計(jì)軸設(shè)備在軌道交通信號(hào)領(lǐng)域的應(yīng)用

王 力

隨著計(jì)軸設(shè)備在眾多軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中的使用,其重要性日益顯現(xiàn),有必要對(duì)其使用情況進(jìn)行不斷地跟蹤和研究,掌握其應(yīng)用情況及特點(diǎn)。

1 計(jì)軸設(shè)備的特點(diǎn)

計(jì)軸設(shè)備作為軌道區(qū)段占用檢查設(shè)備,早在20世紀(jì) 20年代已開始在歐洲鐵路使用,它的出現(xiàn)解決了歐洲部分使用鋼制軌枕的線路,交流軌道電路無法實(shí)現(xiàn)軌道區(qū)段占用檢查的問題。經(jīng)過 80多年的不斷發(fā)展和應(yīng)用,計(jì)軸設(shè)備目前已在不同工程環(huán)境及線路條件下的軌道交通項(xiàng)目中廣泛運(yùn)用,并形成了很多運(yùn)用方案。計(jì)軸設(shè)備的基本原理是通過安裝在所監(jiān)視軌道區(qū)段兩端的車輪傳感器,對(duì)駛?cè)肱c駛出該區(qū)段的列車輪對(duì)軸數(shù)進(jìn)行檢測并計(jì)算,從而完成對(duì)區(qū)段空閑與占用狀態(tài)的判斷,并輸出相應(yīng)的安全條件。與工頻或音頻軌道電路相比,計(jì)軸設(shè)備的主要特點(diǎn)如下:①設(shè)備安裝簡單;②軌道區(qū)段長度不受設(shè)備本身限制;③無需絕緣節(jié),不需安裝絕緣軌距桿;④與軌道道床條件無關(guān),不受鋼軌表面清潔度影響;⑤無軌道電路存在的 “死區(qū)段”;⑥實(shí)現(xiàn)機(jī)車信號(hào)傳輸需要加裝環(huán)線電纜或借用軌道電路;⑦易受金屬物影響;⑧無法提供連續(xù)式的軌道檢測,設(shè)備重新上電或故障恢復(fù)后需要人工確認(rèn)區(qū)段狀態(tài);⑨系統(tǒng)造價(jià)相對(duì)較高。

2 計(jì)軸設(shè)備的應(yīng)用情況

計(jì)軸設(shè)備在國外軌道交通應(yīng)用中,先后經(jīng)歷了機(jī)械式、電子管、晶體管和集成電路等不同發(fā)展階段,計(jì)數(shù)模式也由機(jī)械計(jì)數(shù)、電子計(jì)數(shù)發(fā)展到現(xiàn)在的微處理器計(jì)數(shù),系統(tǒng)的使用功能和可靠性、安全性大幅度提高。在許多地區(qū)應(yīng)用的計(jì)軸設(shè)備,其安全完整性水平 (SIL)均達(dá)到 4級(jí)。目前,計(jì)軸設(shè)備在歐洲、亞洲、非洲等不同國家和地區(qū)已有較多使用業(yè)績。以歐洲為例,為建立互聯(lián)互通橫貫歐洲的鐵路網(wǎng)絡(luò),國際鐵路聯(lián)盟 (UIC)正在大力推進(jìn)歐洲鐵路運(yùn)輸管理系統(tǒng) (ERTMS)的建設(shè),不斷完善 ETCS(歐洲列車運(yùn)行控制系統(tǒng))的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)際建設(shè)過程中,為便于實(shí)現(xiàn)多個(gè)不同國家鐵路信號(hào)系統(tǒng)的兼容,利用歐洲應(yīng)答器實(shí)現(xiàn)車-地通信的 ETCS-1級(jí)點(diǎn)式列控系統(tǒng)線路,其軌道區(qū)段占用檢測多采用計(jì)軸設(shè)備。近幾年開通使用的國外部分計(jì)軸設(shè)備項(xiàng)目應(yīng)用業(yè)績?nèi)绫?1所示。

計(jì)軸設(shè)備在我國運(yùn)用始于 20世紀(jì) 80年代,最早的應(yīng)用是作為半自動(dòng)閉塞區(qū)段的區(qū)間空閑檢查設(shè)備,而后逐步發(fā)展到自動(dòng)站間閉塞的模式。由于外界干擾、應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)不足,以及系統(tǒng)造價(jià)高于軌道電路等原因,有近 10年的時(shí)間計(jì)軸設(shè)備使用接近于停滯狀態(tài)。自 2002年開始,以國內(nèi)自主開發(fā)的具有容錯(cuò)功能的計(jì)軸設(shè)備成功上線和城市軌道交通CBTC后備系統(tǒng)的使用為契機(jī),計(jì)軸設(shè)備在中國軌道交通信號(hào)領(lǐng)域的運(yùn)用又進(jìn)入了一個(gè)新的高潮。目前,計(jì)軸設(shè)備已在國鐵和國內(nèi)城市軌道交通線路廣泛運(yùn)用,運(yùn)用方案涉及自動(dòng)閉塞、自動(dòng)站間閉塞、站內(nèi)軌道電路等方面。計(jì)軸設(shè)備在國內(nèi)主要應(yīng)用范圍如下:①國鐵單線自動(dòng)閉塞方式下的軌道分區(qū)占用檢查;②國鐵自動(dòng)站間閉塞方式下完成區(qū)間占用檢測;③國鐵為解決軌道電路分路不良,在站內(nèi)區(qū)段或區(qū)間閉塞分區(qū)完成占用檢測;④國鐵長大山嶺隧道等低道床電阻區(qū)段作為軌道區(qū)段占用檢測設(shè)備,疊加雙軌條機(jī)車信號(hào)或交叉環(huán)線機(jī)車信號(hào);⑤城市軌道交通移動(dòng)閉塞后備運(yùn)營模式下的軌道區(qū)段占用檢測;⑥城市軌道交通車輛段/停車場的軌道區(qū)段占用檢測。

3 國內(nèi)應(yīng)用主要計(jì)軸設(shè)備技術(shù)特點(diǎn)

在國內(nèi)鐵路和城市軌道交通項(xiàng)目正在運(yùn)用的計(jì)軸設(shè)備,主要來自于進(jìn)口計(jì)軸設(shè)備和國產(chǎn)計(jì)軸設(shè)備。進(jìn)口計(jì)軸設(shè)備供應(yīng)商主要包括泰雷茲公司的AzL型、西門子公司的AzS型、奧地利福豪舍爾ACS型和提芬巴赫 TAZ型計(jì)軸設(shè)備。國產(chǎn)計(jì)軸設(shè)備應(yīng)用較多的供應(yīng)商,包括成都鐵路通信設(shè)備工廠的 JZ系列計(jì)軸設(shè)備和黑龍江瑞興科技股份有限公司的 JZJ-C2型計(jì)軸設(shè)備。各種計(jì)軸設(shè)備主要技術(shù)特點(diǎn)比較如表 2所示。

4 計(jì)軸設(shè)備在工程運(yùn)用中應(yīng)注意的問題

計(jì)軸設(shè)備經(jīng)過多年國內(nèi)外工程運(yùn)用,已具備較成熟的使用經(jīng)驗(yàn)。結(jié)合國內(nèi)軌道交通項(xiàng)目的使用經(jīng)驗(yàn),在工程運(yùn)用中應(yīng)注意以下幾方面問題。

1.計(jì)軸設(shè)備傳輸線纜特性。計(jì)軸設(shè)備包括室內(nèi)及室外設(shè)備,而兩者之間需要交換信息,因此必須重視傳輸線纜的質(zhì)量問題,由傳輸通道質(zhì)量問題引起的計(jì)軸信息傳輸錯(cuò)誤,在相當(dāng)多的工程中成為制約計(jì)軸設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)用的關(guān)鍵因素。在國內(nèi)國鐵及城市軌道交通項(xiàng)目中都曾出現(xiàn)因計(jì)軸電纜接續(xù)處施工工藝差、電纜屏蔽接地不達(dá)標(biāo)、計(jì)軸電纜工作線對(duì)電阻不平衡和計(jì)軸電纜雜音高等,造成計(jì)軸傳輸通道誤碼率較高,影響計(jì)軸設(shè)備可用性的情況。為此,在實(shí)際工程中必須采用計(jì)軸專用電纜,并按照鐵路相應(yīng)規(guī)范驗(yàn)收,以確保傳輸線路在工程運(yùn)用中質(zhì)量穩(wěn)定。在有條件的工程或繁忙干線上,為進(jìn)一步提高傳輸線路的質(zhì)量和抗干擾能力,宜考慮采用抗干擾性能更好的鋁護(hù)套內(nèi)屏蔽鐵路數(shù)字信號(hào)電纜。

2.完善計(jì)軸設(shè)備使用管理辦法。計(jì)軸設(shè)備使用的效果在一定程度上受相應(yīng)使用管理辦法影響,使用管理辦法的完善可有效保證設(shè)備運(yùn)用水平,保證系統(tǒng)使用安全。國鐵以往在計(jì)軸分割點(diǎn)自動(dòng)閉塞項(xiàng)目應(yīng)用中曾出現(xiàn)過因計(jì)軸設(shè)備故障情況下的降級(jí)操作方式過于繁雜,造成運(yùn)輸部門使用不方便,甚至最終因此停止計(jì)軸設(shè)備使用的情況。部分計(jì)軸設(shè)備在城市軌道交通項(xiàng)目 CBTC后備系統(tǒng)應(yīng)用中,也曾出現(xiàn)過因使用管理辦法過分簡化計(jì)軸設(shè)備復(fù)零方式,造成初期運(yùn)營中出現(xiàn)安全事故的情況。在計(jì)軸設(shè)備使用管理辦法的制定和完善過程中,應(yīng)充分聽取運(yùn)輸部門意見,注重以往工程中的計(jì)軸設(shè)備使用經(jīng)驗(yàn),以便計(jì)軸設(shè)備在工程中的長期穩(wěn)定運(yùn)用。

3.規(guī)范施工及維修工作,避免人為干擾。國外計(jì)軸設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)用有著相應(yīng)完善的一系列施工及維護(hù)管理辦法做保證,如工務(wù)施工時(shí)嚴(yán)格規(guī)定小車不得經(jīng)過計(jì)軸安裝側(cè)鋼軌。目前,國內(nèi)電務(wù)運(yùn)營維護(hù)部門已注意到人為因素對(duì)設(shè)備使用產(chǎn)生的干擾,如工務(wù)施工損壞、信號(hào)施工不規(guī)范等,國鐵在既有線路改造施工時(shí)也加強(qiáng)了對(duì)既有設(shè)備的保護(hù)措施,對(duì)計(jì)軸系統(tǒng)設(shè)備施工工藝也提出了明確要求,但在部分城市軌道交通項(xiàng)目中仍存在維護(hù)管理要求較簡單的情況,計(jì)軸設(shè)備的監(jiān)測和自診斷要求也有必要進(jìn)一步加強(qiáng)。進(jìn)一步規(guī)范施工及維修工作對(duì)計(jì)軸設(shè)備運(yùn)用仍具有重要意義。

5 結(jié)束語

計(jì)軸設(shè)備以其特有的優(yōu)勢(shì)在未來軌道交通領(lǐng)域有著廣泛的運(yùn)用前景。隨著應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展和完善,計(jì)軸設(shè)備除在特定區(qū)域及工程條件下完成軌道區(qū)段占用檢測功能外,還將在更多信號(hào)工程應(yīng)用中提供解決方案。關(guān)注計(jì)軸設(shè)備工程應(yīng)用情況及使用中的問題,將為后續(xù)工程提供更多的參考和幫助。

[1] 黃忠禮,胡樹宣.借鑒國外技術(shù)研發(fā)國產(chǎn)計(jì)軸設(shè)備[J].鐵路通信信號(hào)工程技術(shù),2009,(1).

[2] 魏艷.區(qū)間信號(hào)自動(dòng)控制[R].西南交通大學(xué),2006.

(責(zé)任編輯:溫志紅)