广州地铁三号线ACE工作原理及故障分析

巫宗德

【摘要】本文主要介绍广州地铁三号线ACE（Axle Counter Evaluation Unit）计轴评估单元的工作原理和典型故障处理案例和分析。

【关键词】 三号线、ACE、故障分析

1.背景

地铁承担着庞大的城市公共交通客流的运送任务，而随着客流量的增加，保障旅客安全，达到快捷、准点的目的要求越来越高，地铁承担的压力也就越大。车地通信的重要性也越突显，广州地铁三号线采用ACE计轴设备，本文主要介绍计轴设备的工作原理和风险点防控，典型的故障案例和分析。

2.计轴评估单元的概述

计轴的作用主要是在列车经过时，电子单元的输出因磁头感应到车轮的出现而改变状态。一连串的车轮经过磁头被调制成一系列的脉冲，然后脉冲被作为数据通过调制解调器传送给ACE设备。同时ACE和EAK之间是有相互通信的。 ACE设备通过统计出入本计轴区段的车轮数来建立或取消占用状态。如果相对应的计轴区段是被占用的那么ACE通过控制ACB继电器来保护道岔不被移动。

2.1计轴评估单元的系统组成

计轴监测系统包括：计轴评估单元、车轮探测设备ZP30C、计轴分线盒。

2. 2 ACE的室内设备

ACE是计轴子系统的中心控制设备。它由三个独立的子架组成一个处理计算机和两个I/O子架。这些子架被安装在信号设备室（SER）的ACE/PDCU电子架内。

3.ACE的工作原理

3.1 计轴器应用

相邻的计轴设备被有规划的安装在线路上，从而确定了计轴区间（ACB）。每段计轴区间都可以处于列车占用或非占用状态。INTERSIG利用各区段占用状态为自动化轨道上的无通信列车排路径，并利用锁闭转辙机来保证第二列列车安全。

3.2 计轴评估单元工作原理

计算机子架包含两块独立的CPU子系统在冗余模式下工作。兩个输入/输出子架包括了串行和并行接口模块。

ACE和EAK30C电子盒的通信是通过运算器子板上的两个USART模板的串行口进行的。每个USART都由一个CPU（Zpz）模板控制。两个CPU的串行数据和MODEM的通信是通过EAK30C电子盒的串行数据开关模板交替变化进行的，串行数据开关模板（UM 和Dsch）放置在输入/输出接口子架1上。

一个独立的串口在ACE和INTERSIG单元之间同时传输数据。这由两个对CPU数据进行协议转换的预处理程序（VRch）组成，VRch在处理器子板上。随后的数据从ACE CPU模板传送到接口处。两个CPU必须输出相同的数据来在输出模块上设置计轴继电器，控制继电器机架内的安全锁闭继电器。

监督环是通过使用看门狗IMC模块（TkU接点）和计轴锁闭的接点实现的。IMC模块（TkU）通过请求规定时间间隔CPU复位脉冲确保每个CPU正常的工作。

由图1可知计轴数据流为：当有列车通过时，磁头感应到车轮脉冲，经过数字信号处理，传送到EAK的ZPZ，经过ZPZ处理的数据通过MOD板通过CTF与室内的MOD3&4连接通信，MOD3&4数据通过串行RS232与MOD5连接，MOD5的数据经过FSK处理后与MOD子架上两个通道的MOD2A、MOD2B通信，经过处理的数据通过RS232与IEU单元中的SIO通信，从IEU处理完的数据以报文的形式（SELCOM协议，9600波特），通过RS232接口与MOD1A、MOD1B与中央的MOD进行通信，最后传输到VCC。

4.ACE经典故障案例分析

4.1三号线嘉禾出入场线计轴故障的分析

（1）故障简述

07：20分，转换轨3、4道显示计轴占用，中央HMI显示计轴正常，现场没有列车占用。信号楼无法排列进路到转换轨3、4道。这次计轴故障出现在嘉禾出场线，是正线的计轴系统和车辆段的轨道电路接口处出现的问题，是第一次出现此次故障。

（2）故障处理过程

在故障发生后在侧面端子上分别测量02-13、02-14端子均有+24VDC送至ACE子架第二层TkU1、TkU2板，检查TkUe1.R、TkUe2.R继电器未吸起，下载ACE数据，使用“S”命令查看T2409、T2410计轴区段显示空闲状态，使用“X”命令查看报文无错误代码。断开ACE子架电源，更换ACE子架第二层TkU1、TkU2板，重启ACE机柜后，ACE自检完成后TkUe1.R、TkUe2.R继电器正常吸起。

（3）故障分析

嘉禾出入段线接口设备及控制原理：车辆段联锁设备复示正线出、入段线T2410、T2409计轴区段占用状态，分别由T2410.1R、T2410.2R和T2409.1R、T2409.2R继电器状态表示。计轴区段占用时继电器落下，空闲时继电器吸起。TKUe1.R和TKUe2.R这两个继电器由ACE计轴评估单元直接发命令进行控制，由ACE子架第三层TkU1和TkU2板控制，如图2所示。

ACE计轴评估单元发送命令使得TKUe1.R和TKUe2.R继电器吸起， 利用这两个继电器吸起后的前接点使T2409.1R、T2409.2R和T2410.1R、T2410.2R表示转换轨空闲状态继电器吸起，如图3所示。该电路中继电器TKUe1.R和TKUe2.R、T2410.1R和T2410.2R、T2409.1R和T2409.2R吸起表示T2410、T2409区段空闲。

通过观察表示出入段线占用状态的T2410.1R、T2410.2R、T2409.1R、T2409.2R继电器均为落下状态，同时控制这四个继电器吸起状态的TkUe1.R、TkUe2.R继电器也为落下状态，测量送至ACE TkU1、TkU2板块输入电压为+24VDC，而由ACE TkU1、TkU2板分别送至TkUe1.R、TkUe2.R继电器的输入电压为零，判断ACE TkU1、TkU2板块故障，对故障板块进行更换，设备恢复正常。

参考资料：

[1]广州地铁三号线车站控制器设备维护手册；

[2]广州地铁三号通用表格定义；

[3]广州地铁三号线信号正线故障分析案例