城市地鐵計軸系統(tǒng)常見故障分析與處理

陳利科

【摘 要】城市地鐵分路不良是困擾行車及電務(wù)部門多年的難題。地鐵科技部門從未間斷過對城市地鐵分路不良的研究，如調(diào)整現(xiàn)有城市地鐵的發(fā)送電壓，或采用電子高壓脈沖城市地鐵等。但這些方向的研究至今沒有得到既安全可靠又實用經(jīng)濟的解決方案。只有脫離現(xiàn)有城市地鐵，采用計軸方式，才可以徹底解決城市地鐵分路不良的問題。

【關(guān)鍵詞】城市地鐵；計軸系統(tǒng)；故障

1引言

我國研究計軸是從二十世紀(jì)五十年代末開始，從分立元件到集成電路，直到微處理器。歷經(jīng)幾代，水平已明顯提高。但由于高可靠性的要求，真正上道使用是從近些年才開始的。從傳感器的信息采集到電子電路的比較判別，中間要經(jīng)過信息傳輸和電子電路處理等多個環(huán)節(jié)。尤其是在傳感器技術(shù)方面，經(jīng)過的車輪多、速度快，且原始信息具有不可重復(fù)性，要可靠地采集到車輪信息，并具備較高的抗干擾性能更是技術(shù)上的難點。由于受到國內(nèi)元器件水平的限制及試驗和測試條件的制約，使得該項研究工作幾度停滯。計軸站內(nèi)軌道區(qū)段檢查設(shè)備自 1999 年 2 月開通投入運用以來，運用情況基本良好。受到現(xiàn)場車務(wù)和電務(wù)部門的歡迎。我國的計軸設(shè)備已進入了實際運用階段，試驗區(qū)段多年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)證實，正確計軸數(shù)大于 1×106軸；平均無故障工作時間，在每晝夜 5000-10000 軸的區(qū)段為 100 天；在每晝夜 5000 軸以下的區(qū)段為 200 天。因此我國的計軸技術(shù)已具備進一步擴大應(yīng)用的可能。

2故障分級與故障處理流程

2.1 故障分級

計軸設(shè)備按照故障對系統(tǒng)的影響，將設(shè)備故障分為三級：（1）一級故障：涉及到行車安全的；（2）二級故障：影響行車或設(shè)備正常工作的；（3）三級故障：電氣特性超標(biāo)、±1干擾軸容錯。計軸系統(tǒng)的故障分級對確保地鐵行車安全、提高計軸設(shè)備運行以及維護水平有著重要的意義。按照故障對系統(tǒng)的影響、重要性大小進行科學(xué)合理的分級。設(shè)備只要發(fā)生故障，總有相應(yīng)的告警信息與之對應(yīng)，這些告警信息可以單個出現(xiàn)，也可以多個同時出現(xiàn)。故障同時出現(xiàn)時，系統(tǒng)就會通過判斷故障的級別，從高到低進行故障的顯示和處理。

2.2 故障處理流程

計軸系統(tǒng)具有故障自檢測功能，所有檢測出的故障均給出相應(yīng)的故障提示碼，同時可以將故障信息上傳至信號微機監(jiān)測系統(tǒng)或計軸維護管理系統(tǒng)。（1）故障判斷：當(dāng)計軸系統(tǒng)發(fā)生故障時，相應(yīng)電路隨即會將故障檢測出來，單片機會將故障指示燈紅燈點亮，并且會將故障類型及故障原因通過面板上的故障狀態(tài)指示燈顯示組合顯示出來。（2）故障排查：當(dāng)計軸系統(tǒng)發(fā)生故障時，系統(tǒng)自檢測程序會將故障提示代碼通過故障指示組合顯示出來，因為顯示組合數(shù)量有限，所以會將同級別和類型的故障進行了歸類。一種故障提示代碼一般對應(yīng)多種故障原因，需要進行故障排查。其主要方法包括：（a）觀察與故障代碼提示的故障原因有關(guān)的單元板面板指示燈的狀態(tài)；（b）對相關(guān)指標(biāo)進行測量。（3）、故障確認(rèn)：故障排查定位后，有些故障還需要進一步確認(rèn)，根據(jù)故障的不同類型一般有如下幾種方法：（a）對于單元板故障，可以通過更換備用板來觀察故障是否恢復(fù)；（b）對于車輪傳感器故障，可以通過測量車輪傳感器的磁頭電阻值及電感值進行確認(rèn)。（c）對于計軸電纜故障，可通過測試環(huán)線電阻、電纜線間絕緣或?qū)Φ亟^緣進行確認(rèn)。（4）故障處理：故障經(jīng)過排查確認(rèn)后，可根據(jù)指導(dǎo)文件對故障進行處理。（5）系統(tǒng)復(fù)原：故障處理完畢后，需由車站值班員確認(rèn)區(qū)段空閑后，按下區(qū)段“復(fù)零”按鈕恢復(fù)該區(qū)段正常使用。

3 方案實施

經(jīng)對系統(tǒng)現(xiàn)有情況以及需要實現(xiàn)的目標(biāo)進行綜合分析，為實現(xiàn)計軸運行信息遠(yuǎn)程診斷功能，需要硬件和軟件同時支持。硬件要求具備監(jiān)測站機終端擴展串口（COM口），網(wǎng)絡(luò)通道以及計軸專用連接線；軟件要求具備監(jiān)測系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制以及計軸專用診斷軟件。

（1）確定通信協(xié)議并在監(jiān)測站機終端擴展串口。經(jīng)查閱AzLM型計軸系統(tǒng)產(chǎn)品說明書，該系統(tǒng)對外連接口使用RS-232串口協(xié)議，具有實時性強、安全性高的特點，符合信號系統(tǒng)設(shè)備連接安全要求的相關(guān)技術(shù)規(guī)范。為此對微機監(jiān)測站機終端增加1塊PCI轉(zhuǎn)COM-RS-232轉(zhuǎn)換卡，擴展所需要的串口。

（2）網(wǎng)絡(luò)通道。安康電務(wù)段已有的信號微機監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)了段、車間、車站的全網(wǎng)覆蓋，滿足技術(shù)要求。

（3）計軸專用連接線。通過比對計軸系統(tǒng)CPU板的連接口，找到了國內(nèi)的同類替換產(chǎn)品，經(jīng)端對端短路測試以及模擬試驗，制成了功能完全一致的仿制線，替代了進口原裝產(chǎn)品。

（4）監(jiān)測系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制軟件。從功能、安全性、操作方便程度、穩(wěn)定可靠等方面，對多種遠(yuǎn)程控制軟件進行綜合比較，并在信號微機監(jiān)測系統(tǒng)仿真網(wǎng)上進行仿真測試，確定使用Dame Ware遠(yuǎn)程控制軟件，其安全性高、使用方便、穩(wěn)定高效的特點，完全可以用于維護終端對各站信號監(jiān)測站機遠(yuǎn)程控制及數(shù)據(jù)傳輸。

（5）計軸專用診斷軟件。在監(jiān)測站機上安裝3.0版GDI診斷軟件（安裝前，用最新病毒庫的多種殺毒軟件對該軟件進行病毒檢測，無任何異常），確保該軟件安裝后對信號微機監(jiān)測軟件沒有任何影響，微機監(jiān)測系統(tǒng)能兼容運行。

以上5 個步驟分步實施后，各微機監(jiān)測站機與計軸系統(tǒng)通信正常，遠(yuǎn)程維護終端、段指揮中心分析終端可通過微機監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)對各站計軸系統(tǒng)的運行情況遠(yuǎn)程診斷、分析，系統(tǒng)功能達到了預(yù)期的目標(biāo)，系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，使用正常，功能完善。

4 遺留問題及下一步改進

（1）專用診斷軟件目前為純英文版，采集的診斷數(shù)據(jù)也是純英文，維護人員不易分析調(diào)看，下一步要將專用軟件進行漢化，提高該系統(tǒng)人機界面的易用性。

（2）進一步對計軸系統(tǒng)內(nèi)部的協(xié)議深入分析，繞開專用的診斷軟件，與信號微機監(jiān)測系統(tǒng)進行深度結(jié)合，對微機監(jiān)測系統(tǒng)進行改進；增加計軸監(jiān)測模塊，對計軸系統(tǒng)的CPU板模擬發(fā)送控制指令，實時接收系統(tǒng)運行的各種信息，實現(xiàn)信號微機監(jiān)測對計軸的深度監(jiān)測，進一步提高系統(tǒng)易用性，降低對維護人員的個體技術(shù)要求。

結(jié)束語：

綜上所述，計軸設(shè)備作為安全設(shè)備，其能否安全可靠地工作，是設(shè)計時首先考慮的一個最基本、最重要的問題。在一系列保證計軸設(shè)備的可靠性及安全性的措施當(dāng)中，對設(shè)備進行故障閉環(huán)檢測和故障處理設(shè)計是一項重要措施，這樣可以對設(shè)備的運行狀態(tài)和故障狀態(tài)進行充分的了解，對保證設(shè)備的安全性可靠性、提高設(shè)備的可維護性和縮短故障維修時間都具有較大的實際意義。

參考文獻：

[1]胡永生.軌道電路分路不良整治方案研究[J].鐵道通信信號.2008，44（5）：24-26.

[2]劉潔.軌道電路分路不良分析[J].河北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報.2005，9（3）：76-77.

（作者單位：成都地鐵運營有限公司）