车载控制器设备故障处理浅析及维护建议

刘恩东 林俊亭

【摘要】    车载控制器设备作为列车运行控制系统的重要一环，有效保证了列车运行的安全性和可靠性。本文主要对车载控制器机械类设备常见故障进行了简要且重要的分析说明了其典型的概率模型，并更好地利用这些规律改进现有车载控制器设备维修的方法。

【关键词】    列控车载设备    安全维护    修程修制

引言：

研究者多次深入铁路运营单位进行调查研究，发现市面上多数列控车载控制器设备的研发生产厂家在制定设备的修程修制上较为粗糙，对于设备的细节方面处理欠佳。主要表现为列控车载控制器设备在维修上存在过剩或者不足的问题。并且，铁路运营部门在日常的设备维修维护中仍然是参照生产厂家提供的修程修制，设备的使用仍然存在巨大的隐患。

仔细深究列控车载控制器设备在维修上存在过剩或者不足的的根本原因，是由于列控车载设备的生产厂商没有做到分析与评估各种设备的故障模型，而使用者即各个铁路运营部门缺少了该方面的完备信息，在制定设备科学的修程修制上会遇到很多棘手的问题。比如，从产品设备出厂时开始计算时间，该设备未来可能出现的故障问题的概率分布应该符合浴盆曲线，相应的检修效率难题也迎刃而解，我们应该在此设备刚安装到位时降低对它的检修频率，在设备临近使用寿命期前增加对它的检修效率，而在使用期间，需要做到具体情况具体分析，而非一概而论采用同种方式处理不同的问题。需要根据实际情况科学而合理地去制定设备日常维护和集中检修的时间间隔。

一、列控车载设备分类

列控车载设备的种类繁多，因此在实际运行环境中碰到的潜在故障也因设备而异，对故障原因进行了系统分析后可知：故障产生的原因和它具体仪器的属性、特性是有必然关系。因此，有必要根据机电特性对车载控制器设备进行了分类，通过分析了解各式各样的类型设备的机电特点，建立优化车载控制器设备的故障的基础模型，为科学并系统化的制定车载控制器设备的前期维修体系打下基础。车载控制器室内设备主要有列车自动防护设备（Automatic Train Protection，ATP）、车载记录设备、列车自动驾驶设备（Automatic Train Operation，ATO）、车载通信控制器（Comunication Controllor On Vechile，CCOV）、应答器车载查询器、MMI显示器以及列车接口单元（Train Interface Unit， TIU），其外围设备包括应答器天线、雷达以及速度传感器。（不同形式的列控设备之间有一些差异，可以忽略，但整体结构大致相同）。根据其机械和电气性能，这些设备根据不同的故障原因总结后主要可以分为以下几种情况。第一种：设备因磨损腐蚀、病变、老化失效等几点原因引起的相关故障问题：轨道电路信息相关接收天线、BTM连接馈线、接收信息应答天线、DMI、速度传感器外部钢套以及连接电缆等。第二类：设备问题是由安全计算机（Vital Computer，VC）中的：主板和内部的电路板、主要集成电路、STM和BTM的内部电路板、速度传感器、电子元件以及相关的传感器线圈、列车接口单元、运行记录单元的内部电子元件等些许复杂的非逻辑故障和电子元件逻辑故障引起的。第三类：安全计算机保护中的列车控制系统软件：有关数据信息软件系统的漏洞从而导致的问题。

二、机械设备或预制构件的故障

主要概率机械设备的损坏主要的原因是由磨损、腐蚀、蠕变等外部因素导致的。设备脱离设定好的预期状态的时候，就直接等同于丧失了部分或大部分的主要重要功能。应当对此类故障的损坏程度投入足够的重视并对故障产生的数据进行定量计算。当设备的使用时间越来越长，仪器的技术状况反而会越来越严重，故障的次数会越来越多，故障的相关可能性会随着时间不停的增长，其后果也是不堪设想的，因此这类问题要引起检测人员的高度重视。

2.1机械性故障的形成

图1中不难看出，A点意味着设备的功能已经处在非常严重的状态，逐步发展到识别潜在故障的程度。例如，设备上有的小裂缝，设备的连接很可能是开放运动的，连接处有明显的磨损腐蚀等。B点则是表示设备内部的潜在失效很可能发展成为功能上的失效，即设备已失效。从A点到B点的时间间隙是从潜在故障显露出来到真正达到功能故障问题的转移时间。设备之间的迁移时间间隔从几秒到几年都有，相差还是比较大的。比如，突然的故障可能导致迁移时间很短。故障过渡的时间越长，人们就有越多的时间来控制且预防设备功能故障的发生。因此，必须不断寻找潜在失效的准确物理参数，花更长的时间采用新的预防技术，从而来避免设备功能失效。

2.2机械性故障的特点分析

当我们考虑到机械故障同腐蝕、磨损等外部因素密不可分时，按照设备机械故障出现的规律来分析，主要有以下4种情况和特点。

（1）故障的可能性

设备在使用期间会出现各种损伤，损失，磨损，消耗。磨损预制构件的结构参数也会相应地发生着巨大的变化。然而，当损坏程度达到不可控程度时，即数值超过了零散预制构件结构参数的允许值和警戒值时，设备将会有失去掌控和失去效果的可能。好在市面上一般的列控设备需要花很长一段时间才能从初始状态下的潜在故障发展为真正的功能故障。技术工作人员可以采用合适而恰当的方式与措施在一定程度内大大的减轻或者是消除潜在的故障问题，从而起到大大推迟功能故障到达时间的作用，来延长设备的使用寿命年限。

（2）故障属性的不可逆性

机械式的腐蚀和磨损、疲劳和老化的过程往往是伴随着质量的增减而增减，随着能量的变化而变化，常常呈正比关系。这些熟悉而熟知的过程都有共同的特点，即不可逆性。设备在出了故障之后无论如何维修如何维护都无法使产品达到出厂前状态的水平，这是必然的事实且无法改变。

（3）故障原因的徘徊不定性

设备在使用中会受到外部复杂多样的环境条件的影响，设备的状态往往是不定且随机呈现。此外，由于各种设备的制备，即使用的材料，制造的过程不尽相同，设备的各种极值同样存在不同的分布情况，比如，相同的设备，它们的使用状态不会因为制造过程的相同而会有所不同，而是被其存在的周围环境条件所影响，在复杂多变的环境中往往呈现多样的状况。因此，在相同的故障判断标准之下，会存在因为参数因为环境的变化而变化的状况使设备存在特定程度上的不确定性。

（4）故障的进行性

仪器设备的磨损不可避免逐渐发生，其中的结构参数在进行小幅度的变化，设备的性能也逐渐恶化。设备使用时间越长，发生故障的概率就会越高，即发生故障的概率会与设备的使用时间在数据关系上成正比。设备机械故障这一时间特性是预防性维护的理论基础之一。

三、设备振动监测工作的几点休会

3.1选择适合的振动监测设备

根据设备的重要程度划分等级，不同设备的检测设备不尽相同。我们需要选择适合的振动监测设备，可以到达使用最少的费用来达到良好的监测效果，效率得到大幅度的提升。

按照设备的复杂程度可以大致分为以下三种类别。

（1）简易的测振设备

使用方法是在特定的有效范围内对仪器进行振动测量，而后进行评级分类。把测量数据与使用标准值对比研究的一种类别。

（2）周期性的振动状态监测设备

指对机器定期进行振动监测。

（3）永久性的设备振动监测系统

用在十分重要的仪器设备，通过实时收集不同方向上的信号的方式，效率为每毫秒采集此次数据结果，把收集来的数据与原先规定且限制好的振动幅度参数进行一一研究对比，一旦超出了警戒值，输出开关的信号会自动触发报警器，监测员第一时间收到设备故障信息，迅速联系维修人员，维修人员也可瞬间得知设备问题故障所在，缩短了寻问题的时间，掌握了故障信息，便能够及时采取应对的方法，从而将损失降至最低。达到低费用高效率的方式。

评估设备是否需要用到永久性的仪器振动监测会要考虑如下几种条件，当满足任一条件就可以选择使用该系统了：（1）是否为关键且足够重要的设备;（2）仪器的暂停运行会对经济造成巨大不可逆损失的;（3）设备在损坏后的维修维护费用很大;（4）监测系统费用支出绰绰有余。

3.2重要的仪器采用频谱图报警的方法能够确保仪器的正常使用

频谱图报警器往往分为两种，分别是宽频谱报警器和窄频谱报警器。宽频谱报警是选择设备正常状态的频谱图作为参考频谱，将实时的动态频谱与参考频谱及时比较，预防故障的发生。同时，我们会在整个监测频段上设置数条报警线，预防一些谱线出故障超过报警线，一旦超过报警线，报警机器自动报警，及时止损。

接下来时窄频谱报警器的工作原理介绍，窄频谱报警的报警线只针对特定的谱线，往往是设备的变频或倍频或者预制构件的故障效率或倍频。同样，和宽频谱报警器相同的是，一些谱线超过了预设的报警线，设备就会立即自动报警，向外界发送信号。频谱图报警的方法能够在一定程度上确保仪器安全的运行而不是屡次出故障，预防因为设备故障没有能够及时被发现而导致的恶化情况。

3.3关于振动监测最关键的基础步骤是建立档案

平时中建立相关仪器振动监测的档案是一种比较重要的日常性工作项目，档案内容主要包括以下几项最主要的内容：

（1）提供监测设备相关清单;

（2）为确定振动监测点而监测设备的主要结构图;

（3）监测数据内容和分析与处理记录;

（4）设备故障相关记录;

（5）设备检查相关记录。

3.4设备检测状态、工作时需要注意的事项

为确保实验数据的比较性，务必遵守以下几条注意事项：

（1）设备不变化;

（2）仪器各项参数保持不变;

（3）保证测量的方向，地点不变化;

（4）仪器的状态异同时不变化。

3.5仪器状态监管人员所必需的专业素养

仪器状态检测人员也是设备日常维护维修中的关键一环，他们必须要有专业的知识与技能，在机器故障时刻能够化险为夷，通常包仪器状态实时监测，故障的判断与分析，需要掌握一些关于红外热分析的技能。检测人员对仪器的评估检查与分析大幅度提高机器的使用年限。

四、车载控制器故障处理办法

当发现车载设备出现故障时，需要登上列车采集车载控制器的告警通知，对比列车自动监控子系统的报警内容，迅速判断出问题点出在何处，当发现这类问题，需要采取必要的办法。首先是关闭再启用列车控制器设备，仔细查看车载控制器设备的板卡上LED灯的显示状态和继电器的运行状态，在此期间若设备无法再次启动，注意随时记载司机显示屏上显示的故障信息提示，使列车缓慢回至维修区域进行检修;若设备能够重新启用，并且还能够通过2个在铁轨上的应答器，那么就需要反复测试列车在试车线或者正线上再次进入系统中，确定地点，与地面的区域控制器建立通信。假若列车能够与区域控制器保持通信，则立即尝试俩种模式，一种是ATPM模式，还有一种是ATO模式，若不能成功，则让列车驶回维修区进行维护。若设备本身不能够正常运行，则应该驶回维修区进行维修维护，一定要保证设备故障得到维修的同时还顺利通过所有测试的情况下才能够重新投入运营。

五、结束语

监测人员对设备、仪器的日常维护监控都对设备起到了巨大的作用，其效果也是显著的，能够做到设备故障维修的及时性，精确性，高效率性。为了提高振动监控的准确性，还有几个关键性因素：确定监测对象、方向、位置、周期与效率。当这种振动监测诊断技术真正应用到车载控制器设备时，可解决其相应故障类型中的大部分问题，有效可靠的诊断分析监测工作延长了设备的使用年限，效率是显而易见的，推广是大势所趨。

图1中不难看出，A点意味着设备的功能已经处在非常严重的状态，逐步发展到识别潜在故障的程度。例如，设备上有的小裂缝，设备的连接很可能是开放运动的，连接处有明显的磨损腐蚀等。B点则是表示设备内部的潜在失效很可能发展成为功能上的失效，即设备已失效。从A点到B点的时间间隙是从潜在故障显露出来到真正达到功能故障问题的转移时间。设备之间的迁移时间间隔从几秒到几年都有，相差还是比较大的。比如，突然的故障可能导致迁移时间很短。故障过渡的时间越长，人们就有越多的时间来控制且预防设备功能故障的发生。因此，必须不断寻找潜在失效的准确物理参数，花更长的时间采用新的预防技术，从而来避免设备功能失效。

2.2机械性故障的特点分析

当我们考虑到机械故障同腐蚀、磨损等外部因素密不可分时，按照设备机械故障出现的规律来分析，主要有以下4种情况和特点。

（1）故障的可能性

设备在使用期间会出现各种损伤，损失，磨损，消耗。磨损预制构件的结构参数也会相应地发生着巨大的变化。然而，当损坏程度达到不可控程度时，即数值超过了零散预制构件结构参数的允许值和警戒值时，设备将会有失去掌控和失去效果的可能。好在市面上一般的列控设备需要花很长一段时间才能从初始状态下的潜在故障发展为真正的功能故障。技术工作人员可以采用合适而恰当的方式与措施在一定程度内大大的减轻或者是消除潜在的故障问题，从而起到大大推迟功能故障到达时间的作用，来延长设备的使用寿命年限。

（2）故障属性的不可逆性

机械式的腐蚀和磨损、疲劳和老化的过程往往是伴随着质量的增减而增减，随着能量的变化而变化，常常呈正比关系。这些熟悉而熟知的过程都有共同的特点，即不可逆性。设备在出了故障之后无论如何维修如何维护都无法使产品达到出厂前状态的水平，这是必然的事实且无法改变。

（3）故障原因的徘徊不定性

设备在使用中会受到外部复杂多样的环境条件的影响，设备的状态往往是不定且随机呈现。此外，由于各种设备的制备，即使用的材料，制造的过程不尽相同，设备的各种极值同样存在不同的分布情况，比如，相同的设备，它们的使用状态不会因为制造过程的相同而会有所不同，而是被其存在的周围环境条件所影响，在复杂多变的环境中往往呈现多样的状况。因此，在相同的故障判断标准之下，会存在因为参数因为环境的变化而变化的状况使设备存在特定程度上的不确定性。

（4）故障的进行性

仪器设备的磨损不可避免逐渐发生，其中的结构参数在进行小幅度的变化，设备的性能也逐渐恶化。设备使用时间越长，发生故障的概率就会越高，即发生故障的概率会与设备的使用时间在数据关系上成正比。设备机械故障这一时间特性是预防性维护的理论基础之一。

3、设备振动监测工作的几点休会

3.1选择适合的振动监测设备

根据设备的重要程度划分等级，不同设备的检测设备不尽相同。我们需要选择适合的振动监测设备，可以到达使用最少的费用来达到良好的监测效果，效率得到大幅度的提升。

按照设备的复杂程度可以大致分为以下三种类别。

（1）简易的测振设备

使用方法是在特定的有效范围内对仪器进行振动测量，而后进行评级分类。把测量数据与使用标准值对比研究的一种类别。

（2）周期性的振动状态监测设备

指对机器定期进行振动监测。

（3）永久性的设备振动监测系统

用在十分重要的仪器设备，通过实时收集不同方向上的信号的方式，效率为每毫秒采集此次数据结果，把收集来的数据与原先规定且限制好的振动幅度参数进行一一研究对比，一旦超出了警戒值，輸出开关的信号会自动触发报警器，监测员第一时间收到设备故障信息，迅速联系维修人员，维修人员也可瞬间得知设备问题故障所在，缩短了寻问题的时间，掌握了故障信息，便能够及时采取应对的方法，从而将损失降至最低。达到低费用高效率的方式。

评估设备是否需要用到永久性的仪器振动监测会要考虑如下几种条件，当满足任一条件就可以选择使用该系统了：（1）是否为关键且足够重要的设备;（2）仪器的暂停运行会对经济造成巨大不可逆损失的;（3）设备在损坏后的维修维护费用很大;（4）监测系统费用支出绰绰有余。

3.2重要的仪器采用频谱图报警的方法能够确保仪器的正常使用

频谱图报警器往往分为两种，分别是宽频谱报警器和窄频谱报警器。宽频谱报警是选择设备正常状态的频谱图作为参考频谱，将实时的动态频谱与参考频谱及时比较，预防故障的发生。同时，我们会在整个监测频段上设置数条报警线，预防一些谱线出故障超过报警线，一旦超过报警线，报警机器自动报警，及时止损。接下来时窄频谱报警器的工作原理介绍，窄频谱报警的报警线只针对特定的谱线，往往是设备的变频或倍频或者预制构件的故障效率或倍频。同样，和宽频谱报警器相同的是，一些谱线超过了预设的报警线，设备就会立即自动报警，向外界发送信号。频谱图报警的方法能够在一定程度上确保仪器安全的运行而不是屡次出故障，预防因为设备故障没有能够及时被发现而导致的恶化情况。

3.3关于振动监测最关键的基础步骤是建立档案

平时中建立相关仪器振动监测的档案是一种比较重要的日常性工作项目，档案内容主要包括以下几项最主要的内容：

（1）提供监测设备相关清单;

（2）为确定振动监测点而监测设备的主要结构图;

（3）监测数据内容和分析与处理记录;

（4）设备故障相关记录;

（5）设备检查相关记录。

3.4设备检测状态、工作时需要注意的事项

为确保实验数据的比较性，务必遵守以下几条注意事项：

（1）设备不变化;

（2）仪器各项参数保持不变;

（3）保证测量的方向，地点不变化;

（4）仪器的状态异同时不变化。

3.5仪器状态监管人员所必需的专业素养

仪器状态检测人员也是设备日常维护维修中的关键一环，他们必须要有专业的知识与技能，在机器故障时刻能够化险为夷，通常包仪器状态实时监测，故障的判断与分析，需要掌握一些关于红外热分析的技能。检测人员对仪器的评估检查与分析大幅度提高机器的使用年限。

4、车载控制器故障处理办法

当发现车载设备出现故障时，需要登上列车采集车载控制器的告警通知，对比列车自动监控子系统的报警内容，迅速判断出问题点出在何处，当发现这类问题，需要采取必要的办法。

首先是关闭再启用列车控制器设备，仔细查看车载控制器设备的板卡上LED灯的显示状态和继电器的运行状态，在此期间若设备无法再次启动，注意随时记载司机显示屏上显示的故障信息提示，使列车缓慢回至维修区域进行检修;若设备能够重新启用，并且还能够通过2个在铁轨上的应答器，那么就需要反复测试列车在试车线或者正线上再次进入系统中，确定地点，与地面的区域控制器建立通信。假若列车能够与区域控制器保持通信，则立即尝试俩种模式，一种是ATPM模式，还有一种是ATO模式，若不能成功，则让列车驶回维修区进行维护。若设备本身不能够正常运行，则应该驶回维修区进行维修维护，一定要保证设备故障得到維修的同时还顺利通过所有测试的情况下才能够重新投入运营。

5、结束语

监测人员对设备、仪器的日常维护监控都对设备起到了巨大的作用，其效果也是显著的，能够做到设备故障维修的及时性，精确性，高效率性。为了提高振动监控的准确性，还有几个关键性因素：确定监测对象、方向、位置、周期与效率。当这种振动监测诊断技术真正应用到车载控制器设备时，可解决其相应故障类型中的大部分问题，有效可靠的诊断分析监测工作延长了设备的使用年限，效率是显而易见的，推广是大势所趋。

参  考  文  献

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