電磁感應(yīng)式計(jì)軸設(shè)備的常見干擾源與抗干擾方法研究

曲育德

（天津市地下鐵道運(yùn)營(yíng)有限公司，天津 300000）

1 引言

在城市軌道交通軌道檢測(cè)領(lǐng)域，最常使用的就是計(jì)軸設(shè)備，計(jì)軸設(shè)備通過(guò)在指定區(qū)段的入口和出口處各安裝一套計(jì)軸器，當(dāng)入口記錄的車輛軸數(shù)（輪對(duì)數(shù)）和出口記錄的車軸數(shù)不相等時(shí)，表明該區(qū)段有車輛占用；當(dāng)車軸數(shù)相等時(shí)，表明該區(qū)段空閑。目前常用的計(jì)軸設(shè)備的類型主要有鐵磁類計(jì)軸、電磁感應(yīng)類計(jì)軸以及軸重感應(yīng)型的計(jì)軸。本文將以目前全國(guó)地鐵常用的AzLM型電磁感應(yīng)式計(jì)軸設(shè)備為主，講解一些常見的計(jì)軸干擾型故障以及其調(diào)整方法。

2 AzLM計(jì)軸系統(tǒng)簡(jiǎn)述

AzLM 系統(tǒng)是泰雷茲公司近幾年在世界最新計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和傳感器技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)的新型計(jì)軸系統(tǒng)，其技術(shù)和工藝引領(lǐng)世界先進(jìn)水平。該系統(tǒng)由室內(nèi)主機(jī) ACE 和室外軌旁計(jì)軸點(diǎn)ZP30H 組成。軌旁計(jì)軸點(diǎn)包括軌道磁頭傳感器SK30H 和電子單元 EAK。室內(nèi)主機(jī)與室外計(jì)軸點(diǎn)之間采用 ISDN 數(shù)據(jù)通信，且電源與數(shù)據(jù)可以共線傳輸。每臺(tái)主機(jī)最多可以連接 32 個(gè)計(jì)軸點(diǎn)、監(jiān)控 32 個(gè)區(qū)段，適用于一般區(qū)段和復(fù)雜站場(chǎng)。

該計(jì)軸系統(tǒng)室外軌道磁頭，主要是采用了輪軸切割磁感線產(chǎn)生電壓變化從而形成矩形波，最終實(shí)現(xiàn)輪軸計(jì)數(shù)功能的，所以對(duì)于此種原理的電磁感應(yīng)型計(jì)軸設(shè)備，嚴(yán)格控制其周圍一切電磁干擾源的干擾等級(jí)成為，控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要一環(huán)。

3 各類電磁干擾與處理方法的討論

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，國(guó)鐵大部分計(jì)軸設(shè)備干擾故障是由雷害、電涌、過(guò)電壓等電磁干擾造成的。雖然國(guó)內(nèi)引進(jìn)計(jì)軸技術(shù)已 10 年有余，并且在多個(gè)鐵路局大面積應(yīng)用，但電磁干擾問(wèn)題仍未有效解決。電氣化區(qū)段機(jī)車牽引電流干擾是以連續(xù)性、低強(qiáng)度為特征的電磁干擾，一般防雷元件對(duì)此無(wú)能為力。而相比城市軌道交通，雖然沒(méi)有太多雷電災(zāi)害，但是同樣存在室外區(qū)段和高架區(qū)段，并且城市軌道區(qū)間空間較小，不同系統(tǒng)的設(shè)備線纜電纜密集，同樣存在很多潛在的干擾源。如何有效抑制這類干擾對(duì)計(jì)軸設(shè)備的危害，以及在無(wú)法徹底消除干擾源的情況下如何臨時(shí)處理，下面將會(huì)詳細(xì)進(jìn)行分析與講解。

3.1 電涌型干擾

這里所說(shuō)的電涌主要是在列車駛過(guò)軌道區(qū)間，牽引與制動(dòng)中產(chǎn)生的經(jīng)過(guò)軌面的大電流，由電流產(chǎn)生磁場(chǎng)對(duì)計(jì)軸磁頭的檢測(cè)磁場(chǎng)進(jìn)行中和導(dǎo)致計(jì)軸過(guò)程遭到干擾。而一般在這個(gè)過(guò)程中之所以會(huì)造成計(jì)數(shù)偏差主要是由于干擾磁場(chǎng)和檢測(cè)磁場(chǎng)產(chǎn)生中和，使得系統(tǒng)誤判為有車輪經(jīng)過(guò)或者由于車輪經(jīng)過(guò)產(chǎn)生壓降變小系統(tǒng)無(wú)法識(shí)別，都將會(huì)導(dǎo)致計(jì)軸系統(tǒng)報(bào)警，如果最終運(yùn)算失敗則會(huì)產(chǎn)生計(jì)軸故障，影響列車正常運(yùn)營(yíng)。

對(duì)于此種干擾，首先對(duì)于在線路開通初期的調(diào)試過(guò)程中，電磁干擾測(cè)試是一定需要注意的，雖然目前國(guó)內(nèi)外電磁感應(yīng)式的計(jì)軸技術(shù)水平成熟，并且各項(xiàng)抗干擾參數(shù)明確，在和列車牽引制動(dòng)廠家溝通過(guò)程中都有過(guò)相關(guān)的數(shù)據(jù)對(duì)比，并且，對(duì)于列車生產(chǎn)制造，盡量降低電客車在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的各項(xiàng)電磁干擾也是一直以來(lái)的一項(xiàng)課題。而對(duì)于計(jì)軸設(shè)備本身，對(duì)于計(jì)軸磁頭的檢測(cè)電壓標(biāo)準(zhǔn)也為基于各項(xiàng)常規(guī)干擾制定的數(shù)值，而基于計(jì)軸檢測(cè)磁場(chǎng)的原理，我們可以通過(guò)在設(shè)備允許范圍內(nèi)提升磁頭檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)電壓的方式來(lái)提升檢測(cè)磁場(chǎng)的強(qiáng)度，減弱干擾磁場(chǎng)疊加造成的波峰衰減，從而提高設(shè)備的抗電磁干擾能力。

3.2 異物侵限干擾

異物侵限，即是說(shuō)在列車運(yùn)行的軌行區(qū)內(nèi)有異物存在，并且形成一定的干擾。一般此類干擾對(duì)于鐵磁檢測(cè)式的計(jì)軸設(shè)備影響比較大，而對(duì)于電磁式的計(jì)軸設(shè)備，由于電磁式的計(jì)軸設(shè)備是借由切割磁感線產(chǎn)生壓降的原理計(jì)數(shù)的，所以只要異物無(wú)法完美垂直切割磁感線，一般無(wú)法形成會(huì)影響記錄軸數(shù)的波形從而形成故障，不過(guò)不排除大型金屬異物的特殊情況。

對(duì)于此種干擾，需要依賴平時(shí)每日巡道工作人員以及日常檢修作業(yè)中對(duì)磁頭周邊區(qū)域進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)異物及時(shí)清理，在此不多贅述。

3.3 其他線纜磁場(chǎng)干擾

這里將其他系統(tǒng)設(shè)備線纜所產(chǎn)生的干擾統(tǒng)一稱為其他線纜磁場(chǎng)干擾。這種干擾主要源于其他經(jīng)過(guò)其他線纜的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)計(jì)軸磁頭檢測(cè)磁場(chǎng)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)疊加效應(yīng)，而在眾多現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備周邊其他線纜中，能產(chǎn)生最強(qiáng)電流的線纜即時(shí)是電力供電回流所使用的各型線纜，電力供電回流所產(chǎn)生的高壓點(diǎn)電流大，其產(chǎn)生的干擾磁場(chǎng)自然會(huì)比較強(qiáng)，單論此種磁場(chǎng)對(duì)電磁感應(yīng)式的計(jì)軸設(shè)備的影響是極大的。但是，在城市軌道建設(shè)過(guò)程中，對(duì)于此種干擾的發(fā)生一般情況下是都會(huì)予以考慮的，在電磁式的計(jì)軸磁頭以及預(yù)算單元的安裝過(guò)程中也是都會(huì)考量現(xiàn)場(chǎng)的電力回流線纜位置，進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的調(diào)整。然而，當(dāng)部分回流線產(chǎn)生回流不暢或者軌連線有松脫等情況發(fā)生時(shí)，產(chǎn)生超出日常運(yùn)營(yíng)供電輸電正常電壓電流時(shí)，很有可能會(huì)造成計(jì)軸干擾。

對(duì)于此類干擾，如果為臨時(shí)的回流不暢、輸電回流線纜松動(dòng)導(dǎo)致的故障型大電流干擾，可以通過(guò)回復(fù)電力線纜完整度等方式消除干擾，并且在有發(fā)生過(guò)類似干擾的區(qū)段附近，日常檢修作業(yè)時(shí)也需要加強(qiáng)檢查，發(fā)現(xiàn)線纜問(wèn)題及時(shí)解決。而對(duì)于確實(shí)的正常工作的線纜對(duì)計(jì)軸磁頭產(chǎn)生的干擾，只能考慮改造，改變線纜位置，或者一般在建設(shè)完工的城軌區(qū)間中由于大面積的供電線纜無(wú)法輕易修改通過(guò)方式，只能修改計(jì)軸磁頭的安裝位點(diǎn)，盡量遠(yuǎn)離干擾源，或者在電力線纜外層加裝防輻射層，以上方法皆能可行有效地應(yīng)對(duì)線纜產(chǎn)生的電磁干擾對(duì)計(jì)軸磁頭的影響。

這里僅針對(duì)AzLM型電磁感應(yīng)計(jì)軸設(shè)備，通過(guò)以上講解，可以看出，對(duì)于磁頭干擾，影響最大的即是各類型的電磁干擾，這里給出相關(guān)實(shí)際設(shè)備的一些電磁干擾參數(shù)，僅供參考：

供電電纜發(fā)射：（150kHz-30MHz）10V，遵循 EN50121-4 標(biāo)準(zhǔn) A

安裝盒發(fā)射：（30MHz-1000MHz）10V，遵循 EN50121-4 標(biāo)準(zhǔn) B

靜電放電：8kV，遵循 EN50121-4 標(biāo)準(zhǔn) A

電磁域（AM）：（80MHz-1000MHz）20V/m，遵循 EN50121-4 標(biāo)準(zhǔn) A

電磁域（PM）：（895MHz-905MHz，1.89GHz± 10MHz）20V/m，遵循 EN50121-4 標(biāo)準(zhǔn) A

脈沖：2kV，遵循 EN50121-4 標(biāo)準(zhǔn) A

浪涌（供電）：2kV，遵循 EN50121-4 標(biāo)準(zhǔn) A

射頻傳導(dǎo)騷擾：（150kHz-80MHz）10V，遵循 EN50121-4 標(biāo)準(zhǔn) A

4 結(jié)束語(yǔ)

本文僅僅簡(jiǎn)單對(duì)電磁感應(yīng)式的計(jì)軸設(shè)備的干擾進(jìn)行了討論，目前全國(guó)城市軌道交通所使用的計(jì)軸設(shè)備除了電磁感應(yīng)式的計(jì)軸設(shè)備還有鐵磁感應(yīng)式的設(shè)備，以及目前處于新興技術(shù)的重力感應(yīng)輪軸計(jì)數(shù)等類型。計(jì)軸設(shè)作為檢測(cè)軌道區(qū)段狀態(tài)以及檢測(cè)列車經(jīng)過(guò)位點(diǎn)的重要設(shè)備，在列車控制信號(hào)系統(tǒng)中占有重要的地位，并且在目前軌道交通技術(shù)日益發(fā)展的當(dāng)下，逐漸取代軌道電路成為線式控制模式下重要的軌道設(shè)備。希望本文能對(duì)正在處理計(jì)軸干擾故障的各位同仁產(chǎn)生一些啟發(fā)。