一种低成本计轴设备

黄忠礼

(成都铁路通信设备工厂，成都 610045)

1 概述

西门子公司为了进一步占领国际市场，降低造价及维护工作量，新近研发了一种计轴设备。该设备室外仅有安装在钢轨上的车轮传感器，室内设备为一计轴模块ACM，连接电缆采用双绞线或星绞电缆。

2 系统组成

计轴系统主要由下列部分组成。

（1）安装在钢轨上的车轮传感器（WSD）。（2）安装在室内的计轴主机。

（3）计轴检测点和室内主机的连接电缆。计轴系统的接口及位置如图1所示。

WSD包含2个检测器子系统，用于判别列车轴数及运行方向。轨旁接线盒（TCB）用于WSD与至室内计轴主机ACM的4芯电缆的连接。WSD和TCB合称计轴头（CH）。

ACM获得多个CH的信息，输出一个或多个轨道空闲检测区段（TVDS）的状态。如果需要邻站ACM控制的CH信息（称为远程CH），则通过以太网获得。计轴主机配置信息的ID卡插入ACM前面板上，ACM由DC 24V供电。

诊断微机和配置微机通过以太网连接。

3 计轴主机

3.1 结构

计轴主机由1个模块组成，外形尺寸为140 mm×40 mm×200 mm。

面板设置有OK、TVDS1/TVDS2、WSD1/WSD2、RR1/RR2和COM指示灯，显示设备的工作及故障状态，具体含义如下。

（1）OK：灭（未通电）、绿闪（启动）、红闪（配置后未连接到另一个ACM）、红（电路板故障）、绿（电路板及连接均正常）。

（2）TVDS1/TVDS2：灭（未配置）、绿（空闲）、黄（占用）、黄闪（计数错误）、红（故障）。

（3）WSD1/WSD2：灭（未配置）、绿（无阻尼）、黄（有阻尼）、红（故障，电流小或无电流）。

（4）RR1/RR2：灭（TVDS1/TVDS2未配置或未被激活）、绿（已激活）。

（5）COM：灭（当前和以太网无通信或数据交换，连接OK）、绿（发送数据）、黄（接收数据）、红闪（配置后未连接到另一个ACM）。

3.2 性能

该计轴主机由1个模块构成，其功能布局如图2所示。

ACM主要性能如下。

（1）采用二取二结构，符合故障－安全原则。

（2）提供1个以太网接口，诊断微机和配置微机及其他ACM均通过以太网连接。

（3）1个ACM可直接连接2个车轮传感器。

（4）1个ACM最多可处理10个检测点的信息（可以和另外4个ACM通信）。

（5）1个ACM给出2个轨道空闲检测区段的信息。

（6）未配置区段时，可传输2路安全信息。

（7）每个区段TVDS的输出信息：区段空闲/占用状态、复位限制状态RR、复位确认状态RA及故障状态。

（8）每个区段TVDS的输入信息：复位条件。（9）提供系统复位按钮RST和辅助复位按钮RST-RR（取消复位限制）。

（10）软件和配置数据完全独立，软件升级后不需修改配置数据。

3.3 配置微机的设置

（1）配置数据以XML格式输入。

（2）室外检测点属于哪个区段的配置。

（3）输出继电器空闲显示的延时时间可进行配置（1～25.5 s，每0.1 s间隔）。

（4）通道中断时间的配置。

（5）车轮在传感器上摆动次数的配置。（6）复位方式配置。

（7）预复位时列车通过方式的配置。

3.4 诊断微机提供的信息

（1）电路板状态

* ACM生产日期；

* ACM串口编号；

* ACM开机后的运行时间；

* 软件版本；

* 软件MD4；

* 配置数据；

* 上次故障的原因。

（2）配置

* 属于TVDS1的CH；

* 属于TVDS2的CH。

（3）区段状态

* 空闲、占用和故障；

* 区段轴数、计入和计出的轴数；

* 由于单通道检测出现的故障。

（4）车轮传感器状态

* 有/无车轮、断线；

* 参数漂移；

* 运行方向。

（5）按钮和复位状态

* 面板按钮状态；

* 复位状态；

* 复位限制状态。

（6）继电器状态

* 电路板上继电器状态。

（7）配置数据及软件

* 下载ACM的配置数据及软件。

3.5 复位方式

有直接复位和预复位2种方式，其中又分带复位限制和不带复位限制，因此共有4类复位方式。

（1）不带复位限制的直接复位；

（2）不带复位限制的无确认预复位；

（3）带复位限制的直接复位；

（4）带复位限制的无确认预复位。

3.6 故障－安全

ACM模块采用基于二取二SIMIS（西门子故障－安全微机系统）模式研发的FM_BC安全微机构成，如图3所示。

SIMIS系统由2个独立的微机构成，其输入相同，软件相同，处理相同的任务，产生1个独立的双通道输出，比较2个通道输出一致后再输出到下一级系统。

FM_BC安全计算机比SIMIS系统更复杂，除独立的微机外，还有独立的可编程逻辑器件（PLD）和逻辑执行单元。PLD监测每个通道，监控微处理器并控制从微处理器至逻辑执行单元的数据流。逻辑执行单元由一些逻辑器件组成，如继电器，在2个通道的结果不一致时切断输出。

FM_BC安全计算机将回读输出状态至微处理器，以确保控制回路安全工作。FM_BC安全计算机还包括自诊断的测试程序，确保系统故障时能及时发现及显示。

4 车轮传感器

车轮传感器感应列车的轮缘，是1个电子开关，安装在钢轨内侧，可采用钻孔或卡式安装。

车轮传感器自带5 m或10 m的6芯电缆，与主电缆（4芯）在轨旁接线盒中进行接续。

车轮传感器包含1个LC振荡器及2个相互绝缘的反相输出（常闭和常开接点）。

5 结束语

该计轴设备可完成各种轨道区段的检测，由于室外轨旁只有1个接线盒，在地铁等安装条件受限制的地方可以大展身手。

在正常情况下，为保证传输安全，根据Mü8004的规定，室内外连接电缆最大长度为6.5 km。在自闭使用中，室外检测点至室内计轴主机的距离可能超过6.5 km，在此情况下，需要采用特殊措施增加传输距离。

ACM能够传输安全信息，也是一个可以利用的功能，如该设备用于计轴自动站间闭塞时，由于只需要配置1个区段，因此还可传输1路安全信息，这样就可用于比较2站QGJ的一致性。

通过以太网可进行远程诊断及配置，诊断的信息较详实，对无人值守车站，可以大大减少故障判定及维修时间。

对参数的漂移进行预警，保证设备可以达到故障修状态。

[1] Kompel． System Requirement Specifications for Axle Counter Module.2007.

[2] Zhang Hui，System description for Axle Counter Module．2008.

[3] Radwan．Operating and Service Manual for WSD Wheel Detector.2006.