一種低成本計軸設備

黃忠禮

(成都鐵路通信設備工廠，成都 610045)

1 概述

西門子公司為了進一步占領國際市場，降低造價及維護工作量，新近研發了一種計軸設備。該設備室外僅有安裝在鋼軌上的車輪傳感器，室內設備為一計軸模塊ACM，連接電纜采用雙絞線或星絞電纜。

2 系統組成

計軸系統主要由下列部分組成。

（1）安裝在鋼軌上的車輪傳感器（WSD）。（2）安裝在室內的計軸主機。

（3）計軸檢測點和室內主機的連接電纜。計軸系統的接口及位置如圖1所示。

WSD包含2個檢測器子系統，用于判別列車軸數及運行方向。軌旁接線盒（TCB）用于WSD與至室內計軸主機ACM的4芯電纜的連接。WSD和TCB合稱計軸頭（CH）。

ACM獲得多個CH的信息，輸出一個或多個軌道空閑檢測區段（TVDS）的狀態。如果需要鄰站ACM控制的CH信息（稱為遠程CH），則通過以太網獲得。計軸主機配置信息的ID卡插入ACM前面板上，ACM由DC 24V供電。

診斷微機和配置微機通過以太網連接。

3 計軸主機

3.1 結構

計軸主機由1個模塊組成，外形尺寸為140 mm×40 mm×200 mm。

面板設置有OK、TVDS1/TVDS2、WSD1/WSD2、RR1/RR2和COM指示燈，顯示設備的工作及故障狀態，具體含義如下。

（1）OK：滅（未通電）、綠閃（啟動）、紅閃（配置后未連接到另一個ACM）、紅（電路板故障）、綠（電路板及連接均正常）。

（2）TVDS1/TVDS2：滅（未配置）、綠（空閑）、黃（占用）、黃閃（計數錯誤）、紅（故障）。

（3）WSD1/WSD2：滅（未配置）、綠（無阻尼）、黃（有阻尼）、紅（故障，電流小或無電流）。

（4）RR1/RR2：滅（TVDS1/TVDS2未配置或未被激活）、綠（已激活）。

（5）COM：滅（當前和以太網無通信或數據交換，連接OK）、綠（發送數據）、黃（接收數據）、紅閃（配置后未連接到另一個ACM）。

3.2 性能

該計軸主機由1個模塊構成，其功能布局如圖2所示。

ACM主要性能如下。

（1）采用二取二結構，符合故障－安全原則。

（2）提供1個以太網接口，診斷微機和配置微機及其他ACM均通過以太網連接。

（3）1個ACM可直接連接2個車輪傳感器。

（4）1個ACM最多可處理10個檢測點的信息（可以和另外4個ACM通信）。

（5）1個ACM給出2個軌道空閑檢測區段的信息。

（6）未配置區段時，可傳輸2路安全信息。

（7）每個區段TVDS的輸出信息：區段空閑/占用狀態、復位限制狀態RR、復位確認狀態RA及故障狀態。

（8）每個區段TVDS的輸入信息：復位條件。（9）提供系統復位按鈕RST和輔助復位按鈕RST-RR（取消復位限制）。

（10）軟件和配置數據完全獨立，軟件升級后不需修改配置數據。

3.3 配置微機的設置

（1）配置數據以XML格式輸入。

（2）室外檢測點屬于哪個區段的配置。

（3）輸出繼電器空閑顯示的延時時間可進行配置（1～25.5 s，每0.1 s間隔）。

（4）通道中斷時間的配置。

（5）車輪在傳感器上擺動次數的配置。（6）復位方式配置。

（7）預復位時列車通過方式的配置。

3.4 診斷微機提供的信息

（1）電路板狀態

* ACM生產日期；

* ACM串口編號；

* ACM開機后的運行時間；

* 軟件版本；

* 軟件MD4；

* 配置數據；

* 上次故障的原因。

（2）配置

* 屬于TVDS1的CH；

* 屬于TVDS2的CH。

（3）區段狀態

* 空閑、占用和故障；

* 區段軸數、計入和計出的軸數；

* 由于單通道檢測出現的故障。

（4）車輪傳感器狀態

* 有/無車輪、斷線；

* 參數漂移；

* 運行方向。

（5）按鈕和復位狀態

* 面板按鈕狀態；

* 復位狀態；

* 復位限制狀態。

（6）繼電器狀態

* 電路板上繼電器狀態。

（7）配置數據及軟件

* 下載ACM的配置數據及軟件。

3.5 復位方式

有直接復位和預復位2種方式，其中又分帶復位限制和不帶復位限制，因此共有4類復位方式。

（1）不帶復位限制的直接復位；

（2）不帶復位限制的無確認預復位；

（3）帶復位限制的直接復位；

（4）帶復位限制的無確認預復位。

3.6 故障－安全

ACM模塊采用基于二取二SIMIS（西門子故障－安全微機系統）模式研發的FM_BC安全微機構成，如圖3所示。

SIMIS系統由2個獨立的微機構成，其輸入相同，軟件相同，處理相同的任務，產生1個獨立的雙通道輸出，比較2個通道輸出一致后再輸出到下一級系統。

FM_BC安全計算機比SIMIS系統更復雜，除獨立的微機外，還有獨立的可編程邏輯器件（PLD）和邏輯執行單元。PLD監測每個通道，監控微處理器并控制從微處理器至邏輯執行單元的數據流。邏輯執行單元由一些邏輯器件組成，如繼電器，在2個通道的結果不一致時切斷輸出。

FM_BC安全計算機將回讀輸出狀態至微處理器，以確保控制回路安全工作。FM_BC安全計算機還包括自診斷的測試程序，確保系統故障時能及時發現及顯示。

4 車輪傳感器

車輪傳感器感應列車的輪緣，是1個電子開關，安裝在鋼軌內側，可采用鉆孔或卡式安裝。

車輪傳感器自帶5 m或10 m的6芯電纜，與主電纜（4芯）在軌旁接線盒中進行接續。

車輪傳感器包含1個LC振蕩器及2個相互絕緣的反相輸出（常閉和常開接點）。

5 結束語

該計軸設備可完成各種軌道區段的檢測，由于室外軌旁只有1個接線盒，在地鐵等安裝條件受限制的地方可以大展身手。

在正常情況下，為保證傳輸安全，根據Mü8004的規定，室內外連接電纜最大長度為6.5 km。在自閉使用中，室外檢測點至室內計軸主機的距離可能超過6.5 km，在此情況下，需要采用特殊措施增加傳輸距離。

ACM能夠傳輸安全信息，也是一個可以利用的功能，如該設備用于計軸自動站間閉塞時，由于只需要配置1個區段，因此還可傳輸1路安全信息，這樣就可用于比較2站QGJ的一致性。

通過以太網可進行遠程診斷及配置，診斷的信息較詳實，對無人值守車站，可以大大減少故障判定及維修時間。

對參數的漂移進行預警，保證設備可以達到故障修狀態。

[1] Kompel． System Requirement Specifications for Axle Counter Module.2007.

[2] Zhang Hui，System description for Axle Counter Module．2008.

[3] Radwan．Operating and Service Manual for WSD Wheel Detector.2006.