车载控制器将无法为列车防护功能提供加速度测量。组合方式为Acc1A和Acc2B、Acc2A和Acc1B、Acc2A和Acc2B。所以，如果以上每对组合都不可用，将影响CC的运行。
2.2设备工作原理
西安地铁二号线加速度计主要采用力平衡式伺服倾角仪的原理，由非接触位移传感器、力矩马达、误差和放大电路、反馈电路、悬臂质量块五部分组成。非接触位移传感器用于检测质量块的位移和方向。悬臂质量块与力矩马达的电枢连接在一起。当整个传感器发生倾斜时，悬臂质量块便离开原来的平衡位置，非接触位移传感器检测出该变化后，将位置信号送入误差和放大电路，一方面该信号经反馈电路送入力矩马达的线圈；另一方面，传感器输出与倾角成一定比例的模拟信号，此时，力矩为了使悬臂质量块回到原来的平衡位置，会产生一个与悬臂质量块运动方向相反、大小相等的力矩。这样经过一定的时间后，悬臂质量块就停留在一个新的平衡位置上，这时，传感器输出的信号才是真正有效的信号。该输出信号一般为直流电压信号。但无论是输出电压或者电流信号，都与用度来表示的角度值成正弦关系。
3两种测速系统对比分析
3.1两种设备基础情况对比
西安地铁一号线雷达设备优点：测量精度高、双天线冗余，可靠性高、辐射小、便于维护、使用寿命长等特点，且雷达设备测量范围更广、IP等级更高。与传统单天线雷达传感器相比，使用了双天线的冗余设计及特殊的算法，抗干扰能力更强、精度更高。
西安地铁二号线加速度计设备优点：西安地铁二号线加速度计属于倾斜度测试仪，测试范围在+/- 5度和+/- 90度之间。并且不需要调整电源，输出信号电平高，所以在使用过程中不需要外部调节电路。其适应温度可在-40°C至+125°C之间，适合地铁环境下进行加速度测试。其中优点为设备体积小，安装在列车内部，受外部环境影响小。
3.2两种设备运营中故障对比
西安地铁一号线雷达及二号线加速度计均发生过故障，其中故障情况对比如下表：
典型故障对比：
一号线雷达故障：
故障现象：2016年3月16日16：26维调报0120车长乐坡上行无门允许。16：30维调报0120车浐河上行不明原因EB。
故障原因：数据显示在16：23：09列车未停在停车窗内。司机在16：23：15 按压门允许按钮，后续各站列车运行正常，门允许正常出现。数据显示在16：25：34与16：29：03产生两次紧制，紧制原因为超速紧制，数据显示POR violated，为雷达故障导致。
二号线加速度计故障：
故障现象：2018年7月4日0214车17：15分在北客站上行站台两端未激活，所有模式不可用，NRM模式运行至北苑站重启CC，重启后CC仍未恢复，NRM模式运行至韦曲南站折返后恢复ATO，随后以ATO模式运行至北客站后下线回段。
故障原因：通过数据分析，列车在潏河停车场内库备时0214车6端出现加速度计自锁现象。下午出库从下行运行至北客站，ATB折返后由于0214车6端加速度计自锁导致列车定位无法建立因此在北客站上行站台ATB模式下激活端未成功切换，0214车6端激活后出现ATO、ATP、IATP模式不可用。由于加速度计自锁现象重启CC无法恢复，因此在市图书馆设备重启成功后切换至信号模式下时定位仍未建立，ATO、ATP、IATP模式不可用。
参考文献：
[1]西安地铁一号线技术规格书
[2]西安地铁二号线技术规格书
[3]加速度计及雷达产品说明书
论文作者:王瑾
论文发表刊物:《基层建设》2018年第23期
论文发表时间:2018/9/11
标签：加速度计论文; 西安论文; 信号论文; 设备论文; 地铁论文; 传感器论文; 故障论文; 《基层建设》2018年第23期论文;