一種低成本計(jì)軸設(shè)備

黃忠禮

(成都鐵路通信設(shè)備工廠，成都 610045)

1 概述

西門子公司為了進(jìn)一步占領(lǐng)國(guó)際市場(chǎng)，降低造價(jià)及維護(hù)工作量，新近研發(fā)了一種計(jì)軸設(shè)備。該設(shè)備室外僅有安裝在鋼軌上的車輪傳感器，室內(nèi)設(shè)備為一計(jì)軸模塊ACM，連接電纜采用雙絞線或星絞電纜。

2 系統(tǒng)組成

計(jì)軸系統(tǒng)主要由下列部分組成。

（1）安裝在鋼軌上的車輪傳感器（WSD）。（2）安裝在室內(nèi)的計(jì)軸主機(jī)。

（3）計(jì)軸檢測(cè)點(diǎn)和室內(nèi)主機(jī)的連接電纜。計(jì)軸系統(tǒng)的接口及位置如圖1所示。

WSD包含2個(gè)檢測(cè)器子系統(tǒng)，用于判別列車軸數(shù)及運(yùn)行方向。軌旁接線盒（TCB）用于WSD與至室內(nèi)計(jì)軸主機(jī)ACM的4芯電纜的連接。WSD和TCB合稱計(jì)軸頭（CH）。

ACM獲得多個(gè)CH的信息，輸出一個(gè)或多個(gè)軌道空閑檢測(cè)區(qū)段（TVDS）的狀態(tài)。如果需要鄰站ACM控制的CH信息（稱為遠(yuǎn)程CH），則通過以太網(wǎng)獲得。計(jì)軸主機(jī)配置信息的ID卡插入ACM前面板上，ACM由DC 24V供電。

診斷微機(jī)和配置微機(jī)通過以太網(wǎng)連接。

3 計(jì)軸主機(jī)

3.1 結(jié)構(gòu)

計(jì)軸主機(jī)由1個(gè)模塊組成，外形尺寸為140 mm×40 mm×200 mm。

面板設(shè)置有OK、TVDS1/TVDS2、WSD1/WSD2、RR1/RR2和COM指示燈，顯示設(shè)備的工作及故障狀態(tài)，具體含義如下。

（1）OK：滅（未通電）、綠閃（啟動(dòng)）、紅閃（配置后未連接到另一個(gè)ACM）、紅（電路板故障）、綠（電路板及連接均正常）。

（2）TVDS1/TVDS2：滅（未配置）、綠（空閑）、黃（占用）、黃閃（計(jì)數(shù)錯(cuò)誤）、紅（故障）。

（3）WSD1/WSD2：滅（未配置）、綠（無阻尼）、黃（有阻尼）、紅（故障，電流小或無電流）。

（4）RR1/RR2：滅（TVDS1/TVDS2未配置或未被激活）、綠（已激活）。

（5）COM：滅（當(dāng)前和以太網(wǎng)無通信或數(shù)據(jù)交換，連接OK）、綠（發(fā)送數(shù)據(jù)）、黃（接收數(shù)據(jù)）、紅閃（配置后未連接到另一個(gè)ACM）。

3.2 性能

該計(jì)軸主機(jī)由1個(gè)模塊構(gòu)成，其功能布局如圖2所示。

ACM主要性能如下。

（1）采用二取二結(jié)構(gòu)，符合故障－安全原則。

（2）提供1個(gè)以太網(wǎng)接口，診斷微機(jī)和配置微機(jī)及其他ACM均通過以太網(wǎng)連接。

（3）1個(gè)ACM可直接連接2個(gè)車輪傳感器。

（4）1個(gè)ACM最多可處理10個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的信息（可以和另外4個(gè)ACM通信）。

（5）1個(gè)ACM給出2個(gè)軌道空閑檢測(cè)區(qū)段的信息。

（6）未配置區(qū)段時(shí)，可傳輸2路安全信息。

（7）每個(gè)區(qū)段TVDS的輸出信息：區(qū)段空閑/占用狀態(tài)、復(fù)位限制狀態(tài)RR、復(fù)位確認(rèn)狀態(tài)RA及故障狀態(tài)。

（8）每個(gè)區(qū)段TVDS的輸入信息：復(fù)位條件。（9）提供系統(tǒng)復(fù)位按鈕RST和輔助復(fù)位按鈕RST-RR（取消復(fù)位限制）。

（10）軟件和配置數(shù)據(jù)完全獨(dú)立，軟件升級(jí)后不需修改配置數(shù)據(jù)。

3.3 配置微機(jī)的設(shè)置

（1）配置數(shù)據(jù)以XML格式輸入。

（2）室外檢測(cè)點(diǎn)屬于哪個(gè)區(qū)段的配置。

（3）輸出繼電器空閑顯示的延時(shí)時(shí)間可進(jìn)行配置（1～25.5 s，每0.1 s間隔）。

（4）通道中斷時(shí)間的配置。

（5）車輪在傳感器上擺動(dòng)次數(shù)的配置。（6）復(fù)位方式配置。

（7）預(yù)復(fù)位時(shí)列車通過方式的配置。

3.4 診斷微機(jī)提供的信息

（1）電路板狀態(tài)

* ACM生產(chǎn)日期；

* ACM串口編號(hào)；

* ACM開機(jī)后的運(yùn)行時(shí)間；

* 軟件版本；

* 軟件MD4；

* 配置數(shù)據(jù)；

* 上次故障的原因。

（2）配置

* 屬于TVDS1的CH；

* 屬于TVDS2的CH。

（3）區(qū)段狀態(tài)

* 空閑、占用和故障；

* 區(qū)段軸數(shù)、計(jì)入和計(jì)出的軸數(shù)；

* 由于單通道檢測(cè)出現(xiàn)的故障。

（4）車輪傳感器狀態(tài)

* 有/無車輪、斷線；

* 參數(shù)漂移；

* 運(yùn)行方向。

（5）按鈕和復(fù)位狀態(tài)

* 面板按鈕狀態(tài)；

* 復(fù)位狀態(tài)；

* 復(fù)位限制狀態(tài)。

（6）繼電器狀態(tài)

* 電路板上繼電器狀態(tài)。

（7）配置數(shù)據(jù)及軟件

* 下載ACM的配置數(shù)據(jù)及軟件。

3.5 復(fù)位方式

有直接復(fù)位和預(yù)復(fù)位2種方式，其中又分帶復(fù)位限制和不帶復(fù)位限制，因此共有4類復(fù)位方式。

（1）不帶復(fù)位限制的直接復(fù)位；

（2）不帶復(fù)位限制的無確認(rèn)預(yù)復(fù)位；

（3）帶復(fù)位限制的直接復(fù)位；

（4）帶復(fù)位限制的無確認(rèn)預(yù)復(fù)位。

3.6 故障－安全

ACM模塊采用基于二取二SIMIS（西門子故障－安全微機(jī)系統(tǒng)）模式研發(fā)的FM_BC安全微機(jī)構(gòu)成，如圖3所示。

SIMIS系統(tǒng)由2個(gè)獨(dú)立的微機(jī)構(gòu)成，其輸入相同，軟件相同，處理相同的任務(wù)，產(chǎn)生1個(gè)獨(dú)立的雙通道輸出，比較2個(gè)通道輸出一致后再輸出到下一級(jí)系統(tǒng)。

FM_BC安全計(jì)算機(jī)比SIMIS系統(tǒng)更復(fù)雜，除獨(dú)立的微機(jī)外，還有獨(dú)立的可編程邏輯器件（PLD）和邏輯執(zhí)行單元。PLD監(jiān)測(cè)每個(gè)通道，監(jiān)控微處理器并控制從微處理器至邏輯執(zhí)行單元的數(shù)據(jù)流。邏輯執(zhí)行單元由一些邏輯器件組成，如繼電器，在2個(gè)通道的結(jié)果不一致時(shí)切斷輸出。

FM_BC安全計(jì)算機(jī)將回讀輸出狀態(tài)至微處理器，以確?？刂苹芈钒踩ぷ鳌M_BC安全計(jì)算機(jī)還包括自診斷的測(cè)試程序，確保系統(tǒng)故障時(shí)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)及顯示。

4 車輪傳感器

車輪傳感器感應(yīng)列車的輪緣，是1個(gè)電子開關(guān)，安裝在鋼軌內(nèi)側(cè)，可采用鉆孔或卡式安裝。

車輪傳感器自帶5 m或10 m的6芯電纜，與主電纜（4芯）在軌旁接線盒中進(jìn)行接續(xù)。

車輪傳感器包含1個(gè)LC振蕩器及2個(gè)相互絕緣的反相輸出（常閉和常開接點(diǎn)）。

5 結(jié)束語(yǔ)

該計(jì)軸設(shè)備可完成各種軌道區(qū)段的檢測(cè)，由于室外軌旁只有1個(gè)接線盒，在地鐵等安裝條件受限制的地方可以大展身手。

在正常情況下，為保證傳輸安全，根據(jù)Mü8004的規(guī)定，室內(nèi)外連接電纜最大長(zhǎng)度為6.5 km。在自閉使用中，室外檢測(cè)點(diǎn)至室內(nèi)計(jì)軸主機(jī)的距離可能超過6.5 km，在此情況下，需要采用特殊措施增加傳輸距離。

ACM能夠傳輸安全信息，也是一個(gè)可以利用的功能，如該設(shè)備用于計(jì)軸自動(dòng)站間閉塞時(shí)，由于只需要配置1個(gè)區(qū)段，因此還可傳輸1路安全信息，這樣就可用于比較2站QGJ的一致性。

通過以太網(wǎng)可進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷及配置，診斷的信息較詳實(shí)，對(duì)無人值守車站，可以大大減少故障判定及維修時(shí)間。

對(duì)參數(shù)的漂移進(jìn)行預(yù)警，保證設(shè)備可以達(dá)到故障修狀態(tài)。

[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.