電磁感應式計軸設備的常見干擾源與抗干擾方法研究

曲育德

（天津市地下鐵道運營有限公司，天津 300000）

1 引言

在城市軌道交通軌道檢測領域，最常使用的就是計軸設備，計軸設備通過在指定區段的入口和出口處各安裝一套計軸器，當入口記錄的車輛軸數（輪對數）和出口記錄的車軸數不相等時，表明該區段有車輛占用；當車軸數相等時，表明該區段空閑。目前常用的計軸設備的類型主要有鐵磁類計軸、電磁感應類計軸以及軸重感應型的計軸。本文將以目前全國地鐵常用的AzLM型電磁感應式計軸設備為主，講解一些常見的計軸干擾型故障以及其調整方法。

2 AzLM計軸系統簡述

AzLM 系統是泰雷茲公司近幾年在世界最新計算機技術、通信技術和傳感器技術基礎上開發的新型計軸系統，其技術和工藝引領世界先進水平。該系統由室內主機 ACE 和室外軌旁計軸點ZP30H 組成。軌旁計軸點包括軌道磁頭傳感器SK30H 和電子單元 EAK。室內主機與室外計軸點之間采用 ISDN 數據通信，且電源與數據可以共線傳輸。每臺主機最多可以連接 32 個計軸點、監控 32 個區段，適用于一般區段和復雜站場。

該計軸系統室外軌道磁頭，主要是采用了輪軸切割磁感線產生電壓變化從而形成矩形波，最終實現輪軸計數功能的，所以對于此種原理的電磁感應型計軸設備，嚴格控制其周圍一切電磁干擾源的干擾等級成為，控制系統穩定性的重要一環。

3 各類電磁干擾與處理方法的討論

統計數據表明，國鐵大部分計軸設備干擾故障是由雷害、電涌、過電壓等電磁干擾造成的。雖然國內引進計軸技術已 10 年有余，并且在多個鐵路局大面積應用，但電磁干擾問題仍未有效解決。電氣化區段機車牽引電流干擾是以連續性、低強度為特征的電磁干擾，一般防雷元件對此無能為力。而相比城市軌道交通，雖然沒有太多雷電災害，但是同樣存在室外區段和高架區段，并且城市軌道區間空間較小，不同系統的設備線纜電纜密集，同樣存在很多潛在的干擾源。如何有效抑制這類干擾對計軸設備的危害，以及在無法徹底消除干擾源的情況下如何臨時處理，下面將會詳細進行分析與講解。

3.1 電涌型干擾

這里所說的電涌主要是在列車駛過軌道區間，牽引與制動中產生的經過軌面的大電流，由電流產生磁場對計軸磁頭的檢測磁場進行中和導致計軸過程遭到干擾。而一般在這個過程中之所以會造成計數偏差主要是由于干擾磁場和檢測磁場產生中和，使得系統誤判為有車輪經過或者由于車輪經過產生壓降變小系統無法識別，都將會導致計軸系統報警，如果最終運算失敗則會產生計軸故障，影響列車正常運營。

對于此種干擾，首先對于在線路開通初期的調試過程中，電磁干擾測試是一定需要注意的，雖然目前國內外電磁感應式的計軸技術水平成熟，并且各項抗干擾參數明確，在和列車牽引制動廠家溝通過程中都有過相關的數據對比，并且，對于列車生產制造，盡量降低電客車在運行過程中產生的各項電磁干擾也是一直以來的一項課題。而對于計軸設備本身，對于計軸磁頭的檢測電壓標準也為基于各項常規干擾制定的數值，而基于計軸檢測磁場的原理，我們可以通過在設備允許范圍內提升磁頭檢測標準電壓的方式來提升檢測磁場的強度，減弱干擾磁場疊加造成的波峰衰減，從而提高設備的抗電磁干擾能力。

3.2 異物侵限干擾

異物侵限，即是說在列車運行的軌行區內有異物存在，并且形成一定的干擾。一般此類干擾對于鐵磁檢測式的計軸設備影響比較大，而對于電磁式的計軸設備，由于電磁式的計軸設備是借由切割磁感線產生壓降的原理計數的，所以只要異物無法完美垂直切割磁感線，一般無法形成會影響記錄軸數的波形從而形成故障，不過不排除大型金屬異物的特殊情況。

對于此種干擾，需要依賴平時每日巡道工作人員以及日常檢修作業中對磁頭周邊區域進行檢查，發現異物及時清理，在此不多贅述。

3.3 其他線纜磁場干擾

這里將其他系統設備線纜所產生的干擾統一稱為其他線纜磁場干擾。這種干擾主要源于其他經過其他線纜的電流產生的磁場對計軸磁頭檢測磁場產生的場強疊加效應，而在眾多現場設備周邊其他線纜中，能產生最強電流的線纜即時是電力供電回流所使用的各型線纜，電力供電回流所產生的高壓點電流大，其產生的干擾磁場自然會比較強，單論此種磁場對電磁感應式的計軸設備的影響是極大的。但是，在城市軌道建設過程中，對于此種干擾的發生一般情況下是都會予以考慮的，在電磁式的計軸磁頭以及預算單元的安裝過程中也是都會考量現場的電力回流線纜位置，進行相對應的調整。然而，當部分回流線產生回流不暢或者軌連線有松脫等情況發生時，產生超出日常運營供電輸電正常電壓電流時，很有可能會造成計軸干擾。

對于此類干擾，如果為臨時的回流不暢、輸電回流線纜松動導致的故障型大電流干擾，可以通過回復電力線纜完整度等方式消除干擾，并且在有發生過類似干擾的區段附近，日常檢修作業時也需要加強檢查，發現線纜問題及時解決。而對于確實的正常工作的線纜對計軸磁頭產生的干擾，只能考慮改造，改變線纜位置，或者一般在建設完工的城軌區間中由于大面積的供電線纜無法輕易修改通過方式，只能修改計軸磁頭的安裝位點，盡量遠離干擾源，或者在電力線纜外層加裝防輻射層，以上方法皆能可行有效地應對線纜產生的電磁干擾對計軸磁頭的影響。

這里僅針對AzLM型電磁感應計軸設備，通過以上講解，可以看出，對于磁頭干擾，影響最大的即是各類型的電磁干擾，這里給出相關實際設備的一些電磁干擾參數，僅供參考：

供電電纜發射：（150kHz-30MHz）10V，遵循 EN50121-4 標準 A

安裝盒發射：（30MHz-1000MHz）10V，遵循 EN50121-4 標準 B

靜電放電：8kV，遵循 EN50121-4 標準 A

電磁域（AM）：（80MHz-1000MHz）20V/m，遵循 EN50121-4 標準 A

電磁域（PM）：（895MHz-905MHz，1.89GHz± 10MHz）20V/m，遵循 EN50121-4 標準 A

脈沖：2kV，遵循 EN50121-4 標準 A

浪涌（供電）：2kV，遵循 EN50121-4 標準 A

射頻傳導騷擾：（150kHz-80MHz）10V，遵循 EN50121-4 標準 A

4 結束語

本文僅僅簡單對電磁感應式的計軸設備的干擾進行了討論，目前全國城市軌道交通所使用的計軸設備除了電磁感應式的計軸設備還有鐵磁感應式的設備，以及目前處于新興技術的重力感應輪軸計數等類型。計軸設作為檢測軌道區段狀態以及檢測列車經過位點的重要設備，在列車控制信號系統中占有重要的地位，并且在目前軌道交通技術日益發展的當下，逐漸取代軌道電路成為線式控制模式下重要的軌道設備。希望本文能對正在處理計軸干擾故障的各位同仁產生一些啟發。