一种低成本计轴设备
2010-07-13黄忠礼
黄忠礼
(成都铁路通信设备工厂,成都 610045)
1 概述
西门子公司为了进一步占领国际市场,降低造价及维护工作量,新近研发了一种计轴设备。该设备室外仅有安装在钢轨上的车轮传感器,室内设备为一计轴模块ACM,连接电缆采用双绞线或星绞电缆。
2 系统组成
计轴系统主要由下列部分组成。
(1)安装在钢轨上的车轮传感器(WSD)。(2)安装在室内的计轴主机。
(3)计轴检测点和室内主机的连接电缆。计轴系统的接口及位置如图1所示。
WSD包含2个检测器子系统,用于判别列车轴数及运行方向。轨旁接线盒(TCB)用于WSD与至室内计轴主机ACM的4芯电缆的连接。WSD和TCB合称计轴头(CH)。
ACM获得多个CH的信息,输出一个或多个轨道空闲检测区段(TVDS)的状态。如果需要邻站ACM控制的CH信息(称为远程CH),则通过以太网获得。计轴主机配置信息的ID卡插入ACM前面板上,ACM由DC 24V供电。
诊断微机和配置微机通过以太网连接。
3 计轴主机
3.1 结构
计轴主机由1个模块组成,外形尺寸为140 mm×40 mm×200 mm。
面板设置有OK、TVDS1/TVDS2、WSD1/WSD2、RR1/RR2和COM指示灯,显示设备的工作及故障状态,具体含义如下。
(1)OK:灭(未通电)、绿闪(启动)、红闪(配置后未连接到另一个ACM)、红(电路板故障)、绿(电路板及连接均正常)。
(2)TVDS1/TVDS2:灭(未配置)、绿(空闲)、黄(占用)、黄闪(计数错误)、红(故障)。
(3)WSD1/WSD2:灭(未配置)、绿(无阻尼)、黄(有阻尼)、红(故障,电流小或无电流)。
(4)RR1/RR2:灭(TVDS1/TVDS2未配置或未被激活)、绿(已激活)。
(5)COM:灭(当前和以太网无通信或数据交换,连接OK)、绿(发送数据)、黄(接收数据)、红闪(配置后未连接到另一个ACM)。
3.2 性能
该计轴主机由1个模块构成,其功能布局如图2所示。
ACM主要性能如下。
(1)采用二取二结构,符合故障-安全原则。
(2)提供1个以太网接口,诊断微机和配置微机及其他ACM均通过以太网连接。
(3)1个ACM可直接连接2个车轮传感器。
(4)1个ACM最多可处理10个检测点的信息(可以和另外4个ACM通信)。
(5)1个ACM给出2个轨道空闲检测区段的信息。
(6)未配置区段时,可传输2路安全信息。
(7)每个区段TVDS的输出信息:区段空闲/占用状态、复位限制状态RR、复位确认状态RA及故障状态。
(8)每个区段TVDS的输入信息:复位条件。(9)提供系统复位按钮RST和辅助复位按钮RST-RR(取消复位限制)。
(10)软件和配置数据完全独立,软件升级后不需修改配置数据。
3.3 配置微机的设置
(1)配置数据以XML格式输入。
(2)室外检测点属于哪个区段的配置。
(3)输出继电器空闲显示的延时时间可进行配置(1~25.5 s,每0.1 s间隔)。
(4)通道中断时间的配置。
(5)车轮在传感器上摆动次数的配置。(6)复位方式配置。
(7)预复位时列车通过方式的配置。
3.4 诊断微机提供的信息
(1)电路板状态
* ACM生产日期;
* ACM串口编号;
* ACM开机后的运行时间;
* 软件版本;
* 软件MD4;
* 配置数据;
* 上次故障的原因。
(2)配置
* 属于TVDS1的CH;
* 属于TVDS2的CH。
(3)区段状态
* 空闲、占用和故障;
* 区段轴数、计入和计出的轴数;
* 由于单通道检测出现的故障。
(4)车轮传感器状态
* 有/无车轮、断线;
* 参数漂移;
* 运行方向。
(5)按钮和复位状态
* 面板按钮状态;
* 复位状态;
* 复位限制状态。
(6)继电器状态
* 电路板上继电器状态。
(7)配置数据及软件
* 下载ACM的配置数据及软件。
3.5 复位方式
有直接复位和预复位2种方式,其中又分带复位限制和不带复位限制,因此共有4类复位方式。
(1)不带复位限制的直接复位;
(2)不带复位限制的无确认预复位;
(3)带复位限制的直接复位;
(4)带复位限制的无确认预复位。
3.6 故障-安全
ACM模块采用基于二取二SIMIS(西门子故障-安全微机系统)模式研发的FM_BC安全微机构成,如图3所示。
SIMIS系统由2个独立的微机构成,其输入相同,软件相同,处理相同的任务,产生1个独立的双通道输出,比较2个通道输出一致后再输出到下一级系统。
FM_BC安全计算机比SIMIS系统更复杂,除独立的微机外,还有独立的可编程逻辑器件(PLD)和逻辑执行单元。PLD监测每个通道,监控微处理器并控制从微处理器至逻辑执行单元的数据流。逻辑执行单元由一些逻辑器件组成,如继电器,在2个通道的结果不一致时切断输出。
FM_BC安全计算机将回读输出状态至微处理器,以确保控制回路安全工作。FM_BC安全计算机还包括自诊断的测试程序,确保系统故障时能及时发现及显示。
4 车轮传感器
车轮传感器感应列车的轮缘,是1个电子开关,安装在钢轨内侧,可采用钻孔或卡式安装。
车轮传感器自带5 m或10 m的6芯电缆,与主电缆(4芯)在轨旁接线盒中进行接续。
车轮传感器包含1个LC振荡器及2个相互绝缘的反相输出(常闭和常开接点)。
5 结束语
该计轴设备可完成各种轨道区段的检测,由于室外轨旁只有1个接线盒,在地铁等安装条件受限制的地方可以大展身手。
在正常情况下,为保证传输安全,根据Mü8004的规定,室内外连接电缆最大长度为6.5 km。在自闭使用中,室外检测点至室内计轴主机的距离可能超过6.5 km,在此情况下,需要采用特殊措施增加传输距离。
ACM能够传输安全信息,也是一个可以利用的功能,如该设备用于计轴自动站间闭塞时,由于只需要配置1个区段,因此还可传输1路安全信息,这样就可用于比较2站QGJ的一致性。
通过以太网可进行远程诊断及配置,诊断的信息较详实,对无人值守车站,可以大大减少故障判定及维修时间。
对参数的漂移进行预警,保证设备可以达到故障修状态。
[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.