TW-2系統測重設備軸重異常報警分析及解決方案

許鴻飛，趙 強

(1.北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070；2.北京市高速鐵路運行控制系統工程技術研究中心，北京 100070)

TW-2 型駝峰控制系統（簡稱TW-2 系統）是自動化駝峰場實現駝峰溜放進路及車輛調速自動控制的設備。駝峰測重設備是自動化駝峰場重要的基礎設備，也作為TW-2 系統調速自動控制的核心測量設備，目前一般選用T.ZY 型駝峰壓磁測重機。TW-2 系統通過駝峰測重設備可采集溜放鉤車的重量信息，在減速器的調速控制中，溜放鉤車的平均重量是作為減速器出口速度的重要參數，為調速控制提供重要依據。

1 駝峰測重設備原理及描述

1.1 駝峰測重設備

T.ZY 型駝峰壓磁測重機由安裝于室外的塞釘式壓磁測重傳感器和室內測重機構成。其中室內測重機包含測重信號處理電路、A/D 轉換計算機接口電路、軌道開關控制電路、窗口調試顯示、專用激磁電源和直流穩壓電源等。T.ZY 型駝峰壓磁測重機的接口電路工作原理如圖1 所示。

圖1 駝峰測重接口電路工作原理Fig.1 Operation principle of interface circuits of weight sensing for hump

1.2 駝峰測重設備安裝布置

TW-2 系統站場中室外測重傳感器安裝在駝峰加速坡區段，具體位置為峰下第一分路道岔的保護區段內，以蘇家屯下行駝峰為例，其在信號平面布置圖中安裝位置如圖2 所示，紅色設備處（CZ1、CZ2）為T1、T3 兩峰位各自的測重設備安裝布置位置。

圖2 蘇家屯下行駝峰測重設備安裝布置圖Fig.2 Installation arrangement for weight sensing equipment of down direction hump of Sujiatun Station

1.3 駝峰測重設備工作原理

測重信號接口電路主要包括室內測重機對室外測重壓磁傳感器的400 Hz 激磁電源輸出電路、軌道條件輸入電路、測重模擬信號輸入采集電路和測重數字量對計算機控制系統的接口電路，其工作原理在圖1 中進行了描述。

測重機內的400 Hz 中頻電源經1:1 隔離變壓器輸出，對室外測重傳感器進行激磁。車輪經過裝有壓磁傳感器的鋼軌時，傳感器受鋼軌剪切應力的作用，輸出交流信號電壓，此交流信號電壓經過室外電纜直接進入室內。在室內測重信號經過交流放大、相敏整流、信號調零、A/D 轉換后，將輪重電壓信息轉換為變換重量數字量，此數字量送入計算機進行車輛重量的計算。在車輪通過壓磁測重傳感器時，電路自動給計算機發送讀取重量的中斷信號。測重機通過軌道開關控制電路采集鉤車軌道電路條件確定開關機，當車組進入測重軌道區段時，軌道輸入條件為斷開+12V，數字電路解除清零狀態，測重開機輸出清零脈沖，當車組最后一輪對出清測重區段軌道電路時，軌道輸入條件為接通+12 V，測重關機停止工作，數字電路處于清零狀態。

2 測重設備軸重異常的問題及典型案例分析

2.1 測重軸重異常報警故障的概況

TW-2 系統在部分站場使用過程中，鉤車溜放時偶發軸重異常報警，測重重量為0 t 的故障現象。TW-2 系統軟件對0 t 的信息采用濾除處理，保留報警信息記錄。隨著鐵路電務管理設備狀態日常監督的要求，針對測重軸重異常報警信息的反饋日益強烈，蘇家屯下行、庫爾勒、聊城北等駝峰均反映在溜放過程中偶發該問題，各站問題較為類似，表現為鉤車臨出清第一分路道岔時，報警軸重異常，而且并非每一鉤均是如此，發生頻次并無具體規律。

發生軸重異常故障報警的站場包含單峰和雙峰站場，并且部分站場反映某一峰位發生軸重異常的問題比較突出，如蘇家屯下行駝峰在T3 峰位溜放時報警軸重異常的頻次高于在T1 峰位溜放數倍之多。該問題發生后，現場維護人員通過對測重機“過零電壓”、“調零電壓”的調整、對室外安裝測重軌道區段道床搗鼓以及測重傳感器更換，現象無實際改善，問題未得到解決。

2.2 蘇家屯下行駝峰測重軸重異常故障

針對蘇家屯站上行駝峰未發生過測重軸重異常0 t 報警的問題，且蘇家屯下行駝峰T1、T3 兩峰位報警頻次差異較大的問題，對現場溜放作業情況、系統控制記錄、工程設計圖紙、室外設備情況進行深入調查和綜合分析，確定了蘇家屯下行駝峰測重軸重異常報警的原因。

蘇家屯下行駝峰室外測重的安裝位置如圖1 所示，其T3 峰位測重軌道信號條件工程設計接口電路如圖3 所示。

圖3 蘇家屯下行駝峰T3峰位測重軌道信號條件接口電路圖Fig.3 Interface circuit diagram for signaling conditions of weight sensing tracks of Position T3 of down direction hump of Sujiatun Station

圖3 中，T3 峰位測重軌道信號條件串聯了03GJ（↑）、513FDGJ1（↓）接點，平時測重處于關機狀態。根據現場觀察，駝峰正常溜放的鉤車順次經過03G、513DG1、513DG，即 03G ↓→513DGJ1 ↓→513DGJ ↓，溜 放 鉤 車占用03G 時測重開機，當 03G ↑→513DGJ1 ↑（513FDGJ1 ↓），測重再次關機。當在前一鉤車已出清03G、513DG1，且513FDGJ1 ↓，而鉤車仍占用513DG 未出清時，測重已關機，此時后一鉤車占用03G，測重再次開機，會給駝峰控制系統發送測重0 t 信號，TW-2 系統因此報警軸重異常。

分析原因為，軸重異常報警發生在當前、后鉤車跟鉤間隔較近，當前一鉤車在出清第一分路513DG1，且超過FDGJ 防護時間內未出清513DG，此時后一鉤車已壓入03G 所致。

現場測量T3 峰下軌道03G 長度為35.9 m， 03G 長度較長，對前后鉤車的鉤間距要求高，軸重異常報警發生的概率大。

2.3 聊城北駝峰測重軸重異常故障

聊城北駝峰為純進路控制站場新增調速控制實現駝峰自動化功能，首次安裝測重設備。現場設備開通運行后，軸重異常報警頻繁，其峰下軌道電路在第一分路道岔前布置存在分段情況，聊城北駝峰峰下軌道T1G 與第一分路道岔209DG1 之間存在近15 m 的死區段。聊城北駝峰測重區域信號平面布置如圖4 所示。

圖4 聊城北站駝峰測重設備安裝布置圖Fig.4 Installation arrangement for weight sensing equipment of the hump of Liaocheng North Station

聊城北駝峰開通后，因T1G 與209 道岔之間為死區段，鉤車出清T1G 后，測重軌道信號采集的條件失去T1G 的保護，而由于209DG1 區段長度僅為6.25 m，其軌道鉤車經過時會發生跳動，因此測重會來回開關機，造成軸重異常報警的發生。為此，將T1G 軌道區段延長至與209DG1 連接的絕緣節處，T1G 軌道長度變長，軸重異常的報警頻次減少，但仍未徹底克服。

對峰下軌道分為兩段的站場如圖4 中下半部分，峰下軌道分為01G 和02G 的站場，測重軌道信號采集條件應只串聯02GJ（↑）接點。如果只串聯01GJ（↑）接點，則會發生聊城北開通問題，而如果同時串聯01GJ 、02GJ（↑）接點，則有可能因軌道電路長度過長，連續溜放鉤間距較緊時，發生類似蘇家屯下行駝峰T3 峰位偶發軸重異常報警問題。

3 駝峰測重設備軸重異常故障的解決方案

根據上述分析可以得出，在測重每次開機時都會給駝峰控制系統發送測重0 t 信號，如果此時鉤車仍占用道岔區段未出清時，控制系統會報警軸重異常。為消除軸重異常報警，有如下解決方案。

3.1 FDGJ1緩放繼電器更換方案

既有工程設計中，蘇家屯下行駝峰T3 峰位測重軌道信號條件串聯03GJ、513FDGJ1 繼電器接點，其中513FDGJ1 繼電器使用的是JWXC-H340型無極緩放繼電器，其緩放時間為0.5 s，如果按照鉤車在一分路加速坡區段平均速度18 km/h 計算，鉤車出清513DG1 后防護距離為2.5 m 左右，而一般駝峰分路道岔DG 區段長度在7.8 m 以上，前一鉤車在513DG 區段上超過FDGJ 保護時間以后繼續走行的過程中，后一鉤車在03G 區段占用，會造成軸重異常報警的發生。

因此，考慮513FDGJ1 選用緩放時間更長的繼電器，將JWXC-H340 型無極緩放繼電器更換為JWXC-H310 型無極緩放繼電器，JWXC-H310型無極緩放繼電器的緩放時間為（0.8±0.1）s，513FDGJ1 的防護距離可以達到4 m。

現場更換JWXC-H310 型繼電器后，測重設備軸重異常報警頻次減少70%以上，但不能完全解決。

3.2 測重軌道開關控制電路修改方案

因為513FDGJ1 的防護時間增加有利于減少故障發生的概率，但是仍不足以保證鉤車正常速度下出清513DG 區段，為此考慮到在測重軌道信號條件增加串聯513DGJ 接點。513DGJ 使用的是JWXC-2.3 型無極繼電器，共4 組接點，蘇家屯下行駝峰513DGJ 有空余1 組接點可提供給測重軌道信號條件使用。因此，修改測重軌道信號條件接口電路修改如圖5 所示。

圖5 蘇家屯下行駝峰測重軌道信號條件接口電路修改圖Fig.5 Modified interface circuit diagram for signaling conditions of weight sensing tracks of down direction hump of Sujiatun Station

修改后的設計方案2019 年3 月在蘇家屯下行駝峰現場實施后，現場未再次發生測重設備軸重異常報警。

3.3 測重中斷脈沖電路修改和控制系統軟件適應性修改方案

軸重異常報警的根本原因為在特定的前后溜放鉤車間距軌道條件變化引起的測重軌道開關電路通斷造成測重多次開關機，測重開機會向給駝峰控制系統發送測重0 t 信號。因此，測重機開機清零中斷應該在測重機內部電路中進行防護設計，完善測重機的設計是解決軸重異常問題報警的根本性措施。

同時，在測重開機0 t 信號未克服前，可考慮進行駝峰控制系統軟件適應性修改。因室外測重傳感器安裝在DG1 區段上，可考慮僅在DG1 區段占用時采集測重信號，其他的測重信號不予采集。

4 結束語

針對已開通的駝峰中第一分路道岔DGJ 有富余接點的站場，本文提出的針對駝峰測重設備軌道信號條件接口電路的修改方案可推廣使用，另外提出的峰下軌道電路分段設置情況下的軌道條件使用建議，對類似站場問題也可借鑒。對新開通的駝峰場，宜對測重機進行完善修改或控制系統軟件的適應性修改，以解決駝峰測重設備軸重異常的問題。