JZ1-H型全電子計軸站間自動閉塞應急處置分析

程貴良

（中國鐵路蘭州局集團有限公司嘉峪關電務段，甘肅嘉峪關 735100）

全電子計軸自動站間閉塞是在繼電式計軸站間閉塞基礎上發展起來的一種新型閉塞方法，室外采用安裝在區間兩端站的計軸磁頭，對進入區間和車站的列車軸數進行記錄，室內采用全電子板卡對兩站的閉塞信息進行邏輯處理，并經過傳輸通道核對兩端站所記錄的軸數，實現閉塞自動辦理和閉塞自動復原。近年來，由于全電子設備的普及，電務職工對繼電設備比較熟悉，對此類電子板卡有陌生感，不熟悉，對全電子計軸設備日常維修和應急處置造成一定的困惑，因此研究全電子計軸站間自動閉塞應急處置顯得尤為重要。

1 全電子計軸站間自動閉塞系統

如圖1所示，全電子計軸站間自動閉塞系統由聯鎖機、全電子通信模塊（TXB）和計軸主機3部分構成。聯鎖機用于聯鎖邏輯運算，實現聯鎖命令的下發、繼電器狀態的采集。計軸主機分為A通道和B通道信息兩部分：A通道負責兩站間計軸數據分析處理，完成區間的占用、空閑表示，B通道負責辦理兩站站間自動閉塞信息交互，實現兩站間辦理閉塞和閉塞復原。兩站間傳輸的閉塞信息包括鄰站開通繼電器（LKTJ）、鄰站同意接車繼電器（LTJJ）、鄰站請求發車繼電器（LQFJ）和區間軌道繼電器（QGJ）。全電子通信模塊內部集成進路發送鎖閉繼電器（FSBJ）、計軸復零繼電器（JZFL）、請求發車繼電器（QFJ）、同意接車繼電器（TJJ）、開通繼電器（KTJ）、LQFJ、LKTJ、LTJJ、QGJ和BJJ繼電器，通過軟件邏輯編程進行運算，其內部原理與繼電式同理。

圖1 系統結構信息傳輸示意Fig.1 Diagram of system structure and information transmission

TXB與聯鎖機采用CAN串行通信方式傳輸，接收聯鎖機下發的FSBJ及JZFL驅動信息，同時聯鎖機接收來自TXB的KTJ、QGJ、JZFL、TJJ、BJJ（BJJ常態↑）繼電器的邏輯狀態。

TXB與計軸主機采用RS-422全雙工差分傳輸通信，主要實現與計軸A、B通道之間的信息交互，TXB通過采集接收到的繼電器狀態數據，進行邏輯運算，辦理閉塞和復原閉塞。

2 計軸主機模塊功能

計軸主機分為室外采集和室內處理單元兩部分，室外采集部分如圖2所示，由CG板、TD板和DY板組成。其中CG板提供30 kHz和28 kHz信號源至發送磁頭，并解調接收磁頭中感應的信號電壓，有輪對占用紅燈亮，空閑時綠燈亮。室外（TD）盤設置采集的電氣參數，可設置“有模值、無模、漂移值”，同時將此信息傳輸至室內CJB板。DY板輸入AC 110 V，輸出DC 24 V，供CG和TD板工作電源。

圖2 計軸室外采集部分Fig.2 Outdoor acquisition part of axle-counting system

計軸室內處理單元如圖3所示，其中CJB板接收室外TD板傳送的數字信號，處理成高低電平信號。傳感器1對應L1，傳感器2對應L2，無輪軸時亮綠燈，有輪軸時滅燈；M1/M2：測試車輪傳感器信號模值（值大于3 V）；J1/J2：測試車輪傳感器信號門限值（出廠值2.6 V）；W1/W2為調整電阻，用于調整車輪傳感器信號門限值。

圖3 計軸室內處理單元Fig.3 Indoor processing unit of axle-counting system

CPU（主機單元）采用二取二結構，采集CJB板給出的軸脈沖信息，進行計算判別，通過TD板與相鄰站CPU進行信息交換及軸數比較。經相鄰兩站CPU判斷分析，給出區間占用/空閑，輸出QGJ條件至SR板、輸出軸數及狀態信息至XSGJ。

XSGJ板接收CPU（主機單元）編碼信息，并將相鄰兩站間軸數信息及故障信息解碼后采用數碼管顯示，同時產生BJJ條件至SR板。

SR板采集BJJ和QGJ繼電器條件，輸出至CPU（接口單元）進行編碼。

CPU（接口單元）采用二取二結構，接收并處理TXB的聯鎖信息（WGJ、JGJ、JZFL）至SC板。

JKB板用于A通道傳輸單元與TXB的通信，可選擇RS-232和RS-422兩種傳輸模式。本系統采用RS-422傳輸協議。

SC板輸出繼電器（WGJ、JGJ、JZFL）條件，SC板 L1、L2、L3分別對應 WGJ、JGJ、JZFL命令狀態，L4為工作狀態輸出，硬件故障或通信中斷時L4滅燈，正常亮燈。

TD板（室內）采用RS-232傳輸協議進行通信，用于A通道信息與光端機、2 M傳輸之間的通信。

ACDC板輸入AC 220 V，輸出DC 24 V，供上述各模塊工作電源。

3 系統采集調整參數

3.1 室外JCH調整參數

有輪時計軸磁頭產生的整流電壓稱為有模值，無輪時計軸磁頭的感應電壓稱為無模值。兩者極性相反(有模為負值，無模為正值)，電壓值需滿足公式（1）。

3.2 室內CJB調整參數

CJB板接收室外TD傳送的模擬信號（≥700 mV AC），經整流、濾波、放大后，處理成0～5 V的直流電壓。將車輪傳感器信號門限值J1/J2調整為2.6 V后，按照公式（2）進行模數（AD）轉換，處理成高低電平的數字信號。當無車輪占用對應傳感器時，參考值M1/M2應＞3 V DC。當有車占用對應傳感器時，參考值M1/M2應<1.5 V DC，測試車輪傳感器信號門限值（出廠值2.6 V）。

模數轉換器（（Analog-To-Digital Converters，ADC）轉換結果如公式（2）所示。

其中，U為車輪傳感器信號模值，Vref為車輪信號門限值。

4 計軸站間自動閉塞辦理流程

計軸站間自動閉塞系統辦理發車、接車的流程為：本站QFJ↑－鄰站TJJ↑－本站KTJ↑－出發信號開放。

4.1 發送鎖閉繼電器FSBJ與JZFL電路

FSBJ與JZFL驅動電路由全電子通信模塊與聯鎖機采用CAN串行接口通過軟件編程實現。當兩站計軸需復零時，需要兩站配合進行，兩站按下計軸復零按鈕，此時JZFL↑（JZFL常態↓）。

4.2 QFJ電路

如圖4所示，辦理發車時，需檢查聯鎖條件:本站發車進路已鎖閉、本站未建立其他接車進路、鄰站未建立發車進路、區間軌道空閑。當上述條件滿足后，本站的QFJ（QFJ常態↓）勵磁吸起，才能觸發本站的發車請求信號，QFJ信息經本站計軸B發送通道傳輸至鄰站。

圖4 QFJ電路Fig.4 Circuit of QFJ

4.3 TJJ電路

當鄰站接收到經計軸B通道傳輸過來的QFJ信息后，且鄰站未建立進路，未辦理發車進路、區間軌道空閑、鄰站發車信號未開放時，鄰站的TJJ（TJJ常態↓）勵磁吸起并自閉電路，此時鄰站的TJJ信號同樣經計軸B發送通道傳輸至本站的計軸B接收通道。當本站出發信號KTJ開放后，鄰站的TJJ失磁落下。TJJ勵磁電路如圖5所示。

圖5 TJJ電路Fig.5 Circuit of TJJ

4.4 KTJ電路

當請求發車信息觸發、鄰站同意接車、發車進路鎖閉、區間軌道空閑后，本站的KTJ（KTJ常態↓）才會勵磁吸起，此時出發信號才能開放。KTJ勵磁電路如圖6所示。

圖6 KTJ電路Fig.6 Circuit of KTJ

4.5 QGJ檢測電路

當車輪通過監測點（傳感磁頭）進入區間時，計軸計算進入區間的列車輪對數，同時計軸A通道交換兩站計軸數據。若區間的計軸數不清零，則區間不空閑QGJ↓（QGJ 常態↑）。計軸數清零后，表示區間空閑QGJ↑。

5 典型案例分析及處理流程

案例1：室外更換CG板后，綠燈不亮，紅燈亮，傳感磁頭無模擬輪對時，紅燈常亮，室內計軸顯示報警。

原因分析：更換CG板后，需重新校核室外TD板的漂移值至0 mV，影響CG板的測量精度，導致GM1/GM2電壓值相差較大，不在公式（1）的標準值內，CG板不能正常反映磁頭的占用與空閑，因此更換CG板后，出現綠燈不亮，紅燈亮的現象。

處理流程：調整室外TD板中PY1/PY2值為0 mV，CG板在無模擬輪對壓時，綠燈亮，紅燈滅，正常工作。隨即對GM1/GM2值進行標調，滑軸試驗良好，恢復正常。

案例2：室外CG板調整良好，計軸仍發生采集不準確問題，過車后計軸報警。

原因分析：在計軸室外采集部分良好的前提下，采集信號從室外JCH傳送到室內CJB板，經濾波、整流、放大處理后，按照公式（2）進行AD轉換成數字信號。由于基準信號（車輪信號門限值）發生漂移，導致AD轉換不準確，影響計軸采集精度。

處理流程：待室外GM1、GM2、PY1、PY2值調整標準范圍后，調整室內CJB中J1/J2值，提高系統采集精度。

案例3：列車本站出站或列車到達鄰站后，計軸報警，QGJ燈顯示紅燈，室內XSGJ板數碼管顯示“ EE”、“EE ”。

原因分析：查閱微監計軸軸數采集曲線，如圖7所示。本站發車時，計軸采集發車40軸，列車到接車站后，未采集到接車的軸數，因此本站發車軸數未及時清零，后經人工確認復位后，計軸軸數清為0軸。人工復位時，計軸軸數出現突變屬于正常現象。

圖7 軸數未清零曲線Fig.7 Curve of the number of remaining axles

處理流程：發生此類問題時，首先聯系兩鄰站進行軸數復零處理，處理完畢后，區間軌道報警恢復。此后需對本站或鄰站磁頭采集不準確問題按案例1和案例2進行調整。

案例4：兩站間計軸不能正常復零，本站室內XSGJ板顯示“FFFF”。

原因分析：兩站計軸不能復零時，是SC板接收不到聯鎖機復位命令或SC板無法輸出計軸復零命令至CPU所致。處置時按照系統結構信息傳輸圖依次檢查聯鎖機→TXB→JKB→CPU(接口單元)→SC板→CPU(主機單元)之間板卡指示燈情況和相關配線是否良好。

處理流程：按照如圖8所示，進行復位異常處理。若觀察上述單元都正常時，一般為系統內存溢出所致，關電重啟后即能恢復。更換上述板卡時，必須校核地址碼和不能帶電插拔。

圖8 復位異常處理流程Fig.8 Flowchart for handling abnormal resetting

案例5：計軸B通道中斷，造成站間閉塞信息無法傳輸，造成鄰站或本站出站信號無法開放。

原因分析：本站發送B通道、乙站接收B通道通信不良，造成接車站接收不到發車站的QFJ狀態信息，造成接車站TJJ和本站KTJ未勵磁吸起，本站出發信號機無法正常開放。

處理流程：對本站的發送B通道和接車站接收B通道配線檢查，TXB板卡性能、兩站光端機進行檢查，不良更換相應設備。

案例6：計軸光通道口不良，兩站無法實現通信，區間顯示占用，計軸報警。

原因分析：光衰一般是指光通道的衰耗，光通道分為兩端，一端為放光源發光，一端用光功率收光。計軸光通道傳輸采用雙通道冗余傳輸，當某一通道光衰較大時，及時切換至另一通道。當兩個光通道都不良時，需及時將站間傳輸通道切換至2M口通道，待聯系通信部門整治光通道良好后，切換至光通道口。

處理流程：將站間傳輸通道切換至切換至2M同軸電纜傳輸應急通道。

案例7：計軸QGJ正常，BJJ報警，兩站軸數采集正常。

原因分析：回放信號集中監測，發車站列車全部到達接車站后，計軸軸數曲線正常出清，但兩站計軸報警燈亮紅燈，區間軌道燈正常空閑。再次排列兩站信號，出發信號能夠正常開放，說明CPU板輸出的區間狀態命令為空閑，而傳輸報警BJJ狀態命令的XSGJ板不良。

處理流程：更換XSGJ板后恢復。

案例8：滑軸試驗后，室內計軸CPU存在+1冗余，當再次過車時，發生計軸報警。

原因分析：計軸檢修后，滑軸不徹底，接發軸數不一致造成控制臺軸數顯示0，但實際還存在1軸被邏輯判斷處理為0軸，當列車通過時，若存在+1冗余，會發生計軸報警。

處理流程：檢修過的計軸設備，滑軸試驗要徹底，接發列車軸數要一致，完畢后兩站及時復位。

案例9：帶電更換計軸主機CPU 后，XSGJ板數碼管顯示不為0。CPU板V5為系統狀態燈亮紅燈，計軸區間軌道占用，計軸報警。

原因分析：計軸更換各類板卡時，不支持熱插拔。

處理流程：關閉系統電源，重啟后需進行復位處理。

6 總結

故障處理過程中，只有熟悉全電子計軸設備結構信息傳輸圖和典型故障處理流程、掌握原理，熟練分析運用信號集中監測，才能快速有效的處置全電子計軸站間閉塞故障，保證行車安全。此研究填補了職工的知識空白，通過天窗試驗和計軸安全天數的驗證，計軸維修質量極大提高，應急處置更加快速有力。