淺談西安地鐵一號線ACM計軸系統
2014-10-16 21:25:34倪沛民
科技資訊 2014年17期
倪沛民
摘 要：對西門子計軸系統ACM的安全性、可靠性、結構與功能、診斷與接口、傳輸與配置、系統的復位方式和運用優點等內容進行探討與說明。
關鍵詞：西安地鐵 計軸 ACM
中圖分類號：TP27 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）06（b）-0027-02
在軌道交通行業，計軸系統作為軌道空閑檢測系統的設備之一，能夠檢測相應區段列車占用和出清狀況，并向相關系統提供軌道空閑檢測區段的狀態信息。計軸系統對每段軌道空閑檢測區段起點和終點處的車輪探測元件進行檢測，對進入軌道空閑區段的列車車軸數和離開該區段的車軸數進行比較，以此來確定該段軌道區段是否空閑。ACM作為西門子計軸系統家族的新成員，核心功能是對軌道空閑檢測區段進行檢測，通過計算車輪傳感器傳輸的車軸信號提供空閑、占用指示，并將狀態信息通過ACM的繼電器接口傳輸給任何聯鎖或子系統。
1 系統的安全性
ACM基于西門子計軸系統統一采用的準則SIMIS原理（西門子的故障-安全微機系統）進行設計，根據歐洲CENELEC安全標準EN50126、EN50128、EN50129號文件，ACM已達到SIL4最高安全級別，并且得到了獨立第三方的認證。
2 系統的可靠性
ACM計軸系統中計軸模塊（ACM）采用的硬件設備，包括一個根據SIMIS原理設計的主機。該主機采用2取2結構，有兩個獨立的微機組成。這兩個微機設計相同，程序設置也相同，并且能同步運行。在處理過程中，數據被同時讀入兩個獨立的通道并進行處理。進程及檢測的狀態，以及進程中數據的處理輸出都會經過一致性的檢查。另外定時的測試程序會分別對單個微機通道的處理狀態進行檢查，以確保正常運轉。
3 系統的結構和功能
ACM計軸系統主要由兩部分組成：室外設備WSD車輪傳感器和室內設備計軸系統標準模塊（ACM）。
ACM的主要功能有：（1）計算WSD車輪傳感器傳輸來的車輪脈沖信號；（2）比較進入和離開軌道空閑檢測區段的車軸數；（3）給出軌道空閑檢測區段的空閑/占用狀態的指示；（4）接收來自聯鎖輸入的對應每一個區段的雙通道復位指令；（5）為每一個區段提供單通道的復位限制和復位確認信息。
3.1 室外設備
WSD車輪傳感器安裝在軌道空閑檢測區段的邊界上，包括2個封裝于一個殼體內相互獨立的傳感子系統（雙置傳感器）。車輪傳感器以打孔的安裝方式在鋼軌內側軌腰處，通過一根4芯電纜（每個子系統各占用2芯）連接到一個軌旁箱（電纜分線盒）上，車輪傳感器至軌旁箱的電纜分為5 m、10 m和15 m三種長度。
3.2 室內設備
ACM計軸模塊，能夠直接連接2個WSD車輪傳感器，處理2個軌道空閑檢測區段的狀態信息，并且通過繼電器接口輸出2個區段的狀態。前面板具有3個操作按鈕和10個三色LED指示燈在內的控制和顯示單元，1個可編程配置的9針插頭，1個輸入24V直流電源的4針插座，和1個連接聯鎖系統的96針插座。
工業以太網交換機，用于將ACM接入專用以太網網絡和接入PC機以實現配置和診斷。交換機上有8個用于連接ACM和PC機的RJ45插座，2×24 V直流（18V到32V）的4針電源插座，和顯示工作狀態的2針指示接口。
此外，室內設備和室外設備通過電纜相連， ACM和電纜終端機架或機柜間的連接至少在一端進行屏蔽。在進行安裝的時候，為了操作的安全，所有ACM的導電外殼和安裝軌必須接地，可將電纜連接到受保護的室外設備上，利用防雷模塊和壓敏電阻來防止過壓的產生。計軸系統結構圖如圖1所示。
4 系統的診斷和接口
4.1 現場診斷
ACM前面板上具有操作和顯示單元，利用前面板的操作按鈕，用戶可以完成對該ACM主機模塊的系統復位和重新啟動，或取消每一個軌道空閑檢測區段的復位限制。前面板上一共有10個LED指示燈，顏色有綠色、黃色和紅色三種，工作狀態有長亮和閃爍兩種。這些燈位可以立即顯示出ACM當前的工作狀態。通過觀察LED指示燈所顯示出來的不同顏色及點亮狀態（穩定點亮或閃爍），可對ACM當前狀態進行簡單的診斷。
通過ACM前面板上LED指示燈可顯示的信息包括：（1）軌道空閑檢測區段的狀態；（2）WSD車輪傳感器的狀態；（3）復位限制的狀態；（4）以太網接口通信的狀態；（5）ACM主機工作的狀態。
4.2 ACM與相關設備的接口
ACM與相關設備的接口包括：（1）2個故障-安全（雙通道）繼電器輸出；（2）4個故障-安全（雙通道）光電耦合輸入，對應每一個區段有一個復位輸入和一個輔助復位輸入；（3）5個單通道繼電器輸出，一個ACM主機工作狀態指示，另外對應每一個區段有一
個復位限制輸出和一個復位確認輸出；（4）2個故障-安全（雙通道）接口用于連接WSD；外部電源連接，通過一個單獨的連接器向ACM提供24 V直流電源；（5）以太網接口，用于連接其他的ACM，這個接口同樣也可以連接一臺標準的PC機進行配置和診斷。
5 系統的傳輸與配置
（1）ACM間的數據交換可以通過開放式傳輸系統進行，SLC安全數據傳輸程序可實現數據的安全傳輸。當距離較長時，可使用調制解調器（電纜調制解調器或光纖調制解調器）來完成數據傳輸
（2）當標準的PC機與ACM建立連接之后，在PC機上可以使用WEB瀏覽器對ACM進行配置。在ACM計軸系統當中，各個ACM是通過各自的IP地址來識別的。在WEB瀏覽器中通過輸入各自的IP地址，就可以快捷的訪問對應ACM，而無需在PC中安裝其他軟件。根據現場的特定情況，ACM配置數據可通過WEB界面中的選擇框、按鈕、文字框進行修改，其中可配置的信息包括：endprint
WSD車輪傳感器檢測方向的設置；
安全傳輸信息的設置；
復位方式的設置；
對車軸振蕩狀況的檢測；
維護指示功能的設置；
主用復位方式和備用復位方式的選擇；
車軸脈沖檢測指示的輸出；
軌道空閑檢測區段的代號（名字）的設置；
WSD車輪傳感器的代號（名字）的設置；
本地ACM的IP地址的設置；
本地ACM與其他ACM通信參數的設置；
WSD在軌道空閑檢測區段當中的配置；
軌道空閑檢測區段；
ACM其他需要配置的信息等。
6 系統的復位方式
對于ACM軌道空閑檢測區段，可配置以下的復位方式：（1）具有復位限制的立即復位；（2）無復位限制的立即復位；（3）具有復位限制的預復位；（4）無復位限制的預復位。
6.1 立即復位方式
若區段配置為無復位限制的立即復位方式，在操作完復位按鈕之后，ACM將立即給出該區段的空閑指令。若配置為具有復位限制的立即復位方式，并且復位限制當前有效（如ACM最后一次記錄該區段的狀態為列車駛入的狀態），則ACM會拒絕執行該次復位操作指令，只有取消復位限制后，才能對該區段進行復位。復位限制可通過將該區段最后的狀態改為列車駛出狀態（如模擬車軸劃出該區段）進行取消。
6.2 預復位方式
若區段配置為預復位方式，在操作完復位按鈕后，ACM只會將該區段的軸數清零，但仍然給出區段占用的指示，只有當該區段正常（或模擬）通過一列車之后，ACM才會給出該區段的空閑指示。
在西安地鐵一號線的實際使用中，配備的是計軸系統預復位方式的功能。
7 系統的運用優點
系統運用的過程當中，系統設計中的一些優點也在實際運營維護當中得到了體現。
7.1 可編程配置插頭的數據配置
ACM前面板上有一個可編程的配置插頭—ID卡插槽，它具有固定的內存。ACM的所有配置數據（軌道空閑檢測區間的配置和ACM其他的系統配置）都保存在這個插頭里。當ACM被替換時，只需將該配置插頭插入新的ACM當中，即可實現新的ACM的配置，無需重新配置。
7.2 模塊化結構滿足各種需求
ACM計軸系統包含一個或多個ACM，ACM模塊化結構允許對系統進行個性化設計，以滿足各種需求，所需的ACM數量可與功能相關的拓撲結構相匹配。ACM計軸系統的硬件設備可以迅速的進行更換、擴展、和配置的更新，這些都極大的提高了系統的可用性。
8 結語
在中國大陸地區首次正式使用的計軸系統ACM，隨著西安地鐵一號線的順利開通，也隨之揭開了面紗。西安地鐵一號線實際運營中，ACM計軸系統功能總體穩定，但也發生過個別區段易受干擾，設備返修率過高等問題。在實際的維護過程中，運營人員自己也總結出了一套快速排除故障、及時恢復設備功能的方法和流程。在地鐵行業，計軸作為軌道空閑檢測系統的重要設備之一，已經越來越扮演著至關重要的角色。
參考文獻
[1] 伊承貴.計軸技術在信號領域的應用與探討[J].哈爾濱鐵道科技，2007（4）.
[2] 王力.計軸設備在軌道交通信號領域的應用[J].鐵道通信信號，2011（1）.endprint
WSD車輪傳感器檢測方向的設置；
安全傳輸信息的設置；
復位方式的設置；
對車軸振蕩狀況的檢測；
維護指示功能的設置；
主用復位方式和備用復位方式的選擇；
車軸脈沖檢測指示的輸出；
軌道空閑檢測區段的代號（名字）的設置；
WSD車輪傳感器的代號（名字）的設置；
本地ACM的IP地址的設置；
本地ACM與其他ACM通信參數的設置；
WSD在軌道空閑檢測區段當中的配置；
軌道空閑檢測區段；
ACM其他需要配置的信息等。
6 系統的復位方式
對于ACM軌道空閑檢測區段，可配置以下的復位方式：（1）具有復位限制的立即復位；（2）無復位限制的立即復位；（3）具有復位限制的預復位；（4）無復位限制的預復位。
6.1 立即復位方式
若區段配置為無復位限制的立即復位方式，在操作完復位按鈕之后，ACM將立即給出該區段的空閑指令。若配置為具有復位限制的立即復位方式，并且復位限制當前有效（如ACM最后一次記錄該區段的狀態為列車駛入的狀態），則ACM會拒絕執行該次復位操作指令，只有取消復位限制后，才能對該區段進行復位。復位限制可通過將該區段最后的狀態改為列車駛出狀態（如模擬車軸劃出該區段）進行取消。
6.2 預復位方式
若區段配置為預復位方式，在操作完復位按鈕后，ACM只會將該區段的軸數清零，但仍然給出區段占用的指示，只有當該區段正常（或模擬）通過一列車之后，ACM才會給出該區段的空閑指示。
在西安地鐵一號線的實際使用中，配備的是計軸系統預復位方式的功能。
7 系統的運用優點
系統運用的過程當中，系統設計中的一些優點也在實際運營維護當中得到了體現。
7.1 可編程配置插頭的數據配置
ACM前面板上有一個可編程的配置插頭—ID卡插槽，它具有固定的內存。ACM的所有配置數據（軌道空閑檢測區間的配置和ACM其他的系統配置）都保存在這個插頭里。當ACM被替換時，只需將該配置插頭插入新的ACM當中，即可實現新的ACM的配置，無需重新配置。
7.2 模塊化結構滿足各種需求
ACM計軸系統包含一個或多個ACM，ACM模塊化結構允許對系統進行個性化設計，以滿足各種需求，所需的ACM數量可與功能相關的拓撲結構相匹配。ACM計軸系統的硬件設備可以迅速的進行更換、擴展、和配置的更新，這些都極大的提高了系統的可用性。
8 結語
在中國大陸地區首次正式使用的計軸系統ACM，隨著西安地鐵一號線的順利開通，也隨之揭開了面紗。西安地鐵一號線實際運營中，ACM計軸系統功能總體穩定，但也發生過個別區段易受干擾，設備返修率過高等問題。在實際的維護過程中，運營人員自己也總結出了一套快速排除故障、及時恢復設備功能的方法和流程。在地鐵行業，計軸作為軌道空閑檢測系統的重要設備之一，已經越來越扮演著至關重要的角色。
參考文獻
[1] 伊承貴.計軸技術在信號領域的應用與探討[J].哈爾濱鐵道科技，2007（4）.
[2] 王力.計軸設備在軌道交通信號領域的應用[J].鐵道通信信號，2011（1）.endprint
WSD車輪傳感器檢測方向的設置；
安全傳輸信息的設置；
復位方式的設置；
對車軸振蕩狀況的檢測；
維護指示功能的設置；
主用復位方式和備用復位方式的選擇；
車軸脈沖檢測指示的輸出；
軌道空閑檢測區段的代號（名字）的設置；
WSD車輪傳感器的代號（名字）的設置；
本地ACM的IP地址的設置；
本地ACM與其他ACM通信參數的設置；
WSD在軌道空閑檢測區段當中的配置；
軌道空閑檢測區段；
ACM其他需要配置的信息等。
6 系統的復位方式
對于ACM軌道空閑檢測區段，可配置以下的復位方式：（1）具有復位限制的立即復位；（2）無復位限制的立即復位；（3）具有復位限制的預復位；（4）無復位限制的預復位。
6.1 立即復位方式
若區段配置為無復位限制的立即復位方式，在操作完復位按鈕之后，ACM將立即給出該區段的空閑指令。若配置為具有復位限制的立即復位方式，并且復位限制當前有效（如ACM最后一次記錄該區段的狀態為列車駛入的狀態），則ACM會拒絕執行該次復位操作指令，只有取消復位限制后，才能對該區段進行復位。復位限制可通過將該區段最后的狀態改為列車駛出狀態（如模擬車軸劃出該區段）進行取消。
6.2 預復位方式
若區段配置為預復位方式，在操作完復位按鈕后，ACM只會將該區段的軸數清零，但仍然給出區段占用的指示，只有當該區段正常（或模擬）通過一列車之后，ACM才會給出該區段的空閑指示。
在西安地鐵一號線的實際使用中，配備的是計軸系統預復位方式的功能。
7 系統的運用優點
系統運用的過程當中，系統設計中的一些優點也在實際運營維護當中得到了體現。
7.1 可編程配置插頭的數據配置
ACM前面板上有一個可編程的配置插頭—ID卡插槽，它具有固定的內存。ACM的所有配置數據（軌道空閑檢測區間的配置和ACM其他的系統配置）都保存在這個插頭里。當ACM被替換時，只需將該配置插頭插入新的ACM當中，即可實現新的ACM的配置，無需重新配置。
7.2 模塊化結構滿足各種需求
ACM計軸系統包含一個或多個ACM，ACM模塊化結構允許對系統進行個性化設計，以滿足各種需求，所需的ACM數量可與功能相關的拓撲結構相匹配。ACM計軸系統的硬件設備可以迅速的進行更換、擴展、和配置的更新，這些都極大的提高了系統的可用性。
8 結語
在中國大陸地區首次正式使用的計軸系統ACM，隨著西安地鐵一號線的順利開通，也隨之揭開了面紗。西安地鐵一號線實際運營中，ACM計軸系統功能總體穩定，但也發生過個別區段易受干擾，設備返修率過高等問題。在實際的維護過程中，運營人員自己也總結出了一套快速排除故障、及時恢復設備功能的方法和流程。在地鐵行業，計軸作為軌道空閑檢測系統的重要設備之一，已經越來越扮演著至關重要的角色。
參考文獻
[1] 伊承貴.計軸技術在信號領域的應用與探討[J].哈爾濱鐵道科技，2007（4）.
[2] 王力.計軸設備在軌道交通信號領域的應用[J].鐵道通信信號，2011（1）.endprint
