泰雷茲AzLM-ZP30H計(jì)軸系統(tǒng)接口原理及故障分析

廣州市地下鐵道總公司 梁國(guó)勇

廣州地鐵二十一號(hào)線采用泰雷茲AzLM-ZP30H計(jì)軸定位系統(tǒng)。本文介紹該計(jì)軸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、基本原理、和聯(lián)鎖計(jì)算機(jī)的接口采集以及故障狀態(tài)，并結(jié)合分析為計(jì)軸系統(tǒng)接口故障提出排查建議。

1 計(jì)軸概況

在泰雷茲CBTC信號(hào)系統(tǒng)中，正常情況下軌旁與列車(chē)定位通信是基于無(wú)線傳輸技術(shù)，當(dāng)無(wú)線通信傳輸失效時(shí)次級(jí)定位可利用軌旁計(jì)軸區(qū)段的占用狀態(tài)來(lái)確定列車(chē)位置。其基礎(chǔ)原理為比較列車(chē)駛?cè)牒婉偝鏊O(jiān)視軌道區(qū)段的輪對(duì)軸數(shù)并以此確定該區(qū)段的占用或空閑狀態(tài)，當(dāng)輪對(duì)軸數(shù)對(duì)比不一致時(shí)則顯示為受擾狀態(tài)。

計(jì)軸系統(tǒng)與聯(lián)鎖系統(tǒng)存在一定的接口關(guān)系，以廣州地鐵二十一號(hào)線為例，采用的是泰雷茲AzLM-ZP30H計(jì)軸系統(tǒng)，該計(jì)軸系統(tǒng)與聯(lián)鎖之間存在兩種接口關(guān)系以適應(yīng)正線和車(chē)輛段不同的應(yīng)用場(chǎng)景。

2 計(jì)軸系統(tǒng)原理（如表1所示）

表1 ACE計(jì)軸評(píng)估器型號(hào)

AzLM型計(jì)軸系統(tǒng)核心部件為計(jì)軸評(píng)估器，根據(jù)每個(gè)站場(chǎng)的計(jì)軸檢測(cè)點(diǎn)數(shù)量、計(jì)軸區(qū)段數(shù)量可分為3種不同的配置，只有單層板件容量的型號(hào)為ACE 2-10，具有雙層板件容量的型號(hào)為ACE 2-26，三層板件容量的型號(hào)為ACE 2-42。ACE計(jì)軸評(píng)估器型號(hào)如表1所示，ACE計(jì)軸評(píng)估器如圖1所示。

圖1 ACE計(jì)軸評(píng)估器

ACE計(jì)軸評(píng)估器如圖1所示，主要由電源板、安全計(jì)算機(jī)板、補(bǔ)空板、串口板以及并口板組成，每個(gè)板塊各負(fù)責(zé)相應(yīng)的功能。其中補(bǔ)空板不具備任何功能，只起板件位置填補(bǔ)作用。其余板塊功能如下：

電源板：60V電源的輸入，為ACE計(jì)軸評(píng)估器內(nèi)的各種板卡提供穩(wěn)定的5VDC、12VDC 的電源。

安全計(jì)算機(jī)板：接收室外點(diǎn)的軸數(shù)信息，并根據(jù)區(qū)段的配置進(jìn)行占用/空閑的計(jì)算，同時(shí)將區(qū)段的狀態(tài)通過(guò)并口板送給聯(lián)鎖系統(tǒng)。接收并口板的復(fù)零命令并執(zhí)行相應(yīng)的復(fù)零進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的診斷功能。

串口板：通過(guò)ISDN接口接收軌旁計(jì)軸點(diǎn)Zp30H的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)處理后通過(guò)CAN總線傳送至安全計(jì)算機(jī)板。

并口板：每一板塊對(duì)應(yīng)一個(gè)計(jì)軸區(qū)段，板內(nèi)輸出2組繼電器接點(diǎn)（雙斷）來(lái)確認(rèn)區(qū)段的占用/空閑狀態(tài)，同時(shí)可接收計(jì)軸復(fù)位命令，通過(guò)CAN總線傳輸數(shù)據(jù)至安全計(jì)算機(jī)板。

3 與聯(lián)鎖系統(tǒng)接口

計(jì)軸系統(tǒng)與聯(lián)鎖系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸由并口板完成，并口板內(nèi)通過(guò)兩個(gè)干接點(diǎn)的斷開(kāi)和閉合向聯(lián)鎖系統(tǒng)提供各個(gè)計(jì)軸區(qū)段的占用和空閑狀態(tài)。根據(jù)聯(lián)鎖需求，這兩個(gè)干接點(diǎn)既可以配置為邏輯相同，也可以配置為邏輯相反。當(dāng)邏輯相反時(shí)則如表2所示“1”為接通狀態(tài)，“0”則為斷開(kāi)狀態(tài)。

表2 接點(diǎn)表示邏輯

而聯(lián)鎖系統(tǒng)采集這兩個(gè)干接點(diǎn)也可以通過(guò)兩種方式，第一種方式為聯(lián)鎖直接采集這兩個(gè)干接點(diǎn)的狀態(tài)，第二種方式是通過(guò)復(fù)示軌道繼電器把這兩個(gè)干接點(diǎn)的狀態(tài)復(fù)示出來(lái)，再由聯(lián)鎖采集復(fù)示軌道繼電器的接點(diǎn)狀態(tài)。

直接采集干接點(diǎn)的原理如圖2所示，當(dāng)區(qū)段狀態(tài)為空閑時(shí)，干接點(diǎn)GB和GF為吸起狀態(tài)，聯(lián)鎖系統(tǒng)采集干接點(diǎn)GF的上接點(diǎn)。當(dāng)區(qū)段狀態(tài)為占用時(shí)，干接點(diǎn)GB和GF為落下?tīng)顟B(tài)，聯(lián)鎖系統(tǒng)采集干接點(diǎn)GB的下接點(diǎn)。計(jì)軸系統(tǒng)通過(guò)GB和GF回路上互為相反的接通狀態(tài)而給出區(qū)段空閑和占用的邏輯表示，該接點(diǎn)采集方式常應(yīng)用于正線場(chǎng)景中。

圖2 計(jì)軸系統(tǒng)與聯(lián)鎖系統(tǒng)接口一

圖3 計(jì)軸系統(tǒng)與聯(lián)鎖系統(tǒng)接口二

此外，并口板將通過(guò)外置的繼電器額外給出一種受擾狀態(tài)。原理為并口板在內(nèi)部發(fā)光二極管和光敏三極管的配合作用下通斷繼電器供電回路，使外置繼電器吸起或落下。當(dāng)區(qū)段狀態(tài)為非受擾/故障時(shí)，外置繼電器得電吸起并通過(guò)上接點(diǎn)接通聯(lián)鎖采集回路。當(dāng)區(qū)段狀態(tài)為受擾/故障時(shí)，外置繼電器失電落下，聯(lián)鎖系統(tǒng)采集回路斷開(kāi)從而給出受擾狀態(tài)表示，區(qū)段受擾復(fù)位后則需進(jìn)行劃軸出清。

通過(guò)復(fù)示軌道繼電器接點(diǎn)的原理如圖3所示，并口板內(nèi)部的GB和GF繼電器接通外置繼電器GJ的勵(lì)磁回路，當(dāng)區(qū)段狀態(tài)為空閑時(shí)GJ繼電器吸起，聯(lián)鎖系統(tǒng)采集回路接通并給出空閑狀態(tài)表示。當(dāng)區(qū)段狀態(tài)為占用時(shí)并口板使GJ繼電器落下，聯(lián)鎖系統(tǒng)采集回路斷開(kāi)并給出占用狀態(tài)表示。此外，該型號(hào)并口板留有外部復(fù)零接口，當(dāng)復(fù)零按鈕按下并接通時(shí)并口板接收區(qū)段軸數(shù)復(fù)零命令并使區(qū)段出清，該接口類(lèi)型板常應(yīng)用于車(chē)輛段場(chǎng)景。

由上述兩種接口原理可知，兩種類(lèi)型的并口板在各場(chǎng)景下的應(yīng)用需求點(diǎn)不同。正線上側(cè)重于安全，計(jì)軸區(qū)段受擾后需進(jìn)行劃軸出清，而車(chē)輛段/停車(chē)場(chǎng)則側(cè)重于調(diào)車(chē)效率，計(jì)軸區(qū)段故障后可直接復(fù)位出清。

4 接口故障分析

計(jì)軸系統(tǒng)向聯(lián)鎖系統(tǒng)提供受擾狀態(tài)表示的外置繼電器供電為直流24V，當(dāng)計(jì)軸系統(tǒng)輪對(duì)軸數(shù)對(duì)比不一致時(shí)通過(guò)并口板切斷24V供電并使繼電器落下。但當(dāng)外置繼電器因故障性失電落下時(shí)，聯(lián)鎖系統(tǒng)的區(qū)段表示則視該區(qū)段的原狀態(tài)而定。區(qū)段原狀態(tài)為空閑時(shí)，外置繼電器故障后區(qū)段依然顯示為空閑。區(qū)段原狀態(tài)為占用時(shí)，外置繼電器故障則顯示為受擾，由此可知聯(lián)鎖系統(tǒng)在判斷計(jì)軸區(qū)段狀態(tài)受擾的邏輯前提為該區(qū)段處于占用狀態(tài)。外置24V繼電器 如圖4所示。

圖4 外置24V繼電器

在實(shí)際運(yùn)營(yíng)中，處于接口故障的計(jì)軸區(qū)段由于計(jì)軸系統(tǒng)軸數(shù)對(duì)比正確，則該區(qū)段占用后可正常出清為空閑狀態(tài)，列車(chē)再次占用時(shí)區(qū)段則顯示為受擾但不影響后續(xù)列車(chē)的追蹤運(yùn)行。

故障處理時(shí)維護(hù)人員可對(duì)比并口板和繼電器燈位一致性以判斷是否為接口故障，當(dāng)并口板燈位為空閑或占用狀態(tài)但外置繼電器燈位為滅燈時(shí)，應(yīng)檢查繼電器自身和24V供電回路。當(dāng)外置繼電器燈位為亮燈但區(qū)段狀態(tài)為受擾時(shí)，則應(yīng)檢查聯(lián)鎖系統(tǒng)至繼電器之間的采集回路，確保聯(lián)鎖系統(tǒng)正確采集外置繼電器狀態(tài)。

在日常的信號(hào)設(shè)備維護(hù)和故障搶修中，計(jì)軸系統(tǒng)與聯(lián)鎖系統(tǒng)接口故障具有一定的隱蔽性，計(jì)軸區(qū)段占用時(shí)顯示受擾故障，計(jì)軸區(qū)段出清后則恢復(fù)正常，在故障處理時(shí)容易對(duì)維護(hù)人員產(chǎn)生干擾。本文通過(guò)對(duì)計(jì)軸系統(tǒng)接口原理的分析加深維護(hù)人員在系統(tǒng)邏輯判斷上的認(rèn)知，提高維護(hù)人員故障判斷準(zhǔn)確性。