(北京泰雷兹交通自动化控制系统有限公司 100125)
摘要：随着科学技术的进步，在对地铁行业进行全面分析的过程中，要对具体技术进行全面考量，计轴或者是轨道电路对于地铁信号系统具有重要的意义，值得研究人员深入探讨。地铁信号的计轴系统在实际使用时易受多方面因素影响产生电器测试 、螺杆断裂以及并口板复位等诸多问题，影响了地铁的正常运营。本文将以泰雷兹的 AzLM 型计轴系统为例，探讨地铁信号计轴系统的检修思路与具体措施，以供参考。
前言：
近几年，我国城市化进程在不断推进，为了减少城市人口不断增加的压力，也为了提升城市化建设质量，公共交通行业也进入到了一个跨越式发展阶段。因此，各个地区都开始着手建立地铁系统，不仅要保证运行速度，也要提升安全稳定性，实现精确的控制，而在地铁系统中，计轴是地铁系统中较为重要的设备之一，需要技术研究人员提高重视程度。
一．计轴系统在地铁行业中的应用分析
计轴系统的主要功效就是对进入轨道区段以及驶离轨道区段列车轴数进行有效的比较，从而有效的完成轨道区段“占用/空闲”的检查系统，对专用地铁信号设备进行集中的辨认，建构有效的数据分析结构，确保整体运行参数符合实际需求。主要的原理可以总结为，计数点A计入轴数为CA，计数点B计入轴数为CB。若是CA≠CB，则表示轨道区段上区段处于占用状态。若是CA=CB，则表示轨道区段上区段处于空闲状态。另外，在我国对于地铁区段的相关规定中，半自动闭塞以及地铁道口防护区段也会使用计轴设施，但是，在地铁中使用的较为频繁，主要是对地铁行业正线信号进行检测。
计轴系统又被称作微机计轴系统，指的是铁路两端车站中所装设的可对通过车轮的铁路信号做出检测的一种设备。作为重要的铁路信号系统，计轴系统实现了通信传输技术、传感器技术和故障-安全计算机技术等的有机融合，在各大铁路公司均得到了广泛的应用，目前使用最为广泛的主要有泰雷兹的AzLM 型计轴系统，GE的SCA 型计轴系统以及SIEMENS的Az S350U 型计轴系统等。
二、AzLM 型计轴系统的概述
1. 系统组成
AzLM型计轴系统是泰雷兹公司近几年在世界最新计算机技术、通信技术和传感器技术基础上开发的新型计轴系统，是地铁系统众多重要的控制设备之一。AzLM型计轴系统包括室内设备和室外设备两个部分。室内设备主要为安装在封闭机柜中的计轴评估器(ACE)，室外设备为计轴检测点。计轴评估器通过CAN总线与计轴检测点连接。轨旁计轴点设备包括SK30H轨道磁头传感器和ZP30H电子盒，其结构如图 1 所示。
图1 AzLM型计轴系统结构示意图
2. 系统工作原理
2.1 主机工作原理
2取2模式ACE主机中的两块CPU板作为计轴设备安全计算核心并行工作，并通过信息交换，分别执行裁决程序进行判断，确定两CPU控制状态是否一致，如果不一致，则执行一个安全响应，实现故障导向安全。两块电源板分别为两块CPU及并口板、串口板提供工作电源。串口I/O板通过ISDN综合数据通道与室外计轴点相连，每块串口I/O板可以连接两个室外计轴点。每个并口板控制一个轨道区段。
2.2 轨道传感器工作原理
轨道磁头由两个物理偏移线圈装置Sk1和Sk2组成，它们安装在同一根轨道上。轨道外侧是两个Tx线圈，轨道内侧为两个Rx线圈，产生约为30kHz的不同频率的两种信号，在轨道附近形成电磁场。利用车轮铁磁体改变二者耦合关系，使电感或互感在车轮通过时发生变化，将车轮对过磁头的次数转换成脉冲而产生轮轴信号，当两路脉冲信号有先后、有重叠的特征，才被认为是有效的车轮信号，利用这些装置就可以在电子单元中确定是否通过轮轴以及轮轴的行驶方向。图2是车轮作用下轨道传感器的工作原理示意图。
图 2 轨道磁头轴脉冲形成原理
三、地铁信号计轴系统的检修思路与具体措施
1.计轴设备日常维护内容
计轴系统的检修，分为室内和室外两部分。日常巡检，主要是对室内部分进行外部清扫和状态检查、日志调阅等工作，不影响计轴系统的正常使用；周期性检修除了日常巡检的内容外，还要进行主机的重启和室外计轴设备的检修，影响计轴系统的正常使用。室外设备的检修，包括安装装置的检查、检修计轴设备室外部分、导线、引接线、防护管、接地线检查等。
2.安装装置维护内容及存在问题
在安装装置的检查中，磁头安装在钢轨上的固定螺母的紧固要求是扭力 45Nm，发送磁头的调整螺母的紧固要求为扭力25Nm。在检修中，发送磁头的固定螺母过用扭力扳手，磁头螺杆有被拧断的情况。通过这一情况反应出，计轴室外安装装置在安装使用几年后，已经出现了不达标的情况。出于防松的考虑，该螺杆在安装底座处有防松措施，不能单独更换，螺杆断裂后只能连同底座一起更换。这一设计，可以保证螺杆不松动的情况，但出现螺杆断裂后，需要整体更换，所以会需要大量的备品。
3.电气测试
检修中要做好室外计轴设备的电气测试工作，确保电源的范围保持在 22~35VDC以内、 磁头接收电压在有轮与无轮时的范围分别为-80~-1000m VDC 和+80~1000m VCD以内、检测点的电源保持在21~110VDC范围内、磁头1与磁头2的发送频率分别保持在29.8~31.3kHz与26.8~28.6kHz范围内并且发送电压范围均保持为40~85VAC。在对磁头接收电压在有轮时的电压进行测试中需用到模拟轮，其位置可随意调整的特性极易造成数据测量的不严谨，故需对模拟轮的固定方式、放置在磁头的具体位置等测量标准做出细化。
4.复位处理
室外检修完毕后计轴磁头相应的轨道区段所对应的并口板将呈现为占用状态，需做出复位处理。直接复位是将钥匙插入到并口板的钥匙孔中并向右扭动，对并口板按钮保持约 0.5s-6s 的按压，将钥匙装回原位、松开按钮，而后等待并口板的恢复。在实际检修试验中通常会出现多次有轮试验的室外区段在并口板复位操作之后未恢复至正常状态而锁定并口板的现象，仅靠热拔插并口板并直接采取复位操作后才可恢复正常，但是这一做法很容易对并口板接口、主机并口板插槽等造成损坏。因此，对于多次有轮测试之后出现并口板自锁情况可通过对计轴主机的软件系统做出优化，或者在测试中尽量减少测试次数。
5.机柜内部散热
室内主机设备检修时，计轴机柜门常处在半开或者紧闭状态，虽然机柜顶部风扇正常运转，但机柜顶部外散热孔基本感觉不到风。拆掉顶部的风扇后发现防尘棉已被灰尘覆，用手摸两块CPU板感觉温度偏高。在泰雷兹的相关技术文档说明中，对ACE机柜的工作环境温度有要求：-25℃…+55℃，相对湿度100%，不允许有冷凝。加之，信号设备室的中央空调在夜间常常处于关闭状态，CPU板卡/电源板长期工作在高温度的环境下难免会有设备运行不稳定的风险。同时因散热不良导致设备故障也暴露出CPU板电源板散热过大、且板卡遇高温运行不稳定、机柜散热过度依赖室内空调的设计缺陷等一系列问题。需对计轴机柜的通风方式等进行了重新考虑，提出计轴机柜整改方案。
四、针对一些问题的处理建议
1.针对螺杆不能达到厂家要求的扭力
螺杆本身存在问题，只有极个别的存在不达要求的情况，就备足一定的备品，发现之后及时更换；螺杆老化，如果在检修中发现多次，多站出现不达要求的情况，就需要会同厂家人员确定安装装置的使用寿命，进行定期更换；扭力扳手的扭力不达标，需要定期进行检测，或更换新的扭力扳手；检修人员使用扭力扳手紧固螺丝时不当，应定期加以培训，熟练掌握常用工具的使用。
2.电气测试
对磁头接收电压（有轮）的测试时，在现有的要求下，细化标准。模拟轮自身应该怎么固定，确定标准。如：轨道直线部位、轨道曲线部位等不同位置，设定调整列表；模拟轮放置在磁头的哪个位置进行确定，保证可靠的切割磁力线； 以上两个标准不能确认时，磁头接收电压（有轮）的测试数据是否在标准范围内，就需要达到磁头接收电压（无轮）不超过 15%的标准。
3.并口板复零
对于检修中多次进行有轮测试后并口板自锁情况，建议采用预复位和立即复位结合方式，通过CPU数据配置，对并口板的复位输入方式进行定义。将车控室IBP盘区段复零按钮设置成区段预复位，信号室主机并口板“按钮+钥匙”输入设置成区段直接复位。预复位是指计轴设备接收到复位命令后，该计轴区段不会立即出清，必须人工引导通过一列车经过，当进入和驶离该区段的轴数相同时该区段才会出清。预复位成功时，计轴主机通过并口板的非安全输出端子，点亮IBP盘上的复位状态正确接受表示灯，列车通过，区段状态空闲后熄灭。如果对磁头接收电压（有轮）测试有年检或季度检的要求，尽量减少测试次数，提高测试的效率。
4.计轴机柜整改
从降低板卡温度有益于延长电子设备芯片寿命的角度出发，需对计轴机柜的通风方式等进行了重新考虑，提出计轴机柜整改方案：计轴机柜内部增加隔层风扇；计轴机柜将PDCU的固定挡板取消，换成导轨，以增强内部的通透性；计轴机柜补空板改造。从目前的改造情况来看，CPU板卡工作温度符合要求，计轴机柜通风良好，设备运行稳定。
结束语：
计轴设备随时间发展难免会出现老化等问题，这就决定了计轴设备的维护工作具有长期性。在地铁信号的计轴设备检修中，相关检修人员应当善于总结经验和教训，在准确把握计轴设备问题的基础上促进检修措施的不断完善，从而有效保障计轴设备的顺利与正常运行。
参考文献：
[1] 杨再兴.AzLM 型计轴远程诊断系统[J].铁道通信信号 ，2013，10：23~
[2] 王青林. 城市轨道交通通信与信号系统 [M]. 北京: 人民交通出版社,2012
[3] 北京泰雷兹交通自动化控制系统有限公司. AzLM型计轴系统产品说明书(V2.0)[Z].北京泰雷兹交通自动化控制系统有限公司.2013.
[4] 北京泰雷兹交通自动化控制系统有限公司. AzLM型计轴系统工程手册(V2.0)[Z].北京泰雷兹交通自动化控制系统有限公司.2013.
论文作者:孙非
论文发表刊物:《电力设备》2017年第35期
论文发表时间:2018/4/27
标签：区段论文; 磁头论文; 并口论文; 系统论文; 机柜论文; 设备论文; 轨道论文; 《电力设备》2017年第35期论文;