程貴良

（中國(guó)鐵路蘭州局集團(tuán)有限公司嘉峪關(guān)電務(wù)段，甘肅嘉峪關(guān) 735100）

全電子計(jì)軸自動(dòng)站間閉塞是在繼電式計(jì)軸站間閉塞基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型閉塞方法，室外采用安裝在區(qū)間兩端站的計(jì)軸磁頭，對(duì)進(jìn)入?yún)^(qū)間和車(chē)站的列車(chē)軸數(shù)進(jìn)行記錄，室內(nèi)采用全電子板卡對(duì)兩站的閉塞信息進(jìn)行邏輯處理，并經(jīng)過(guò)傳輸通道核對(duì)兩端站所記錄的軸數(shù)，實(shí)現(xiàn)閉塞自動(dòng)辦理和閉塞自動(dòng)復(fù)原。近年來(lái)，由于全電子設(shè)備的普及，電務(wù)職工對(duì)繼電設(shè)備比較熟悉，對(duì)此類(lèi)電子板卡有陌生感，不熟悉，對(duì)全電子計(jì)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(jì)軸站間自動(dòng)閉塞應(yīng)急處置顯得尤為重要。

1 全電子計(jì)軸站間自動(dòng)閉塞系統(tǒng)

如圖1所示，全電子計(jì)軸站間自動(dòng)閉塞系統(tǒng)由聯(lián)鎖機(jī)、全電子通信模塊（TXB）和計(jì)軸主機(jī)3部分構(gòu)成。聯(lián)鎖機(jī)用于聯(lián)鎖邏輯運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖命令的下發(fā)、繼電器狀態(tài)的采集。計(jì)軸主機(jī)分為A通道和B通道信息兩部分：A通道負(fù)責(zé)兩站間計(jì)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(fù)責(zé)辦理兩站站間自動(dòng)閉塞信息交互，實(shí)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(kāi)通繼電器（LKTJ）、鄰站同意接車(chē)?yán)^電器（LTJJ）、鄰站請(qǐng)求發(fā)車(chē)?yán)^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(jìn)路發(fā)送鎖閉繼電器（FSBJ）、計(jì)軸復(fù)零繼電器（JZFL）、請(qǐng)求發(fā)車(chē)?yán)^電器（QFJ）、同意接車(chē)?yán)^電器（TJJ）、開(kāi)通繼電器（KTJ）、LQFJ、LKTJ、LTJJ、QGJ和BJJ繼電器，通過(guò)軟件邏輯編程進(jìn)行運(yùn)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(jī)采用CAN串行通信方式傳輸，接收聯(lián)鎖機(jī)下發(fā)的FSBJ及JZFL驅(qū)動(dòng)信息，同時(shí)聯(lián)鎖機(jī)接收來(lái)自TXB的KTJ、QGJ、JZFL、TJJ、BJJ（BJJ常態(tài)↑）繼電器的邏輯狀態(tài)。

TXB與計(jì)軸主機(jī)采用RS-422全雙工差分傳輸通信，主要實(shí)現(xiàn)與計(jì)軸A、B通道之間的信息交互，TXB通過(guò)采集接收到的繼電器狀態(tài)數(shù)據(jù)，進(jìn)行邏輯運(yùn)算，辦理閉塞和復(fù)原閉塞。

2 計(jì)軸主機(jī)模塊功能

計(jì)軸主機(jī)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(hào)源至發(fā)送磁頭，并解調(diào)接收磁頭中感應(yīng)的信號(hào)電壓，有輪對(duì)占用紅燈亮，空閑時(shí)綠燈亮。室外（TD）盤(pán)設(shè)置采集的電氣參數(shù)，可設(shè)置“有模值、無(wú)模、漂移值”，同時(shí)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(jì)軸室外采集部分Fig.2 Outdoor acquisition part of axle-counting system

計(jì)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(hào)，處理成高低電平信號(hào)。傳感器1對(duì)應(yīng)L1，傳感器2對(duì)應(yīng)L2，無(wú)輪軸時(shí)亮綠燈，有輪軸時(shí)滅燈；M1/M2：測(cè)試車(chē)輪傳感器信號(hào)模值（值大于3 V）；J1/J2：測(cè)試車(chē)輪傳感器信號(hào)門(mén)限值（出廠值2.6 V）；W1/W2為調(diào)整電阻，用于調(diào)整車(chē)輪傳感器信號(hào)門(mén)限值。

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

CPU（主機(jī)單元）采用二取二結(jié)構(gòu)，采集CJB板給出的軸脈沖信息，進(jìn)行計(jì)算判別，通過(guò)TD板與相鄰站CPU進(jìn)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(jī)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(shí)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(jìn)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(duì)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(shí)L4滅燈，正常亮燈。

TD板（室內(nèi)）采用RS-232傳輸協(xié)議進(jìn)行通信，用于A通道信息與光端機(jī)、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(shí)計(jì)軸磁頭產(chǎn)生的整流電壓稱(chēng)為有模值，無(wú)輪時(shí)計(jì)軸磁頭的感應(yīng)電壓稱(chēng)為無(wú)模值。兩者極性相反(有模為負(fù)值，無(wú)模為正值)，電壓值需滿(mǎn)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(hào)（≥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(chē)輪傳感器信號(hào)門(mén)限值J1/J2調(diào)整為2.6 V后，按照公式（2）進(jìn)行模數(shù)（AD）轉(zhuǎn)換，處理成高低電平的數(shù)字信號(hào)。當(dāng)無(wú)車(chē)輪占用對(duì)應(yīng)傳感器時(shí)，參考值M1/M2應(yīng)＞3 V DC。當(dāng)有車(chē)占用對(duì)應(yīng)傳感器時(shí)，參考值M1/M2應(yīng)<1.5 V DC，測(cè)試車(chē)輪傳感器信號(hào)門(mén)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(chē)輪傳感器信號(hào)模值，Vref為車(chē)輪信號(hào)門(mén)限值。

4 計(jì)軸站間自動(dòng)閉塞辦理流程

計(jì)軸站間自動(dòng)閉塞系統(tǒng)辦理發(fā)車(chē)、接車(chē)的流程為：本站QFJ↑－鄰站TJJ↑－本站KTJ↑－出發(fā)信號(hào)開(kāi)放。

4.1 發(fā)送鎖閉繼電器FSBJ與JZFL電路

FSBJ與JZFL驅(qū)動(dòng)電路由全電子通信模塊與聯(lián)鎖機(jī)采用CAN串行接口通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)。當(dāng)兩站計(jì)軸需復(fù)零時(shí)，需要兩站配合進(jìn)行，兩站按下計(jì)軸復(fù)零按鈕，此時(shí)JZFL↑（JZFL常態(tài)↓）。

4.2 QFJ電路

如圖4所示，辦理發(fā)車(chē)時(shí)，需檢查聯(lián)鎖條件:本站發(fā)車(chē)進(jìn)路已鎖閉、本站未建立其他接車(chē)進(jìn)路、鄰站未建立發(fā)車(chē)進(jìn)路、區(qū)間軌道空閑。當(dāng)上述條件滿(mǎn)足后，本站的QFJ（QFJ常態(tài)↓）勵(lì)磁吸起，才能觸發(fā)本站的發(fā)車(chē)請(qǐng)求信號(hào)，QFJ信息經(jīng)本站計(jì)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(jì)軸B通道傳輸過(guò)來(lái)的QFJ信息后，且鄰站未建立進(jìn)路，未辦理發(fā)車(chē)進(jìn)路、區(qū)間軌道空閑、鄰站發(fā)車(chē)信號(hào)未開(kāi)放時(shí)，鄰站的TJJ（TJJ常態(tài)↓）勵(lì)磁吸起并自閉電路，此時(shí)鄰站的TJJ信號(hào)同樣經(jīng)計(jì)軸B發(fā)送通道傳輸至本站的計(jì)軸B接收通道。當(dāng)本站出發(fā)信號(hào)KTJ開(kāi)放后，鄰站的TJJ失磁落下。TJJ勵(lì)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(qǐng)求發(fā)車(chē)信息觸發(fā)、鄰站同意接車(chē)、發(fā)車(chē)進(jìn)路鎖閉、區(qū)間軌道空閑后，本站的KTJ（KTJ常態(tài)↓）才會(huì)勵(lì)磁吸起，此時(shí)出發(fā)信號(hào)才能開(kāi)放。KTJ勵(lì)磁電路如圖6所示。

圖6 KTJ電路Fig.6 Circuit of KTJ

4.5 QGJ檢測(cè)電路

當(dāng)車(chē)輪通過(guò)監(jiān)測(cè)點(diǎn)（傳感磁頭）進(jìn)入?yún)^(qū)間時(shí)，計(jì)軸計(jì)算進(jìn)入?yún)^(qū)間的列車(chē)輪對(duì)數(shù)，同時(shí)計(jì)軸A通道交換兩站計(jì)軸數(shù)據(jù)。若區(qū)間的計(jì)軸數(shù)不清零，則區(qū)間不空閑QGJ↓（QGJ 常態(tài)↑）。計(jì)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(wú)模擬輪對(duì)時(shí)，紅燈常亮，室內(nèi)計(jì)軸顯示報(bào)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(cè)量精度，導(dǎo)致GM1/GM2電壓值相差較大，不在公式（1）的標(biāo)準(zhǔn)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(wú)模擬輪對(duì)壓時(shí)，綠燈亮，紅燈滅，正常工作。隨即對(duì)GM1/GM2值進(jìn)行標(biāo)調(diào)，滑軸試驗(yàn)良好，恢復(fù)正常。

案例2：室外CG板調(diào)整良好，計(jì)軸仍發(fā)生采集不準(zhǔn)確問(wèn)題，過(guò)車(chē)后計(jì)軸報(bào)警。

原因分析：在計(jì)軸室外采集部分良好的前提下，采集信號(hào)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(jìn)行AD轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。由于基準(zhǔn)信號(hào)（車(chē)輪信號(hào)門(mén)限值）發(fā)生漂移，導(dǎo)致AD轉(zhuǎn)換不準(zhǔn)確，影響計(jì)軸采集精度。

處理流程：待室外GM1、GM2、PY1、PY2值調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)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(chē)本站出站或列車(chē)到達(dá)鄰站后，計(jì)軸報(bào)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(jì)軸軸數(shù)采集曲線，如圖7所示。本站發(fā)車(chē)時(shí)，計(jì)軸采集發(fā)車(chē)40軸，列車(chē)到接車(chē)站后，未采集到接車(chē)的軸數(shù)，因此本站發(fā)車(chē)軸數(shù)未及時(shí)清零，后經(jīng)人工確認(rèn)復(fù)位后，計(jì)軸軸數(shù)清為0軸。人工復(fù)位時(shí)，計(jì)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(lèi)問(wèn)題時(shí)，首先聯(lián)系兩鄰站進(jìn)行軸數(shù)復(fù)零處理，處理完畢后，區(qū)間軌道報(bào)警恢復(fù)。此后需對(duì)本站或鄰站磁頭采集不準(zhǔn)確問(wèn)題按案例1和案例2進(jìn)行調(diào)整。

案例4：兩站間計(jì)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(jì)軸不能復(fù)零時(shí)，是SC板接收不到聯(lián)鎖機(jī)復(fù)位命令或SC板無(wú)法輸出計(jì)軸復(fù)零命令至CPU所致。處置時(shí)按照系統(tǒng)結(jié)構(gòu)信息傳輸圖依次檢查聯(lián)鎖機(jī)→TXB→JKB→CPU(接口單元)→SC板→CPU(主機(jī)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(jìn)行復(fù)位異常處理。若觀察上述單元都正常時(shí)，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(shí)，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(jì)軸B通道中斷，造成站間閉塞信息無(wú)法傳輸，造成鄰站或本站出站信號(hào)無(wú)法開(kāi)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(chē)站接收不到發(fā)車(chē)站的QFJ狀態(tài)信息，造成接車(chē)站TJJ和本站KTJ未勵(lì)磁吸起，本站出發(fā)信號(hào)機(jī)無(wú)法正常開(kāi)放。

處理流程：對(duì)本站的發(fā)送B通道和接車(chē)站接收B通道配線檢查，TXB板卡性能、兩站光端機(jī)進(jìn)行檢查，不良更換相應(yīng)設(shè)備。

案例6：計(jì)軸光通道口不良，兩站無(wú)法實(shí)現(xiàn)通信，區(qū)間顯示占用，計(jì)軸報(bào)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(jì)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(shí)，及時(shí)切換至另一通道。當(dāng)兩個(gè)光通道都不良時(shí)，需及時(shí)將站間傳輸通道切換至2M口通道，待聯(lián)系通信部門(mén)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(jì)軸QGJ正常，BJJ報(bào)警，兩站軸數(shù)采集正常。

原因分析：回放信號(hào)集中監(jiān)測(cè)，發(fā)車(chē)站列車(chē)全部到達(dá)接車(chē)站后，計(jì)軸軸數(shù)曲線正常出清，但兩站計(jì)軸報(bào)警燈亮紅燈，區(qū)間軌道燈正?？臻e。再次排列兩站信號(hào)，出發(fā)信號(hào)能夠正常開(kāi)放，說(shuō)明CPU板輸出的區(qū)間狀態(tài)命令為空閑，而傳輸報(bào)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(yàn)后，室內(nèi)計(jì)軸CPU存在+1冗余，當(dāng)再次過(guò)車(chē)時(shí)，發(fā)生計(jì)軸報(bào)警。

原因分析：計(jì)軸檢修后，滑軸不徹底，接發(fā)軸數(shù)不一致造成控制臺(tái)軸數(shù)顯示0，但實(shí)際還存在1軸被邏輯判斷處理為0軸，當(dāng)列車(chē)通過(guò)時(shí)，若存在+1冗余，會(huì)發(fā)生計(jì)軸報(bào)警。

處理流程：檢修過(guò)的計(jì)軸設(shè)備，滑軸試驗(yàn)要徹底，接發(fā)列車(chē)軸數(shù)要一致，完畢后兩站及時(shí)復(fù)位。

案例9：帶電更換計(jì)軸主機(jī)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(jì)軸區(qū)間軌道占用，計(jì)軸報(bào)警。

原因分析：計(jì)軸更換各類(lèi)板卡時(shí)，不支持熱插拔。

處理流程：關(guān)閉系統(tǒng)電源，重啟后需進(jìn)行復(fù)位處理。

6 總結(jié)

故障處理過(guò)程中，只有熟悉全電子計(jì)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(yùn)用信號(hào)集中監(jiān)測(cè)，才能快速有效的處置全電子計(jì)軸站間閉塞故障，保證行車(chē)安全。此研究填補(bǔ)了職工的知識(shí)空白，通過(guò)天窗試驗(yàn)和計(jì)軸安全天數(shù)的驗(yàn)證，計(jì)軸維修質(zhì)量極大提高，應(yīng)急處置更加快速有力。