地铁车辆速度传感器通道故障分析及处理策略论述

陈文逸

摘要：本文主要分析了地铁车辆速度传感器的通道故障产生原因，其次阐述了处理故障的控制策略，通过对速度传感器通道进行故障分析希望进一步提高地铁车辆的速度控制效果。

关键词：地铁车辆;速度传感器;通道故障分析;逻辑控制

1研究地铁车辆速度传感器通道故障分析与处理策略的现实意义

速度，作为衡量地铁车辆运行稳定性的重要参数，其不仅能够反映出车辆的快慢，还可作为关键参数来对车辆运行进行控制。如车辆运行速度不准确或是出现速度丢失问题，就会对车辆的正常运行带来极大的失稳影响。对于地铁车辆来说，列车速度是通过测量安装于齿轮箱的速度传感器来判断的。这里的速度传感器是指，霍尔式速度传感器，其具有占用空间不大、体积小、结构简单、精度高以及抗干扰能力强等特点。然而，在实际运行测量过程，霍尔式速度传感器存在通道故障问题，在增加维修处理时间的同时，还地铁车辆的运行控制成本带来影响。为此，研究人员应以霍尔式速度传感器为例，通过对其进行故障分析，来找出故障处理工作开展的逻辑与策略。这是促进地铁行业建设的重要课题，需引起重视，以服务于现代化经济建设的全面发展。

2地铁车辆速度传感器通道故障分析

2.1明确速度传感器运行原理

霍尔式速度传感器，顾名思义，就是根据霍尔效应原理，运用霍尔效应使位移带动霍尔元件，并在磁场运动中产生霍尔电热。如此，就可将位移信号转换为电热信号的传感器。具体原理为，磁力线经过传感器后，会对元件进行感应并产生霍尔电势，并转换为交变电信号。最后，传感器内置电路就会调整与扩大信号，并完成矩形脉冲信号的输出。实际使用过程中，磁性转盘的输入轴和被测转轴进行连接。当被测转轴转动，磁性转盘就会跟着转动。固定于磁性转盘边的霍尔式速度传感器，可经过小磁铁时产生脉冲。单位时间内测出的脉冲数，就可获得被测对象的转速。

2.2传感器通道故障分析

地铁车辆运行过程，速度传感器信号控制是由控制单元内部的DSP来完成读取、存储与处理的。DSP能够在1ms内完成一次上升沿与下降沿数量的有效读取，并对每个上升沿与下降沿的时间进行标记。此后，DSP运用计算功能来确定上次读取完毕的时间增量，并对增量范围内轴速与上升下降沿数量进行计算。当DSP读取的传感器速度信号不完整，通道内的有效位就会丢失。一旦两个通道内的有效位均丢失，地铁车辆的运行速度就会丢失[1]。经调查，常见速度传感器通道故障包括：A通道故障、B通道故障，A、B通道故障。究其原因，主要集中在：（1）速度传感器本身存在故障;（2）测速齿轮存在缺陷;（3）插头出现松动或是插针缩针;（4）控制单元故障;（5）电缆问题。

在处理地铁车辆速度传感器通道过程，存在处理工作复杂且繁瑣问题，通常应从简单问题入手进行分析与控制。本次霍尔式速度传感器通道故障出现在地铁车辆运行过程中，报警内容为通道B发生故障。车辆入库后，先对传感器插头与外部插头进行检查，无问题。而后，对外部电缆进行测量，无问题。进行预防性维修，更换速度传感器。经试车线跑车，运用电脑对传感器速度状态进行实时监控，发现速度超出18km/h，就会报警速度传感器B通道出现故障。因而，判断速度传感器本身无故障，问题可能出现在测速齿轮或是控制单元上。在查看实时监控数据后，确定速度传感器通道B有效位存在丢失，信号采集不完整。

根据通道无效保护机制，主要根据以下两个公式进行计算，已确定测速齿轮是否存在故障。

公式中，Mech[Hz]表示为：机械频率计算;Elee[rad/s]表示为：角速度值;pool=2;Trig[Hz]表示为：传感器通道保护触发频率;T表示为：通道保护间隔时间。

当Mech[Hz]与Trig[Hz]计算结果相近或是相等，则表明某一测速齿轮存在问题。结合实时监控获取的数据，Elee[rad/s]=526，T=0.024。将其带入上述计算公式：Mech[Hz]=41.8Hz;Trig[Hz]=41.6Hz。Mech[Hz]与Trig[Hz]基本相等，意味着某一测速齿轮的齿可能存在问题。因拆解测速齿轮操作复杂，为确定测速齿轮的具体问题，可更换控制单元，并观察跑车情况，以确定故障现象。而后，故障分析人员就要对测速齿轮的齿顶到传感器间隙进行测量。如处在正常范围内：0.5-1.4mm之间。需要拆卸测速齿轮，发现齿表面有一个肉眼难以看清的坑。按照既定的齿轮损伤标准确定该微小凹坑处在标准范围内。如更换测速齿轮，虽然故障消除，但会增加故障处理时间与成本。

故，可从速度传感器通道故障的软件控制逻辑角度来处理问题。

3处理地铁车辆速度传感器通道故障的控制策略

如图1所示，为查阅速度传感器通道故障逻辑控制示意图。

从图中可以看出，报出通道故障由两个条件，即无效通道值32767;存在速度传感器。这里的无效通道是指，DSP检测存在无效通道状态下，通道值逐渐增加，最大为32767[2]。此后，就会报出传感器通道故障。故障复位，无效通道值重置为0。经上图的控制逻辑分析，无线通道检测时间，是唯一的可调参数。当参数设置为2000ms，则存在数值偏小问题。可分别设置为4000ms、6000ms、8000ms。经分析，当参数设置为8000ms后，采集的数据信息无无效值。故，将数值修改为8000ms，运行观潮一周后，无故障报出。自此，速度传感器故障处理全部完成。

4结语：

综上所述，处理地铁车辆速度传感器通道过程，存在处理工作复杂且繁琐问题，通常应从简单问题入手进行分析与控制。如，地铁车辆速度传感器的通道故障，应在明确传感器运行原理的情况下，对故障产生原因进行分析，以确定处理控制的方向。事实证明，需从软件控制逻辑角度来提高故障处理的质量效率。相关建设者应将上述分析内容与科研结果作用于实践，以为地铁车辆维修工作开展提供必要的技术支撑。

参考文献：

[1]张建凯，钱雪军.地铁列车制动系统速度信号模拟的研究[J].铁路计算机应用，2020，29（06）：75-78.

[2]马燕，全瑞琴，刘洋.地铁车辆速度传感器通道故障分析及处理[J].内燃机与配件，2020（11）：160-162.