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摘要：通过计轴系统在浑南有轨电车车辆段的应用，文章介绍了JZ.GD-1型计轴系统的组成、工作原理、故障分析及处理方法。
关键词：计轴；信号；有轨电车；分析
中图分类号：U482.1文献标识码：A
计轴系统是通过比较进入和驶离轨道区段两端计轴点的列车轴数，来完成区段空闲与占用状态自动检查的重要铁路信号设备。在现代城市轨道交通信号系统中，作为轨旁列车位置检测和列车完整性检查设备，计轴系统得到广泛的应用。沈阳浑南有轨电车车辆段采用的是成都铁路通信设备有限责任公司研发生产的JZ.GD-1型微机计轴系统，文章讲述了JZ.GD-1型微机计轴系统的组成、工作原理及故障分析及处理方法。
1硬件组成
JZ.GD-1型微机计轴设备采用模块化设计，结构简单，主要有室外设备和室内设备两部分。室外设备有车轮传感器（RSR180）、轨旁电缆终端盒、防护套管和安装组件等。室内设备有过电压防护板BSI、评估板IMC004（EB板）、中央处理板（CPU）、条件采集板（TCJ板）、显示板（TXS）等。该系统采用2取2的冗余结构，每块CPU板独立处理相同的信息（车轴信息、复位信息等），通过分析计算，输出判定结果，并通过回读结果信息判别2块CPU板处理结果的一致性，当判定结果一致时，系统才能输出标识区段空闲的轨道继电器（GJ）励磁条件。
图1计轴系统组成示意图
1.1 室内组件
（1）评估板。它向RSR180车轮传感器提供电源，对RSR180车轮传感器传输回的电流进行评估，将评估结果转换成高低电平通过光耦输出，再通过ABP背板传到CPU板。
（2）中央处理板。2块CPU板采用相同的硬件及软件结构。单块板卡由电源、电源电压的过欠压检测、预复位及条件复位电平转换、上电复位电路、轮轴信息采集防护电路、控制处理电路及动态输出电路、输出回读电路等部分组成。CPU板负责处理评估板提供的车轮信息，计算、判别后，通过继电器接点给出区段空闲与占用状态。
（3）条件采集板。它是由2个独立的采集单元组成，分别完成对条件复位和预复位的采集处理，采集外部复位继电器的接点条件后，并通过光电隔离转换成高低电平送给CPU板进行处理。在条件采集板面板上设有DC24V开关和熔丝管，外部直流电源经过母板2进入条件采集板，再经过条件采集板上的防护单元和开关返回至母板2上为其他板卡供电。
（4）显示板。TXS板为非安全部件，用于显示区段轴数和故障信息，面板上有红色的复零按钮。
（5）母板1。根据现场实际配置，每块母板最多可安装10块EB评估板。
（6）母板2。可连接1块TCJ板、2块CPU板和1块TXS板，通过各接线端子实现复零条件输入、轨道条件输出、外电源输入、RS232接口的连接，RS232端口用于将信息传输给监测机。
（7）防雷防护板，安装在评估板和车轮传感器之间，安装于计轴机柜后面，可防止在发生雷电或者在车轮传感器和电缆终端接头之间接触短路时对室内设备造成的影响。
1.2 室外设备
（1）RSR180型车轮传感器。每个车轮传感器对应1块BSI板和1块EB板，由2套传感器系统组成，系统1位于左侧，系统2位于右侧。车轮传感器固定于钢轨的内侧，无需室外电子单元设备，直接与室内设备相连。每个传感器配有1条给评估板传递信号的电缆，其余2条用于给车轮传感器供电。EB评估板通过MB1板提供车轮传感器的电源，实现了车轮传感器与计轴主机之间的电气隔离。
图2车轮传感器RSR180与室内接线示意图
（2）轨旁电缆终端盒。车轮传感器与室外的星绞电缆在电缆终端盒处进行接续，车轮传感器至电缆终端盒的引线距离不得大于5米。
（3）传输电缆。车轮传感器与室内设备要求使用星绞线进行连接，包含一对电源系统和一对信号系统，其中电源线和信号线可在同一个四芯组。
2 系统原理
2.1 计轴主机工作原理
室内计轴主机通过评估板对车轮传感器供电，车轮传感器采集轨道上列车通过传感器的轴数及方向，并将列车的轮对信息传递给评估板，CPU板处理来自评估板处理后的轴脉冲信息，经过比较、运算，输出区段的“占用/空闲”条件，TXS板用于显示区段净轴数和故障信息。
2.2 车轮传感器原理
车轮传感器的工作基于磁力线偏转的原理。位于车轮传感器外壳中心线上的发射线圈产生的磁力线通过接收线圈。当有金属物体接近时，无论在发射线圈的上面还是下面，都会因为磁力线的偏转而发生磁感应强度的变化。
车轮传感器（RSR180）由相互独立、电路分离的两套传感电路组成。当车轮跨越RSR180，两套传感电路分别感应出变化的电流信号。两路电流信号必须满足有先后有重叠的特征，才被认为是有效的车轮信号。两路电流信号的相位关系代表车轮的运动方向，以此来确定列车的运行方向。
图3车轮传感器RSR180工作原理示意图
距离车轮传感器边缘外方70mm规定为车轮传感器的限界，限界之内铁磁物质可能会对车轮传感器有影响，造成其干扰，导致红光带。
2.3 复位原理
JZ.GD-1微机计轴系统有两种复位方式，即预复位方式和条件复位方式。
（1）预复位方式。在人工确认区段无车占用的情况下，由值班员按压相应区段的预复位按钮，控制相应区段的预复位按钮继电器动作，按压时间应不小于500毫秒。预复位操作后，CPU板进入预复位工作模式，需要区段完整通过一列车后，运算单元接收的进出区段的轴数相同时，输出区段空闲轨道继电器励磁条件。
（2）条件复位。条件复位操作需在预复位操作后的30秒内进行，在人工确认区段无车占用的情况下，由值班员按压相应区段的条件复位按钮，控制相应区段的条件复位按钮继电器动作，按压时间应不小于500毫秒。条件复位操作后，CPU板进入条件复位工作模式，立即输出区段空闲条件。
3 计轴设备故障处理及解决方案
沈阳浑南有轨电车车辆段内计轴系统的安全性和可靠性较高，但仍有一些常见故障。计轴设备的故障有些是共性的，比如说检测点的设备松动，磁头受到金属物干扰，列车通过计轴检测点时车速过低或停在检测点上时计轴错误等。下面讲述的浑南有轨电车车辆段遇到的故障举例：
（1）施工作业干扰。在维护施工作业期间金属物通过车轮传感器造成的干扰。这种施工干扰类故障比较好解决，车辆段车场调度员在微机联锁设备上点预复位按钮，30秒内维护人员在信号设备室计轴机柜上进行复位操作，列车通过该区段后恢复正常。
（2）通信中断故障。当某个区段出现通信中断时，有可能是某块板卡松动。这种故障的解决方法就是要定期查看通信信息，在发生故障前会出现间歇性的通信中断，应及时检查对应计轴点的状态。
（3）特種车“压不死”。特种车车轮轮径的大小会影响计轴点的检测，造成相应区段无法正常出清，浑南有轨电车车辆段针对此问题的解决方法是把轨旁计轴点的位置进行重新调整，从而确保轨道区段实现正常占用/出清功能。
（4）计轴点受扰时处理程序。计轴设备发生故障时，车场调度也要做出相应的措施来配合信号人员排除故障，保障行车安全。当车场调度发现无车占用红光带故障时，首先车场调度和司机进行通信确定列车位置，并通知司机立即停车待命，严禁进入受扰区段，然后通知信号人员，说明故障区段，等待其答复是否可以对受扰区段进行复位，当信号人员确认可以进行复位后，由车场调度及信号人员确认区段是否空闲，当受扰区段空闲时，先由车场调度在计算机联锁设备上进行预复位，30秒内信号人员在信号设备室对区段进行复位，然后通知列车司机通过该区段。
4 结语
JZ.GD-1型微机计轴设备运行至今较稳定，由于室外除了车轮传感器之外，没有其他任何电子单元设备，故障处理简单方便，减少了信号人员的维护工作量，降低了维护成本。虽然计轴系统不具有检查断轨状态和行车相关信息的缺点，但是由于计轴系统有不受道床、轨道状态及气候条件的影响，不需加装钢轨绝缘设施的特点，从而具有更高的可靠性和稳定性。
参考文献
[1]GB 50157-2003地铁设计规范.北京：北京计划出版社，2003.
[2]沈阳浑南现代有轨电车运营有限公司.JZ.GD-1型微机计轴设备安全维护手册，设计文件，2012.
[3]成都铁路通信设备有限责任公司.JZ.GD-1型计轴设备技术规格书，2012.6
[4]陈兴杰，户国.西安地铁2号线正线联锁与车辆段联锁的接口分析[J].沿海企业与科技，2011年第10期
[5]王祖华，刘晓娟.车站信号自动控制系统[M].兰州：兰州大学出版社，2003.
[6]林瑜筠.城市轨道交通信号[M].北京：中国铁道出版社，2009.
关键词：计轴；信号；有轨电车；分析
中图分类号：U482.1文献标识码：A
计轴系统是通过比较进入和驶离轨道区段两端计轴点的列车轴数，来完成区段空闲与占用状态自动检查的重要铁路信号设备。在现代城市轨道交通信号系统中，作为轨旁列车位置检测和列车完整性检查设备，计轴系统得到广泛的应用。沈阳浑南有轨电车车辆段采用的是成都铁路通信设备有限责任公司研发生产的JZ.GD-1型微机计轴系统，文章讲述了JZ.GD-1型微机计轴系统的组成、工作原理及故障分析及处理方法。
1硬件组成
JZ.GD-1型微机计轴设备采用模块化设计，结构简单，主要有室外设备和室内设备两部分。室外设备有车轮传感器（RSR180）、轨旁电缆终端盒、防护套管和安装组件等。室内设备有过电压防护板BSI、评估板IMC004（EB板）、中央处理板（CPU）、条件采集板（TCJ板）、显示板（TXS）等。该系统采用2取2的冗余结构，每块CPU板独立处理相同的信息（车轴信息、复位信息等），通过分析计算，输出判定结果，并通过回读结果信息判别2块CPU板处理结果的一致性，当判定结果一致时，系统才能输出标识区段空闲的轨道继电器（GJ）励磁条件。
图1计轴系统组成示意图
1.1 室内组件
（1）评估板。它向RSR180车轮传感器提供电源，对RSR180车轮传感器传输回的电流进行评估，将评估结果转换成高低电平通过光耦输出，再通过ABP背板传到CPU板。
（2）中央处理板。2块CPU板采用相同的硬件及软件结构。单块板卡由电源、电源电压的过欠压检测、预复位及条件复位电平转换、上电复位电路、轮轴信息采集防护电路、控制处理电路及动态输出电路、输出回读电路等部分组成。CPU板负责处理评估板提供的车轮信息，计算、判别后，通过继电器接点给出区段空闲与占用状态。
（3）条件采集板。它是由2个独立的采集单元组成，分别完成对条件复位和预复位的采集处理，采集外部复位继电器的接点条件后，并通过光电隔离转换成高低电平送给CPU板进行处理。在条件采集板面板上设有DC24V开关和熔丝管，外部直流电源经过母板2进入条件采集板，再经过条件采集板上的防护单元和开关返回至母板2上为其他板卡供电。
（4）显示板。TXS板为非安全部件，用于显示区段轴数和故障信息，面板上有红色的复零按钮。
（5）母板1。根据现场实际配置，每块母板最多可安装10块EB评估板。
（6）母板2。可连接1块TCJ板、2块CPU板和1块TXS板，通过各接线端子实现复零条件输入、轨道条件输出、外电源输入、RS232接口的连接，RS232端口用于将信息传输给监测机。
（7）防雷防护板，安装在评估板和车轮传感器之间，安装于计轴机柜后面，可防止在发生雷电或者在车轮传感器和电缆终端接头之间接触短路时对室内设备造成的影响。
1.2 室外设备
（1）RSR180型车轮传感器。每个车轮传感器对应1块BSI板和1块EB板，由2套传感器系统组成，系统1位于左侧，系统2位于右侧。车轮传感器固定于钢轨的内侧，无需室外电子单元设备，直接与室内设备相连。每个传感器配有1条给评估板传递信号的电缆，其余2条用于给车轮传感器供电。EB评估板通过MB1板提供车轮传感器的电源，实现了车轮传感器与计轴主机之间的电气隔离。
图2车轮传感器RSR180与室内接线示意图
（2）轨旁电缆终端盒。车轮传感器与室外的星绞电缆在电缆终端盒处进行接续，车轮传感器至电缆终端盒的引线距离不得大于5米。
（3）传输电缆。车轮传感器与室内设备要求使用星绞线进行连接，包含一对电源系统和一对信号系统，其中电源线和信号线可在同一个四芯组。
2 系统原理
2.1 计轴主机工作原理
室内计轴主机通过评估板对车轮传感器供电，车轮传感器采集轨道上列车通过传感器的轴数及方向，并将列车的轮对信息传递给评估板，CPU板处理来自评估板处理后的轴脉冲信息，经过比较、运算，输出区段的“占用/空闲”条件，TXS板用于显示区段净轴数和故障信息。
2.2 车轮传感器原理
车轮传感器的工作基于磁力线偏转的原理。位于车轮传感器外壳中心线上的发射线圈产生的磁力线通过接收线圈。当有金属物体接近时，无论在发射线圈的上面还是下面，都会因为磁力线的偏转而发生磁感应强度的变化。
车轮传感器（RSR180）由相互独立、电路分离的两套传感电路组成。当车轮跨越RSR180，两套传感电路分别感应出变化的电流信号。两路电流信号必须满足有先后有重叠的特征，才被认为是有效的车轮信号。两路电流信号的相位关系代表车轮的运动方向，以此来确定列车的运行方向。
图3车轮传感器RSR180工作原理示意图
距离车轮传感器边缘外方70mm规定为车轮传感器的限界，限界之内铁磁物质可能会对车轮传感器有影响，造成其干扰，导致红光带。
2.3 复位原理
JZ.GD-1微机计轴系统有两种复位方式，即预复位方式和条件复位方式。
（1）预复位方式。在人工确认区段无车占用的情况下，由值班员按压相应区段的预复位按钮，控制相应区段的预复位按钮继电器动作，按压时间应不小于500毫秒。预复位操作后，CPU板进入预复位工作模式，需要区段完整通过一列车后，运算单元接收的进出区段的轴数相同时，输出区段空闲轨道继电器励磁条件。
（2）条件复位。条件复位操作需在预复位操作后的30秒内进行，在人工确认区段无车占用的情况下，由值班员按压相应区段的条件复位按钮，控制相应区段的条件复位按钮继电器动作，按压时间应不小于500毫秒。条件复位操作后，CPU板进入条件复位工作模式，立即输出区段空闲条件。
3 计轴设备故障处理及解决方案
沈阳浑南有轨电车车辆段内计轴系统的安全性和可靠性较高，但仍有一些常见故障。计轴设备的故障有些是共性的，比如说检测点的设备松动，磁头受到金属物干扰，列车通过计轴检测点时车速过低或停在检测点上时计轴错误等。下面讲述的浑南有轨电车车辆段遇到的故障举例：
（1）施工作业干扰。在维护施工作业期间金属物通过车轮传感器造成的干扰。这种施工干扰类故障比较好解决，车辆段车场调度员在微机联锁设备上点预复位按钮，30秒内维护人员在信号设备室计轴机柜上进行复位操作，列车通过该区段后恢复正常。
（2）通信中断故障。当某个区段出现通信中断时，有可能是某块板卡松动。这种故障的解决方法就是要定期查看通信信息，在发生故障前会出现间歇性的通信中断，应及时检查对应计轴点的状态。
（3）特種车“压不死”。特种车车轮轮径的大小会影响计轴点的检测，造成相应区段无法正常出清，浑南有轨电车车辆段针对此问题的解决方法是把轨旁计轴点的位置进行重新调整，从而确保轨道区段实现正常占用/出清功能。
（4）计轴点受扰时处理程序。计轴设备发生故障时，车场调度也要做出相应的措施来配合信号人员排除故障，保障行车安全。当车场调度发现无车占用红光带故障时，首先车场调度和司机进行通信确定列车位置，并通知司机立即停车待命，严禁进入受扰区段，然后通知信号人员，说明故障区段，等待其答复是否可以对受扰区段进行复位，当信号人员确认可以进行复位后，由车场调度及信号人员确认区段是否空闲，当受扰区段空闲时，先由车场调度在计算机联锁设备上进行预复位，30秒内信号人员在信号设备室对区段进行复位，然后通知列车司机通过该区段。
4 结语
JZ.GD-1型微机计轴设备运行至今较稳定，由于室外除了车轮传感器之外，没有其他任何电子单元设备，故障处理简单方便，减少了信号人员的维护工作量，降低了维护成本。虽然计轴系统不具有检查断轨状态和行车相关信息的缺点，但是由于计轴系统有不受道床、轨道状态及气候条件的影响，不需加装钢轨绝缘设施的特点，从而具有更高的可靠性和稳定性。
参考文献
[1]GB 50157-2003地铁设计规范.北京：北京计划出版社，2003.
[2]沈阳浑南现代有轨电车运营有限公司.JZ.GD-1型微机计轴设备安全维护手册，设计文件，2012.
[3]成都铁路通信设备有限责任公司.JZ.GD-1型计轴设备技术规格书，2012.6
[4]陈兴杰，户国.西安地铁2号线正线联锁与车辆段联锁的接口分析[J].沿海企业与科技，2011年第10期
[5]王祖华，刘晓娟.车站信号自动控制系统[M].兰州：兰州大学出版社，2003.
[6]林瑜筠.城市轨道交通信号[M].北京：中国铁道出版社，2009.