微機(jī)計(jì)軸在城市軌道交通中的應(yīng)用

張明珠

（重慶鐵路運(yùn)輸高級(jí)技工學(xué)校，重慶 400037）

一、概述

根據(jù)軌道交通的特性，從廣義上講，車輛運(yùn)行在導(dǎo)軌上的交通都應(yīng)稱之為軌道交通。但是，在軌道交通發(fā)展的歷史進(jìn)程中，人們又把鐵路運(yùn)輸稱之為大鐵路，與軌道交通區(qū)別開來。[1]城市軌道交通主要為解決城市交通擁擠而產(chǎn)生，其本身站多線路短，軌道電路在其并不適用。

長久以來，列車運(yùn)行控制中依靠軌道電路監(jiān)測(cè)列車位置，并向列車傳遞信息。軌道電路以絕緣節(jié)將整條線路劃分成區(qū)段，須向鋼軌送電，以確定列車位置傳遞信息。因此，軌道電路在國內(nèi)鐵路上應(yīng)用廣泛。

二十世紀(jì)初，歐洲誕生了微機(jī)計(jì)軸設(shè)備。國產(chǎn)計(jì)軸設(shè)備的研究開始于上世紀(jì)50年代，從分立元件、到集成電路、微處理器，歷經(jīng)幾代，水平明顯提高。它因以下優(yōu)點(diǎn)，在國內(nèi)城市軌道交通中應(yīng)用廣泛：

1.不需要絕緣節(jié)；

2.對(duì)軌道電路長度幾乎無要求；

3.受環(huán)境影響小；

4.對(duì)電氣化區(qū)段牽引回流無影響。

現(xiàn)以西門子公司Azs 350U 型計(jì)軸設(shè)備為例，探討其原理及應(yīng)用。

二、Azs 350U 型計(jì)軸設(shè)備的構(gòu)成及工作原理

Azs 350U 型計(jì)軸系統(tǒng)分為主要分為室外設(shè)備和室內(nèi)設(shè)備。室外部分總體稱為ZP43 計(jì)軸點(diǎn)，室內(nèi)部分總體稱為計(jì)軸主機(jī)機(jī)柜。

西門子Azs350U型微機(jī)計(jì)軸系統(tǒng)采用SIMIC安全型計(jì)算機(jī)為控制核心，配備完善的配套電路構(gòu)成其運(yùn)算單元，每個(gè)運(yùn)算單元可以直接連接5個(gè)西門子ZP43V 型計(jì)軸點(diǎn)設(shè)備，同時(shí)具備檢查2個(gè)軌道區(qū)段的能力，并且通過多個(gè)運(yùn)算單元的有機(jī)組合來構(gòu)成一個(gè)整體系統(tǒng)，用以檢查不同規(guī)模形式的站場(chǎng)和區(qū)間軌道的空閑與占用狀態(tài)。

計(jì)軸運(yùn)算單元由兩個(gè)配置相同的獨(dú)立的微機(jī)組成，只有在兩個(gè)計(jì)算機(jī)一致時(shí)，才允許將一個(gè)輸出給程序控制電路，由此可以避免輸出錯(cuò)誤的信息運(yùn)算單元對(duì)該信號(hào)進(jìn)行處理，識(shí)別輪對(duì)、判斷輪對(duì)運(yùn)行方向，對(duì)內(nèi)部存儲(chǔ)器的軸數(shù)信息做相應(yīng)的修改，并以此判斷相應(yīng)軌道區(qū)段的空閑/占用狀態(tài)，判斷的結(jié)果經(jīng)繼電器輸出。正常工作時(shí)，信號(hào)發(fā)生器將其產(chǎn)生的43 kHz 的正弦信號(hào)通過電纜發(fā)送至車輪傳感器的兩個(gè)發(fā)送線圈，帶通濾波器將從傳感器接收線圈接收的信號(hào)濾波、放大和整形處理后，將兩路信號(hào)調(diào)制成3.16 kHz、6.152kHz 的信號(hào)，然后將其耦合成一路信號(hào)傳送到計(jì)軸電纜上。

三、計(jì)軸點(diǎn)的設(shè)置

城市軌道交通的特點(diǎn)在于站間距離短，行駛速度低。較短的站間距離決定了區(qū)段的劃分不可太長，微機(jī)計(jì)軸的室外設(shè)備安裝簡便，距離控制靈活，適應(yīng)城市軌道交通的特性。

計(jì)軸點(diǎn)在設(shè)置時(shí)，需考慮軌道線路狀況，其設(shè)置方式一般有以下幾種：

(一）兩個(gè)連續(xù)區(qū)段計(jì)軸點(diǎn)設(shè)置

兩個(gè)連續(xù)的計(jì)軸點(diǎn)需設(shè)置A、B、C 三個(gè)計(jì)軸點(diǎn)，其中B 點(diǎn)為兩個(gè)區(qū)段復(fù)用計(jì)軸點(diǎn)，如圖1。

圖1

（一）一送多受計(jì)軸點(diǎn)設(shè)置

一般的一送多受以道岔區(qū)段較為常見，舉例一個(gè)單開道岔，其計(jì)軸點(diǎn)設(shè)置如下圖2。

圖2

（二）雙動(dòng)道岔區(qū)段計(jì)軸點(diǎn)設(shè)置

雙動(dòng)道岔一般在渡線設(shè)置絕緣節(jié)，將兩個(gè)尖軌劃分至不同的軌道區(qū)段，以提高線路的效率。因此，在計(jì)軸點(diǎn)的設(shè)置上，也有所不同，其中C 點(diǎn)是判斷1DG 和3DG 兩個(gè)區(qū)段的復(fù)用計(jì)軸點(diǎn)，如圖3。[2]

圖3

四、計(jì)軸點(diǎn)的養(yǎng)護(hù)與檢修

軌道電路的維護(hù)分為日常保養(yǎng)、二級(jí)保養(yǎng)、小修、中修和大修，其養(yǎng)護(hù)與檢修過程相對(duì)復(fù)雜。計(jì)軸系統(tǒng)因設(shè)備原理相對(duì)簡單，故日常養(yǎng)護(hù)與檢修主要為日常保養(yǎng)、二級(jí)保養(yǎng)和小修。

日常保養(yǎng)主要有每日進(jìn)行室內(nèi)設(shè)備狀態(tài)檢查，觀察ACE 各面板指示燈應(yīng)正常；每周進(jìn)行室內(nèi)設(shè)備衛(wèi)生清掃。二級(jí)保養(yǎng)根據(jù)地面站和地下站的不同，保養(yǎng)周期也不相同。小修則每年進(jìn)行一次。

五、結(jié)語

微機(jī)計(jì)軸的使用與車地間的雙向通信密不可分，其與無線車地通信設(shè)備相結(jié)合，才能保障列車的安全行駛。城市軌道交通一般采用較為先進(jìn)的無線自由波通信、漏泄波導(dǎo)管或漏泄同軸電纜方式進(jìn)行車地通信，結(jié)合車載定位方式，再輔以微機(jī)計(jì)軸監(jiān)測(cè)列車位置。隨著城軌系統(tǒng)的不斷發(fā)展，國內(nèi)已有多家公司研發(fā)了計(jì)軸設(shè)備，希望隨著微電子設(shè)備的發(fā)展，我國也能具備更加先進(jìn)的微機(jī)計(jì)軸裝置，為軌道交通專業(yè)的發(fā)展增光添彩。