城市地鐵計軸系統常見故障分析與處理

陳利科

【摘 要】城市地鐵分路不良是困擾行車及電務部門多年的難題。地鐵科技部門從未間斷過對城市地鐵分路不良的研究，如調整現有城市地鐵的發送電壓，或采用電子高壓脈沖城市地鐵等。但這些方向的研究至今沒有得到既安全可靠又實用經濟的解決方案。只有脫離現有城市地鐵，采用計軸方式，才可以徹底解決城市地鐵分路不良的問題。

【關鍵詞】城市地鐵；計軸系統；故障

1引言

我國研究計軸是從二十世紀五十年代末開始，從分立元件到集成電路，直到微處理器。歷經幾代，水平已明顯提高。但由于高可靠性的要求，真正上道使用是從近些年才開始的。從傳感器的信息采集到電子電路的比較判別，中間要經過信息傳輸和電子電路處理等多個環節。尤其是在傳感器技術方面，經過的車輪多、速度快，且原始信息具有不可重復性，要可靠地采集到車輪信息，并具備較高的抗干擾性能更是技術上的難點。由于受到國內元器件水平的限制及試驗和測試條件的制約，使得該項研究工作幾度停滯。計軸站內軌道區段檢查設備自 1999 年 2 月開通投入運用以來，運用情況基本良好。受到現場車務和電務部門的歡迎。我國的計軸設備已進入了實際運用階段，試驗區段多年的統計數據證實，正確計軸數大于 1×106軸；平均無故障工作時間，在每晝夜 5000-10000 軸的區段為 100 天；在每晝夜 5000 軸以下的區段為 200 天。因此我國的計軸技術已具備進一步擴大應用的可能。

2故障分級與故障處理流程

2.1 故障分級

計軸設備按照故障對系統的影響，將設備故障分為三級：（1）一級故障：涉及到行車安全的；（2）二級故障：影響行車或設備正常工作的；（3）三級故障：電氣特性超標、±1干擾軸容錯。計軸系統的故障分級對確保地鐵行車安全、提高計軸設備運行以及維護水平有著重要的意義。按照故障對系統的影響、重要性大小進行科學合理的分級。設備只要發生故障，總有相應的告警信息與之對應，這些告警信息可以單個出現，也可以多個同時出現。故障同時出現時，系統就會通過判斷故障的級別，從高到低進行故障的顯示和處理。

2.2 故障處理流程

計軸系統具有故障自檢測功能，所有檢測出的故障均給出相應的故障提示碼，同時可以將故障信息上傳至信號微機監測系統或計軸維護管理系統。（1）故障判斷：當計軸系統發生故障時，相應電路隨即會將故障檢測出來，單片機會將故障指示燈紅燈點亮，并且會將故障類型及故障原因通過面板上的故障狀態指示燈顯示組合顯示出來。（2）故障排查：當計軸系統發生故障時，系統自檢測程序會將故障提示代碼通過故障指示組合顯示出來，因為顯示組合數量有限，所以會將同級別和類型的故障進行了歸類。一種故障提示代碼一般對應多種故障原因，需要進行故障排查。其主要方法包括：（a）觀察與故障代碼提示的故障原因有關的單元板面板指示燈的狀態；（b）對相關指標進行測量。（3）、故障確認：故障排查定位后，有些故障還需要進一步確認，根據故障的不同類型一般有如下幾種方法：（a）對于單元板故障，可以通過更換備用板來觀察故障是否恢復；（b）對于車輪傳感器故障，可以通過測量車輪傳感器的磁頭電阻值及電感值進行確認。（c）對于計軸電纜故障，可通過測試環線電阻、電纜線間絕緣或對地絕緣進行確認。（4）故障處理：故障經過排查確認后，可根據指導文件對故障進行處理。（5）系統復原：故障處理完畢后，需由車站值班員確認區段空閑后，按下區段“復零”按鈕恢復該區段正常使用。

3 方案實施

經對系統現有情況以及需要實現的目標進行綜合分析，為實現計軸運行信息遠程診斷功能，需要硬件和軟件同時支持。硬件要求具備監測站機終端擴展串口（COM口），網絡通道以及計軸專用連接線；軟件要求具備監測系統遠程控制以及計軸專用診斷軟件。

（1）確定通信協議并在監測站機終端擴展串口。經查閱AzLM型計軸系統產品說明書，該系統對外連接口使用RS-232串口協議，具有實時性強、安全性高的特點，符合信號系統設備連接安全要求的相關技術規范。為此對微機監測站機終端增加1塊PCI轉COM-RS-232轉換卡，擴展所需要的串口。

（2）網絡通道。安康電務段已有的信號微機監測系統，實現了段、車間、車站的全網覆蓋，滿足技術要求。

（3）計軸專用連接線。通過比對計軸系統CPU板的連接口，找到了國內的同類替換產品，經端對端短路測試以及模擬試驗，制成了功能完全一致的仿制線，替代了進口原裝產品。

（4）監測系統遠程控制軟件。從功能、安全性、操作方便程度、穩定可靠等方面，對多種遠程控制軟件進行綜合比較，并在信號微機監測系統仿真網上進行仿真測試，確定使用Dame Ware遠程控制軟件，其安全性高、使用方便、穩定高效的特點，完全可以用于維護終端對各站信號監測站機遠程控制及數據傳輸。

（5）計軸專用診斷軟件。在監測站機上安裝3.0版GDI診斷軟件（安裝前，用最新病毒庫的多種殺毒軟件對該軟件進行病毒檢測，無任何異常），確保該軟件安裝后對信號微機監測軟件沒有任何影響，微機監測系統能兼容運行。

以上5 個步驟分步實施后，各微機監測站機與計軸系統通信正常，遠程維護終端、段指揮中心分析終端可通過微機監測網絡，實現對各站計軸系統的運行情況遠程診斷、分析，系統功能達到了預期的目標，系統運行穩定可靠，使用正常，功能完善。

4 遺留問題及下一步改進

（1）專用診斷軟件目前為純英文版，采集的診斷數據也是純英文，維護人員不易分析調看，下一步要將專用軟件進行漢化，提高該系統人機界面的易用性。

（2）進一步對計軸系統內部的協議深入分析，繞開專用的診斷軟件，與信號微機監測系統進行深度結合，對微機監測系統進行改進；增加計軸監測模塊，對計軸系統的CPU板模擬發送控制指令，實時接收系統運行的各種信息，實現信號微機監測對計軸的深度監測，進一步提高系統易用性，降低對維護人員的個體技術要求。

結束語：

綜上所述，計軸設備作為安全設備，其能否安全可靠地工作，是設計時首先考慮的一個最基本、最重要的問題。在一系列保證計軸設備的可靠性及安全性的措施當中，對設備進行故障閉環檢測和故障處理設計是一項重要措施，這樣可以對設備的運行狀態和故障狀態進行充分的了解，對保證設備的安全性可靠性、提高設備的可維護性和縮短故障維修時間都具有較大的實際意義。

參考文獻：

[1]胡永生.軌道電路分路不良整治方案研究[J].鐵道通信信號.2008，44（5）：24-26.

[2]劉潔.軌道電路分路不良分析[J].河北能源職業技術學院學報.2005，9（3）：76-77.

（作者單位：成都地鐵運營有限公司）