JZ1-H型全电子计轴站间自动闭塞应急处置分析

程贵良

（中国铁路兰州局集团有限公司嘉峪关电务段，甘肃嘉峪关 735100）

全电子计轴自动站间闭塞是在继电式计轴站间闭塞基础上发展起来的一种新型闭塞方法，室外采用安装在区间两端站的计轴磁头，对进入区间和车站的列车轴数进行记录，室内采用全电子板卡对两站的闭塞信息进行逻辑处理，并经过传输通道核对两端站所记录的轴数，实现闭塞自动办理和闭塞自动复原。近年来，由于全电子设备的普及，电务职工对继电设备比较熟悉，对此类电子板卡有陌生感，不熟悉，对全电子计轴设备日常维修和应急处置造成一定的困惑，因此研究全电子计轴站间自动闭塞应急处置显得尤为重要。

1 全电子计轴站间自动闭塞系统

如图1所示，全电子计轴站间自动闭塞系统由联锁机、全电子通信模块（TXB）和计轴主机3部分构成。联锁机用于联锁逻辑运算，实现联锁命令的下发、继电器状态的采集。计轴主机分为A通道和B通道信息两部分：A通道负责两站间计轴数据分析处理，完成区间的占用、空闲表示，B通道负责办理两站站间自动闭塞信息交互，实现两站间办理闭塞和闭塞复原。两站间传输的闭塞信息包括邻站开通继电器（LKTJ）、邻站同意接车继电器（LTJJ）、邻站请求发车继电器（LQFJ）和区间轨道继电器（QGJ）。全电子通信模块内部集成进路发送锁闭继电器（FSBJ）、计轴复零继电器（JZFL）、请求发车继电器（QFJ）、同意接车继电器（TJJ）、开通继电器（KTJ）、LQFJ、LKTJ、LTJJ、QGJ和BJJ继电器，通过软件逻辑编程进行运算，其内部原理与继电式同理。

图1 系统结构信息传输示意Fig.1 Diagram of system structure and information transmission

TXB与联锁机采用CAN串行通信方式传输，接收联锁机下发的FSBJ及JZFL驱动信息，同时联锁机接收来自TXB的KTJ、QGJ、JZFL、TJJ、BJJ（BJJ常态↑）继电器的逻辑状态。

TXB与计轴主机采用RS-422全双工差分传输通信，主要实现与计轴A、B通道之间的信息交互，TXB通过采集接收到的继电器状态数据，进行逻辑运算，办理闭塞和复原闭塞。

2 计轴主机模块功能

计轴主机分为室外采集和室内处理单元两部分，室外采集部分如图2所示，由CG板、TD板和DY板组成。其中CG板提供30 kHz和28 kHz信号源至发送磁头，并解调接收磁头中感应的信号电压，有轮对占用红灯亮，空闲时绿灯亮。室外（TD）盘设置采集的电气参数，可设置“有模值、无模、漂移值”，同时将此信息传输至室内CJB板。DY板输入AC 110 V，输出DC 24 V，供CG和TD板工作电源。

图2 计轴室外采集部分Fig.2 Outdoor acquisition part of axle-counting system

计轴室内处理单元如图3所示，其中CJB板接收室外TD板传送的数字信号，处理成高低电平信号。传感器1对应L1，传感器2对应L2，无轮轴时亮绿灯，有轮轴时灭灯；M1/M2：测试车轮传感器信号模值（值大于3 V）；J1/J2：测试车轮传感器信号门限值（出厂值2.6 V）；W1/W2为调整电阻，用于调整车轮传感器信号门限值。

图3 计轴室内处理单元Fig.3 Indoor processing unit of axle-counting system

CPU（主机单元）采用二取二结构，采集CJB板给出的轴脉冲信息，进行计算判别，通过TD板与相邻站CPU进行信息交换及轴数比较。经相邻两站CPU判断分析，给出区间占用/空闲，输出QGJ条件至SR板、输出轴数及状态信息至XSGJ。

XSGJ板接收CPU（主机单元）编码信息，并将相邻两站间轴数信息及故障信息解码后采用数码管显示，同时产生BJJ条件至SR板。

SR板采集BJJ和QGJ继电器条件，输出至CPU（接口单元）进行编码。

CPU（接口单元）采用二取二结构，接收并处理TXB的联锁信息（WGJ、JGJ、JZFL）至SC板。

JKB板用于A通道传输单元与TXB的通信，可选择RS-232和RS-422两种传输模式。本系统采用RS-422传输协议。

SC板输出继电器（WGJ、JGJ、JZFL）条件，SC板 L1、L2、L3分别对应 WGJ、JGJ、JZFL命令状态，L4为工作状态输出，硬件故障或通信中断时L4灭灯，正常亮灯。

TD板（室内）采用RS-232传输协议进行通信，用于A通道信息与光端机、2 M传输之间的通信。

ACDC板输入AC 220 V，输出DC 24 V，供上述各模块工作电源。

3 系统采集调整参数

3.1 室外JCH调整参数

有轮时计轴磁头产生的整流电压称为有模值，无轮时计轴磁头的感应电压称为无模值。两者极性相反(有模为负值，无模为正值)，电压值需满足公式（1）。

3.2 室内CJB调整参数

CJB板接收室外TD传送的模拟信号（≥700 mV AC），经整流、滤波、放大后，处理成0～5 V的直流电压。将车轮传感器信号门限值J1/J2调整为2.6 V后，按照公式（2）进行模数（AD）转换，处理成高低电平的数字信号。当无车轮占用对应传感器时，参考值M1/M2应＞3 V DC。当有车占用对应传感器时，参考值M1/M2应<1.5 V DC，测试车轮传感器信号门限值（出厂值2.6 V）。

模数转换器（（Analog-To-Digital Converters，ADC）转换结果如公式（2）所示。

其中，U为车轮传感器信号模值，Vref为车轮信号门限值。

4 计轴站间自动闭塞办理流程

计轴站间自动闭塞系统办理发车、接车的流程为：本站QFJ↑－邻站TJJ↑－本站KTJ↑－出发信号开放。

4.1 发送锁闭继电器FSBJ与JZFL电路

FSBJ与JZFL驱动电路由全电子通信模块与联锁机采用CAN串行接口通过软件编程实现。当两站计轴需复零时，需要两站配合进行，两站按下计轴复零按钮，此时JZFL↑（JZFL常态↓）。

4.2 QFJ电路

如图4所示，办理发车时，需检查联锁条件:本站发车进路已锁闭、本站未建立其他接车进路、邻站未建立发车进路、区间轨道空闲。当上述条件满足后，本站的QFJ（QFJ常态↓）励磁吸起，才能触发本站的发车请求信号，QFJ信息经本站计轴B发送通道传输至邻站。

图4 QFJ电路Fig.4 Circuit of QFJ

4.3 TJJ电路

当邻站接收到经计轴B通道传输过来的QFJ信息后，且邻站未建立进路，未办理发车进路、区间轨道空闲、邻站发车信号未开放时，邻站的TJJ（TJJ常态↓）励磁吸起并自闭电路，此时邻站的TJJ信号同样经计轴B发送通道传输至本站的计轴B接收通道。当本站出发信号KTJ开放后，邻站的TJJ失磁落下。TJJ励磁电路如图5所示。

图5 TJJ电路Fig.5 Circuit of TJJ

4.4 KTJ电路

当请求发车信息触发、邻站同意接车、发车进路锁闭、区间轨道空闲后，本站的KTJ（KTJ常态↓）才会励磁吸起，此时出发信号才能开放。KTJ励磁电路如图6所示。

图6 KTJ电路Fig.6 Circuit of KTJ

4.5 QGJ检测电路

当车轮通过监测点（传感磁头）进入区间时，计轴计算进入区间的列车轮对数，同时计轴A通道交换两站计轴数据。若区间的计轴数不清零，则区间不空闲QGJ↓（QGJ 常态↑）。计轴数清零后，表示区间空闲QGJ↑。

5 典型案例分析及处理流程

案例1：室外更换CG板后，绿灯不亮，红灯亮，传感磁头无模拟轮对时，红灯常亮，室内计轴显示报警。

原因分析：更换CG板后，需重新校核室外TD板的漂移值至0 mV，影响CG板的测量精度，导致GM1/GM2电压值相差较大，不在公式（1）的标准值内，CG板不能正常反映磁头的占用与空闲，因此更换CG板后，出现绿灯不亮，红灯亮的现象。

处理流程：调整室外TD板中PY1/PY2值为0 mV，CG板在无模拟轮对压时，绿灯亮，红灯灭，正常工作。随即对GM1/GM2值进行标调，滑轴试验良好，恢复正常。

案例2：室外CG板调整良好，计轴仍发生采集不准确问题，过车后计轴报警。

原因分析：在计轴室外采集部分良好的前提下，采集信号从室外JCH传送到室内CJB板，经滤波、整流、放大处理后，按照公式（2）进行AD转换成数字信号。由于基准信号（车轮信号门限值）发生漂移，导致AD转换不准确，影响计轴采集精度。

处理流程：待室外GM1、GM2、PY1、PY2值调整标准范围后，调整室内CJB中J1/J2值，提高系统采集精度。

案例3：列车本站出站或列车到达邻站后，计轴报警，QGJ灯显示红灯，室内XSGJ板数码管显示“ EE”、“EE ”。

原因分析：查阅微监计轴轴数采集曲线，如图7所示。本站发车时，计轴采集发车40轴，列车到接车站后，未采集到接车的轴数，因此本站发车轴数未及时清零，后经人工确认复位后，计轴轴数清为0轴。人工复位时，计轴轴数出现突变属于正常现象。

图7 轴数未清零曲线Fig.7 Curve of the number of remaining axles

处理流程：发生此类问题时，首先联系两邻站进行轴数复零处理，处理完毕后，区间轨道报警恢复。此后需对本站或邻站磁头采集不准确问题按案例1和案例2进行调整。

案例4：两站间计轴不能正常复零，本站室内XSGJ板显示“FFFF”。

原因分析：两站计轴不能复零时，是SC板接收不到联锁机复位命令或SC板无法输出计轴复零命令至CPU所致。处置时按照系统结构信息传输图依次检查联锁机→TXB→JKB→CPU(接口单元)→SC板→CPU(主机单元)之间板卡指示灯情况和相关配线是否良好。

处理流程：按照如图8所示，进行复位异常处理。若观察上述单元都正常时，一般为系统内存溢出所致，关电重启后即能恢复。更换上述板卡时，必须校核地址码和不能带电插拔。

图8 复位异常处理流程Fig.8 Flowchart for handling abnormal resetting

案例5：计轴B通道中断，造成站间闭塞信息无法传输，造成邻站或本站出站信号无法开放。

原因分析：本站发送B通道、乙站接收B通道通信不良，造成接车站接收不到发车站的QFJ状态信息，造成接车站TJJ和本站KTJ未励磁吸起，本站出发信号机无法正常开放。

处理流程：对本站的发送B通道和接车站接收B通道配线检查，TXB板卡性能、两站光端机进行检查，不良更换相应设备。

案例6：计轴光通道口不良，两站无法实现通信，区间显示占用，计轴报警。

原因分析：光衰一般是指光通道的衰耗，光通道分为两端，一端为放光源发光，一端用光功率收光。计轴光通道传输采用双通道冗余传输，当某一通道光衰较大时，及时切换至另一通道。当两个光通道都不良时，需及时将站间传输通道切换至2M口通道，待联系通信部门整治光通道良好后，切换至光通道口。

处理流程：将站间传输通道切换至切换至2M同轴电缆传输应急通道。

案例7：计轴QGJ正常，BJJ报警，两站轴数采集正常。

原因分析：回放信号集中监测，发车站列车全部到达接车站后，计轴轴数曲线正常出清，但两站计轴报警灯亮红灯，区间轨道灯正常空闲。再次排列两站信号，出发信号能够正常开放，说明CPU板输出的区间状态命令为空闲，而传输报警BJJ状态命令的XSGJ板不良。

处理流程：更换XSGJ板后恢复。

案例8：滑轴试验后，室内计轴CPU存在+1冗余，当再次过车时，发生计轴报警。

原因分析：计轴检修后，滑轴不彻底，接发轴数不一致造成控制台轴数显示0，但实际还存在1轴被逻辑判断处理为0轴，当列车通过时，若存在+1冗余，会发生计轴报警。

处理流程：检修过的计轴设备，滑轴试验要彻底，接发列车轴数要一致，完毕后两站及时复位。

案例9：带电更换计轴主机CPU 后，XSGJ板数码管显示不为0。CPU板V5为系统状态灯亮红灯，计轴区间轨道占用，计轴报警。

原因分析：计轴更换各类板卡时，不支持热插拔。

处理流程：关闭系统电源，重启后需进行复位处理。

6 总结

故障处理过程中，只有熟悉全电子计轴设备结构信息传输图和典型故障处理流程、掌握原理，熟练分析运用信号集中监测，才能快速有效的处置全电子计轴站间闭塞故障，保证行车安全。此研究填补了职工的知识空白，通过天窗试验和计轴安全天数的验证，计轴维修质量极大提高，应急处置更加快速有力。