JZ1-H型全電子計軸站間自動閉塞應(yīng)急處置分析

程貴良

（中國鐵路蘭州局集團有限公司嘉峪關(guān)電務(wù)段，甘肅嘉峪關(guān) 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(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型閉塞方法，室外采用安裝在區(qū)間兩端站的計軸磁頭，對進入?yún)^(qū)間和車站的列車軸數(shù)進行記錄，室內(nèi)采用全電子板卡對兩站的閉塞信息進行邏輯處理，并經(jīng)過傳輸通道核對兩端站所記錄的軸數(shù)，實現(xiàn)閉塞自動辦理和閉塞自動復(fù)原。近年來，由于全電子設(shè)備的普及，電務(wù)職工對繼電設(shè)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(shè)備日常維修和應(yīng)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(yīng)急處置顯得尤為重要。

1 全電子計軸站間自動閉塞系統(tǒng)

如圖1所示，全電子計軸站間自動閉塞系統(tǒng)由聯(lián)鎖機、全電子通信模塊（TXB）和計軸主機3部分構(gòu)成。聯(lián)鎖機用于聯(lián)鎖邏輯運算，實現(xiàn)聯(lián)鎖命令的下發(fā)、繼電器狀態(tài)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(zé)兩站間計軸數(shù)據(jù)分析處理，完成區(qū)間的占用、空閑表示，B通道負責(zé)辦理兩站站間自動閉塞信息交互，實現(xiàn)兩站間辦理閉塞和閉塞復(fù)原。兩站間傳輸?shù)拈]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(fā)車繼電器（LQFJ）和區(qū)間軌道繼電器（QGJ）。全電子通信模塊內(nèi)部集成進路發(fā)送鎖閉繼電器（FSBJ）、計軸復(fù)零繼電器（JZFL）、請求發(fā)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(nèi)部原理與繼電式同理。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)信息傳輸示意Fig.1 Diagram of system structure and information transmission

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

TXB與計軸主機采用RS-422全雙工差分傳輸通信，主要實現(xiàn)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(tài)數(shù)據(jù)，進行邏輯運算，辦理閉塞和復(fù)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(nèi)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(fā)送磁頭，并解調(diào)接收磁頭中感應(yīng)的信號電壓，有輪對占用紅燈亮，空閑時綠燈亮。室外（TD）盤設(shè)置采集的電氣參數(shù)，可設(shè)置“有模值、無模、漂移值”，同時將此信息傳輸至室內(nèi)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(nèi)處理單元如圖3所示，其中CJB板接收室外TD板傳送的數(shù)字信號，處理成高低電平信號。傳感器1對應(yīng)L1，傳感器2對應(yīng)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(diào)整電阻，用于調(diào)整車輪傳感器信號門限值。

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

CPU（主機單元）采用二取二結(jié)構(gòu)，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(shù)比較。經(jīng)相鄰兩站CPU判斷分析，給出區(qū)間占用/空閑，輸出QGJ條件至SR板、輸出軸數(shù)及狀態(tài)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(shù)信息及故障信息解碼后采用數(shù)碼管顯示，同時產(chǎn)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(jié)構(gòu)，接收并處理TXB的聯(lián)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(tǒng)采用RS-422傳輸協(xié)議。

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

TD板（室內(nèi)）采用RS-232傳輸協(xié)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(tǒng)采集調(diào)整參數(shù)

3.1 室外JCH調(diào)整參數(shù)

有輪時計軸磁頭產(chǎn)生的整流電壓稱為有模值，無輪時計軸磁頭的感應(yīng)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(nèi)CJB調(diào)整參數(shù)

CJB板接收室外TD傳送的模擬信號（≥700 mV AC），經(jīng)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(diào)整為2.6 V后，按照公式（2）進行模數(shù)（AD）轉(zhuǎn)換，處理成高低電平的數(shù)字信號。當(dāng)無車輪占用對應(yīng)傳感器時，參考值M1/M2應(yīng)＞3 V DC。當(dāng)有車占用對應(yīng)傳感器時，參考值M1/M2應(yīng)<1.5 V DC，測試車輪傳感器信號門限值（出廠值2.6 V）。

模數(shù)轉(zhuǎn)換器（（Analog-To-Digital Converters，ADC）轉(zhuǎn)換結(jié)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(tǒng)辦理發(fā)車、接車的流程為：本站QFJ↑－鄰站TJJ↑－本站KTJ↑－出發(fā)信號開放。

4.1 發(fā)送鎖閉繼電器FSBJ與JZFL電路

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

4.2 QFJ電路

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

圖4 QFJ電路Fig.4 Circuit of QFJ

4.3 TJJ電路

當(dāng)鄰站接收到經(jīng)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(fā)車進路、區(qū)間軌道空閑、鄰站發(fā)車信號未開放時，鄰站的TJJ（TJJ常態(tài)↓）勵磁吸起并自閉電路，此時鄰站的TJJ信號同樣經(jīng)計軸B發(fā)送通道傳輸至本站的計軸B接收通道。當(dāng)本站出發(fā)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(dāng)請求發(fā)車信息觸發(fā)、鄰站同意接車、發(fā)車進路鎖閉、區(qū)間軌道空閑后，本站的KTJ（KTJ常態(tài)↓）才會勵磁吸起，此時出發(fā)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(dāng)車輪通過監(jiān)測點（傳感磁頭）進入?yún)^(qū)間時，計軸計算進入?yún)^(qū)間的列車輪對數(shù)，同時計軸A通道交換兩站計軸數(shù)據(jù)。若區(qū)間的計軸數(shù)不清零，則區(qū)間不空閑QGJ↓（QGJ 常態(tài)↑）。計軸數(shù)清零后，表示區(qū)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(nèi)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(dǎo)致GM1/GM2電壓值相差較大，不在公式（1）的標準值內(nèi)，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(xiàn)綠燈不亮，紅燈亮的現(xiàn)象。

處理流程：調(diào)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(diào)，滑軸試驗良好，恢復(fù)正常。

案例2：室外CG板調(diào)整良好，計軸仍發(fā)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(nèi)CJB板，經(jīng)濾波、整流、放大處理后，按照公式（2）進行AD轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。由于基準信號（車輪信號門限值）發(fā)生漂移，導(dǎo)致AD轉(zhuǎn)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(diào)整標準范圍后，調(diào)整室內(nèi)CJB中J1/J2值，提高系統(tǒng)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(nèi)XSGJ板數(shù)碼管顯示“ EE”、“EE ”。

原因分析：查閱微監(jiān)計軸軸數(shù)采集曲線，如圖7所示。本站發(fā)車時，計軸采集發(fā)車40軸，列車到接車站后，未采集到接車的軸數(shù)，因此本站發(fā)車軸數(shù)未及時清零，后經(jīng)人工確認復(fù)位后，計軸軸數(shù)清為0軸。人工復(fù)位時，計軸軸數(shù)出現(xiàn)突變屬于正?，F(xiàn)象。

圖7 軸數(shù)未清零曲線Fig.7 Curve of the number of remaining axles

處理流程：發(fā)生此類問題時，首先聯(lián)系兩鄰站進行軸數(shù)復(fù)零處理，處理完畢后，區(qū)間軌道報警恢復(fù)。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(diào)整。

案例4：兩站間計軸不能正常復(fù)零，本站室內(nèi)XSGJ板顯示“FFFF”。

原因分析：兩站計軸不能復(fù)零時，是SC板接收不到聯(lián)鎖機復(fù)位命令或SC板無法輸出計軸復(fù)零命令至CPU所致。處置時按照系統(tǒng)結(jié)構(gòu)信息傳輸圖依次檢查聯(lián)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(guān)配線是否良好。

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

圖8 復(fù)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(fā)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(fā)車站的QFJ狀態(tài)信息，造成接車站TJJ和本站KTJ未勵磁吸起，本站出發(fā)信號機無法正常開放。

處理流程：對本站的發(fā)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(yīng)設(shè)備。

案例6：計軸光通道口不良，兩站無法實現(xiàn)通信，區(qū)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(fā)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(dāng)某一通道光衰較大時，及時切換至另一通道。當(dāng)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(lián)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(yīng)急通道。

案例7：計軸QGJ正常，BJJ報警，兩站軸數(shù)采集正常。

原因分析：回放信號集中監(jiān)測，發(fā)車站列車全部到達接車站后，計軸軸數(shù)曲線正常出清，但兩站計軸報警燈亮紅燈，區(qū)間軌道燈正?？臻e。再次排列兩站信號，出發(fā)信號能夠正常開放，說明CPU板輸出的區(qū)間狀態(tài)命令為空閑，而傳輸報警BJJ狀態(tài)命令的XSGJ板不良。

處理流程：更換XSGJ板后恢復(fù)。

案例8：滑軸試驗后，室內(nèi)計軸CPU存在+1冗余，當(dāng)再次過車時，發(fā)生計軸報警。

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

處理流程：檢修過的計軸設(shè)備，滑軸試驗要徹底，接發(fā)列車軸數(shù)要一致，完畢后兩站及時復(fù)位。

案例9：帶電更換計軸主機CPU 后，XSGJ板數(shù)碼管顯示不為0。CPU板V5為系統(tǒng)狀態(tài)燈亮紅燈，計軸區(qū)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(guān)閉系統(tǒng)電源，重啟后需進行復(fù)位處理。

6 總結(jié)

故障處理過程中，只有熟悉全電子計軸設(shè)備結(jié)構(gòu)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(jiān)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(shù)的驗證，計軸維修質(zhì)量極大提高，應(yīng)急處置更加快速有力。