地铁信号系统中计轴设备工作原理及应用

2022-06-16徐金钰

人民交通 2022年5期

文 / 徐金钰

引言

计轴设备主要负责检查、判断轨道区段的列车占用与空闲情况，在运营中起到至关重要的作用。计轴设备具有室内外设备简单，不受轨道区段长度限制、维护方便、安全可靠等特点，在快速发展地铁信号系统系统中得到了广泛的应用。

计轴设备的组成

无锡地铁4号线工程选用北京泰雷兹AzLM ACE-2-10/26/42型计轴设备。AzLM计轴设备包括室内和室外设备两个部分。室内设备主要为安装在封闭机柜中的计轴评估器（ACE），室外设备为计轴检测点Zp30K。Zp30K由EAK30H电子盒和SK30K轨道传感器组成。图1为AzLM计轴设备的组成。

室外设备包括检测点Zp30K由电子单元EAK30H和SK30K轨道传感器组成，室内主机至室外各计轴点采用星型连接，应采用屏蔽铝护套数字电缆使用标准的星形四芯组。一般采用WDZ-GJYL23型计轴电缆。

室内设备包括ACE主机、安全计算机模块、电源板、串行I/0板、并行I/0板、计轴电源箱，其中CPU板和电源板每台ACE主机各两块，每台计轴机柜一台计轴电源箱，串口板和并口板数量需根据室外计轴点数量和控制区段数量进行配置。室内计轴机柜ACE串口板至分线盘、并口板至轨道继电器、IBP盘经分线盘至并口板的复位输入线均应采用低烟无卤阻燃内屏蔽扭绞缆，屏蔽层单端接地。

计轴设备的工作原理

计轴设备基本原理

计轴设备基本原理是通过判别轨道区段计数点进入和驶离的列车车轮轴数，来判断此区段是否有车占用。

ACE对来自同一区段检测点的计数值进行评估，判断数值差。列车从区段1的计数点A驶入，计入轴数为X，列车从区段1的计数点B驶出，计出轴数为Y。当X不等于Y时，轨道区段1占用。当X等于Y时，轨道区段空闲。

轨道区段占用和空闲状态检查方式可以分解为具体两个具体的操作：一是在轨道区段空闲状态下，计入第一组车轮，轨道区段转为占用状态；二是在轨道占用状态下，计出最后一组车轮，轨道转为空闲状态。检测点计算经过轨道磁头的车轮数量和行驶方向，并将这些数据传送给室内ACE主机。

计轴主机工作原理

二取二模式ACE主机中的两块CPU板作为计轴设备安全计算核心并行工作，并通过信息交换，分别执行裁决程序进行判断，确定两CPU控制状态是否一致，如果不一致，则执行一个安全响应，实现故障导向安全。

通过CAN总线，CPU板与串口板、并口板相连，共同完成计轴点轴数信息的收集、轨道区段空闲/占用状态的判断及各部分工作状态的监测诊断等。

两块电源板分别为两块CPU及并口板、串口板提供工作电源。

串口I/O板通过ISDN综合数据通道与室外计轴点相连，每块串口I/O板可以连接两个室外计轴点。每块并口板控制一个轨道区段。

室内计轴主机通过判别驶入和驶出轨道区段的列车轴数，来判断此区段是否有车占用。

计轴点布置方案

第一，计轴点布置原则。一个计轴点配置一个车轮传感器，用于探测车轮轴数及运行方向。计轴点设置原则是：一个轨道区段的所有能过通过列车的端头都必须设置计轴点。由于尽头线的末端不能通过列车，因此不设置计轴点。一个轨道区段的计轴点布置原则取决于区段线路特征,典型的区段布置如图1。

尽头线轨道区段，列车驶入和驶出都通过同一个计轴点，从计轴点驶入，系统进行计入车轮数统计，驶出系统进行计出车轮数统计，只有当计入车轮数等于计出车轮轴数系统才输出空闲状态。

道岔轨道区段，列车从一个计轴点驶入，在此道岔轨道区段内的任何一个计轴点驶出，只要驶入和驶出两端计入计出车轮数相等，系统输出即为空闲状态。

第二，计轴点复用。一个车轮传感器可以被两个相邻区段复用，分界点两联锁区分别采集分界点计轴信息，根据列车通过该车轮传感器的方向来确定，计轴电路是计入还是计出，最终来判断分界点两侧区段是否有车占用。如果分界点车轮传感器不能复用，应交叉布置两台车轮传感器，一般两传感器之间隔两个轨枕的距离。交叉计轴点分别连接不同联锁区计轴主机。当列车从联锁区1的A站通过联锁分界点开往联锁区2的B站，首先通过B站的计轴点计入，车轮轴数输入至B站计轴主机，输出状态为占用；然后才通过A站的计轴点计出，当A站计轴点计入车轮轴数和计出车轮轴数相等时，系统输出空闲状态。A、B两站计轴系统完全独立，无任何信息交互，因此在联锁区分界点位置，为了避免出现空白盲区，影响行车安全，计轴点布置必须采用交叉布置方式。

计轴设备的复位功能

计轴设备优势主要在于适用于道床状态差、道床泄漏电阻过低的轨道区段，彻底解决了轨道电路分路不良的问题。但轨旁计轴磁头传感器容易受到金属等物体的干扰。干扰是指区段内无列车，但由于干扰因素的存在（如磁头干扰、区段负轴等），计轴评估器仍显示区段占用。复位的目的是在调试期间或在区段出现干扰时清除区段所计轴数。计轴复位是一个安全操作程序，必须在调度和维护人员的规章制度中加以明确定义。复位分预复位和立即复位两种方式，无锡地铁4号线工程采用两种复位相结合的方式。

计轴预复位功能

预复位是指计轴设备接收到复位命令后，该计轴区段不会立即出清，必须人工引导通过一列车经过，当驶入和驶出该区段的车轮轴数相同时该区段才会出清。预复位操作方式,一种是在计轴主机上通过按压预复位按钮实现，另一种是通过按压车站控制室IBP盘面上计轴预复位按钮实现，为了防止误操作造成安全事故，计轴预复位按钮一般需加铅封。

计轴立即复位功能

当执行立即复位操作后，本轨道区段轴数全部清零，该轨道区段显示空闲状态。由于立即复位存在列车运行的安全风险，调度和维护人员需严格按照规章中的流程进行操作。

无锡地铁4号线工程复位功能简介

本工程采用预复位和立即复位结合方式，通过CPU数据配置，对并口板的复位输入方式进行定义。本项目将不在车控室IBP盘设置“轨道区段预复位”按钮，在信号设备室内设置“轨道区段立即复位”按钮。预复位功能通过车站控室工作站ATS界面进行操作，预复位成功时，计轴主机通过并口板的非安全输出端子，点亮IBP盘上的复位状态正确接受表示灯，列车通过，区段状态空闲后熄灭。

计轴系统的接口

计轴系统与联锁的接口

计轴设备与计算机联锁系统的接口采用继电器接口方式。I/O并口板为每个轨道区段输出两个无源继电器触点（双断），用于向联锁系统提供安全的区段状态接点。

ACE主机CPU对所有计轴点的信息进行收集、计算，从而对轨道区段的空闲占用状态进行评估，并通过控制并口板内部两个继电器，输出轨道区段的空闲/占用状态，通过继电器输出的干接点控制外部复示信号继电器。计算机联锁设备采集复示继电器的接点，从而得到各相关轨道区段的状态信息。

并口I/O板有1个或者2个安全光耦输入以及1个通过前面板上的钥匙和按钮组成的安全输入，用于输入复位命令。并口I/O板上还有4个可用的非安全光耦输出。前两个输出为光耦，后两个输出为前面板上的LED。输出信息在现场专用数据中定义为：①复位命令的确认与拒绝②用来区别区段占用和干扰的信息③复位命令是否被区段接受。