TAZⅡ／S295計(jì)軸系統(tǒng)在廣州環(huán)島新型有軌電車試驗(yàn)段的應(yīng)用

焦偵豐

根據(jù)我國相關(guān)政策，要積極發(fā)展多種形式的大容量公共交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，提高線網(wǎng)密度和站點(diǎn)覆蓋率，構(gòu)建安全可靠、方便快捷、經(jīng)濟(jì)適用的公共交通系統(tǒng)。根據(jù)不同城市規(guī)模和特點(diǎn)，制定差別化的軌道交通發(fā)展目標(biāo)，有序推進(jìn)輕軌、地鐵、有軌電車等城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。與傳統(tǒng)的老式有軌電車相比，經(jīng)過大量科技化改造后的新型現(xiàn)代有軌電車，不但具有容量大、方便快捷、低碳環(huán)保、乘座舒適等特點(diǎn)，還具有較低的建設(shè)成本，以及較短的建設(shè)工期，正逐步成為一線城市的城鄉(xiāng)結(jié)合部大容量交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的主要形式，也成為我國二、三線城市交通運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)。目前，北京、上海、廣州、深圳、南京、珠海、大連、成都、蘇州、寧波等多個(gè)城市，已相繼開通或正在建設(shè)新型的現(xiàn)代有軌電車。

1 新型有軌電車試驗(yàn)段概況

海珠區(qū)位于廣州市中部，由珠江水系廣州河段前后航道所環(huán)繞。海珠區(qū)環(huán)島新型有軌電車位于海珠區(qū)環(huán)島路和新港東路上，途徑海珠區(qū)商貿(mào)旅游景觀岸線、高尚住宅生活岸線、科技產(chǎn)業(yè)工作岸線等。這條線路對(duì)解決琶洲區(qū)域，特別是臨江地區(qū)的出行問題，及配合琶洲CBD城區(qū)規(guī)劃、支持會(huì)展區(qū)和總部經(jīng)濟(jì)區(qū)的建設(shè)和發(fā)展將有重大意義。

試驗(yàn)段為海珠區(qū)環(huán)島新型有軌電車的一部分，位于其東北端。線路始于萬勝圍，止于廣州塔，線路全長約7．8km；共設(shè)置11座車站，均為地面站，平均站間距0．725km；其中最小站間距476m，最大站間距904m；設(shè)置停車場1處，調(diào)度中心1處 （位于停車場內(nèi)）。

2 計(jì)軸系統(tǒng)在有軌電車項(xiàng)目中發(fā)揮的作用

TAZⅡ／S295計(jì)軸系統(tǒng)基于列車輪緣探測原理，具有安裝調(diào)試和維護(hù)簡單、探測范圍小，受外界干擾機(jī)率小、按區(qū)段模塊化設(shè)計(jì)等一系列特點(diǎn)，先后服務(wù)于廣州、深圳、武漢、北京、南京、杭州等多個(gè)區(qū)域的城市軌道交通建設(shè)。

服務(wù)于海珠區(qū)環(huán)島新型有軌電車試驗(yàn)段的TAZⅡ／S295計(jì)軸系統(tǒng)，主要設(shè)在道岔區(qū)段。其中：正線39個(gè)計(jì)軸點(diǎn)，18個(gè)計(jì)軸區(qū)段；停車場設(shè)7個(gè)計(jì)軸點(diǎn)，7個(gè)計(jì)軸區(qū)段，為列車在道岔區(qū)段的安全通行提供了有力保障。

此外，還在培訓(xùn)中心設(shè)置了2個(gè)計(jì)軸點(diǎn)，1個(gè)計(jì)軸區(qū)段，為提高有軌電車信號(hào)、運(yùn)營人員的崗位業(yè)務(wù)水平、增強(qiáng)一線人員的技術(shù)素質(zhì)和整體技能發(fā)揮了重要作用。

2．1 計(jì)軸軌旁設(shè)備

2．1．1 安裝方案

與鐵路、地鐵、輕軌等采用傳統(tǒng)的 “工”形鋼軌不同，有軌電車多采用槽形軌。在完美解決了線路平交問題，最大限度方便社會(huì)車輛通行舒適性的同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)了耐磨防脫的一體化設(shè)計(jì)。

海珠區(qū)環(huán)島新型有軌電車正線及輔助線采用60R2槽型軌，鋼軌材質(zhì)為U75V。有軌電車在軌道上行駛時(shí)，車輛輪緣是沿著槽形鋼軌移動(dòng)，以達(dá)到車輛的導(dǎo)向和防脫目的。

TAZⅡ／S295計(jì)軸系統(tǒng)軌旁設(shè)備包括車輪傳感器和電纜終端盒。其中，車輪傳感器在安裝時(shí)要對(duì)其位置做適應(yīng)性調(diào)整。如圖1所示，海珠區(qū)有軌電車項(xiàng)目在安裝車輪傳感器時(shí)，參照了國外的應(yīng)用方式，即切除了約300mm槽體，并進(jìn)行了倒角設(shè)計(jì)，不但有效防止了車輪輪緣與未切除部分的槽體發(fā)生沖突的可能，也保證了有軌電車在行駛過程中的乘座舒適性。

圖1 傳感器安裝示意圖

此外，車輪傳感器還采用埋地式終端盒。室內(nèi)電纜直接在埋地式終端盒內(nèi)與車輪傳感器構(gòu)成電氣連接，無其他轉(zhuǎn)接設(shè)備，從而保證了線路的整體景觀效果。在埋地式終端盒內(nèi)部，還設(shè)有一個(gè)連接室內(nèi)外電纜的小盒子，采用復(fù)盒材料密封設(shè)計(jì)，電纜出入口也進(jìn)行了防水設(shè)計(jì)，使盒子整體防水、防塵等級(jí)為IP67。即使由于惡劣天氣而發(fā)生短時(shí)浸水，也不會(huì)影響設(shè)備的正常工作。

2．1．2 排水方案

廣州地處南亞熱帶，春夏季雷雨臺(tái)風(fēng)頻繁，雨量充沛，而包括計(jì)軸系統(tǒng)在內(nèi)的軌道交通信號(hào)設(shè)備，大部分位于室外軌行區(qū)，因此，對(duì)線路進(jìn)行合理的排水設(shè)計(jì)，盡可能減小降水對(duì)設(shè)備的影響顯得尤其重要。下面以正線排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例，介紹海珠區(qū)有軌電車計(jì)軸軌旁排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。

如圖2所示，在鋼軌底部布置排水管道，并接至轉(zhuǎn)轍機(jī)的基坑，將轉(zhuǎn)轍機(jī)的基坑與有軌電車線路的綜合排水系統(tǒng)相連。這樣，發(fā)生降水時(shí)，雨水從車輪傳感器的安裝位置，直接匯集在轉(zhuǎn)轍機(jī)基坑，然后通過有軌電車線路的排水系統(tǒng)排走，就不會(huì)在計(jì)軸設(shè)備傳感器的安裝位置形成積水。

圖2 計(jì)軸軌旁設(shè)備排水設(shè)計(jì)示意圖

2．2 計(jì)軸系統(tǒng)主機(jī)設(shè)計(jì)

新型有軌電車計(jì)軸系統(tǒng)將計(jì)軸防雷部分、冗余電源部分、主設(shè)備部分和監(jiān)測診斷部分安裝于同一個(gè)計(jì)軸機(jī)柜，有效節(jié)約了信號(hào)系統(tǒng)整體空間。

計(jì)軸系統(tǒng)的防雷設(shè)備包括電源防雷和計(jì)軸通道防雷。試驗(yàn)段計(jì)軸主機(jī)將電源和計(jì)軸通道防雷保安器，安裝于機(jī)柜背面的安裝板上，打開機(jī)柜后門和安裝板，即可方便地進(jìn)行設(shè)備維護(hù)。此外，還配置了 “1＋1”的冗余電源，當(dāng)任一塊電源模塊故障或維護(hù)時(shí)，都不會(huì)影響計(jì)軸系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2．3 計(jì)軸系統(tǒng)復(fù)位

2．3．1 復(fù)位方式

1．直接復(fù)位：在設(shè)備無故障且車輪傳感器上方輪緣探測范圍內(nèi)無金屬干擾物時(shí)，執(zhí)行復(fù)位操作后，可使計(jì)軸系統(tǒng)立即輸出區(qū)段空閑狀態(tài)。

2．預(yù)復(fù)位：當(dāng)采用預(yù)復(fù)位方式執(zhí)行復(fù)位操作時(shí)，計(jì)軸區(qū)段軸數(shù)被清零，但仍處于占用狀態(tài)。只有當(dāng)下一次計(jì)軸過程中，計(jì)入和計(jì)出軸數(shù)相等時(shí)，才能給出區(qū)段空閑狀態(tài)，從而保障列車運(yùn)行安全。

3．條件復(fù)位：復(fù)位操作之前，若計(jì)軸區(qū)段記錄的最后一軸是計(jì)出 （區(qū)段軸數(shù)是遞減）時(shí)，執(zhí)行復(fù)位操作，將立即輸出空閑狀態(tài)；若計(jì)軸區(qū)段記錄的最后一軸是計(jì)入 （區(qū)段軸數(shù)是遞增），則執(zhí)行復(fù)位操作后，計(jì)軸區(qū)段的軸數(shù)不會(huì)清零，也不會(huì)輸出空閑狀態(tài)。其他情況下，執(zhí)行復(fù)位操作后，計(jì)軸系統(tǒng)將立即輸出空閑狀態(tài)。

考慮到計(jì)軸復(fù)位操作的安全性，本試驗(yàn)段采用預(yù)復(fù)位。安全完整度等級(jí)達(dá)到SIL4級(jí)。

2．3．2 復(fù)位原理

如圖3所示，當(dāng)通過外部的繼電器接點(diǎn)或按鈕，把計(jì)軸機(jī)柜內(nèi)部的24V電源加到繼電器ACR1．1和ACR1．2的線圈上，則繼電器ACR1．1和ACR1．2將勵(lì)磁吸起，計(jì)軸內(nèi)部將執(zhí)行復(fù)位操作。在ACR1．1和ACR1．2吸起時(shí)間保證不低于2s的情況下，計(jì)軸系統(tǒng)內(nèi)部將完成復(fù)位操作。

圖3 計(jì)軸系統(tǒng)復(fù)位原理

由于海珠區(qū)環(huán)島新型有軌電車采取中心調(diào)試的行車方式，所以計(jì)軸系統(tǒng)也采用了在中心進(jìn)行復(fù)位操作。當(dāng)計(jì)軸區(qū)段因干擾等原因需要復(fù)位時(shí)，由中心的調(diào)度員通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊調(diào)度中心計(jì)算機(jī)屏幕上的軟按鈕執(zhí)行復(fù)位操作，并通過傳輸系統(tǒng)，將計(jì)軸復(fù)位指令輸送至現(xiàn)場的控制電路，由現(xiàn)場的控制電路控制復(fù)位繼電器FLJ吸起?，F(xiàn)場的復(fù)零繼電器FLJ安裝于道岔控制柜內(nèi)。

如圖4所示的計(jì)軸復(fù)位電路，當(dāng)FLJ吸起時(shí)，計(jì)軸系統(tǒng)內(nèi)部的ACR1．1和ACR1．2繼電器的線圈上將同時(shí)被加上24V電源。這時(shí)，ACR1．1和ACR1．2將同時(shí)吸起，計(jì)軸系統(tǒng)將執(zhí)行計(jì)軸復(fù)位操作。

如果由于中心調(diào)度系統(tǒng)至現(xiàn)場的傳輸鏈路出現(xiàn)故障，導(dǎo)致計(jì)軸系統(tǒng)不能正常復(fù)位時(shí)，可在車站的計(jì)軸機(jī)柜上執(zhí)行計(jì)軸系統(tǒng)復(fù)位操作。

2．4 計(jì)軸監(jiān)測診斷系統(tǒng)

圖4 計(jì)軸系統(tǒng)復(fù)位電路

TAZⅡ／S295計(jì)軸系統(tǒng)的監(jiān)測診斷系統(tǒng)，能夠向微機(jī)監(jiān)測等外部設(shè)備輸出計(jì)軸系統(tǒng)的工作狀態(tài)和運(yùn)行數(shù)據(jù)，有利于設(shè)備的故障診斷。其中，輸出的運(yùn)行數(shù)據(jù)包括但不限于計(jì)軸區(qū)段的空閑／占用狀態(tài)、計(jì)軸設(shè)備的復(fù)位記錄、車輛通過計(jì)軸區(qū)段時(shí)的軸數(shù)。同時(shí)，通過現(xiàn)場配置的計(jì)軸系統(tǒng)監(jiān)測維護(hù)終端設(shè)備，既能清晰看到設(shè)備的工作狀態(tài)和運(yùn)行數(shù)據(jù)，也可以在本地對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行查找、統(tǒng)計(jì)、回放等操作。

計(jì)軸系統(tǒng)監(jiān)測維護(hù)終端，通過冗余通信通道把設(shè)備的各種運(yùn)行數(shù)據(jù)發(fā)送到其他信號(hào)設(shè)備，運(yùn)營人員可對(duì)其執(zhí)行更進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理。

3 結(jié)束語

設(shè)備安裝完成之后，對(duì)計(jì)軸系統(tǒng)的現(xiàn)場運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行了測試和觀察。通過現(xiàn)場的測試數(shù)據(jù)可以看出列車通過時(shí)，計(jì)軸系統(tǒng)探測到的列車輪軸信號(hào)干凈、穩(wěn)定，完全滿足計(jì)軸設(shè)備的工作要求。這表明TAZⅡ／S295計(jì)軸系統(tǒng)完全適應(yīng)廣州海珠區(qū)新型有軌電車的現(xiàn)場環(huán)境，工作穩(wěn)定、可靠。海珠區(qū)新型有軌電車于2014年12月31日開始載客運(yùn)行。

目前為止，廣州海珠區(qū)環(huán)島新型有軌電車計(jì)軸系統(tǒng)工作穩(wěn)定、可靠，無論是計(jì)軸設(shè)備的安裝方式還是復(fù)位方式等，都可以做為其他有軌電車項(xiàng)目信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的范本，具有非常重大的參考和借鑒意義；對(duì)推動(dòng)我國有軌電車建設(shè)和發(fā)展，也有十分重要的積極意義。

［1］ 中華人民共和國 ．國發(fā)〔2012〕18號(hào) ．“十二五”綜合交通運(yùn)輸體系規(guī)劃［S］．2012．

［2］ 余家材，譚伯楷，莫賢清，羅靜蘭．廣州降水天數(shù)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律［J］．廣東氣象，2009，31（6）．