城市地铁计轴系统常见故障分析与处理

陈利科

【摘 要】城市地铁分路不良是困扰行车及电务部门多年的难题。地铁科技部门从未间断过对城市地铁分路不良的研究，如调整现有城市地铁的发送电压，或采用电子高压脉冲城市地铁等。但这些方向的研究至今没有得到既安全可靠又实用经济的解决方案。只有脱离现有城市地铁，采用计轴方式，才可以彻底解决城市地铁分路不良的问题。

【关键词】城市地铁；计轴系统；故障

1引言

我国研究计轴是从二十世纪五十年代末开始，从分立元件到集成电路，直到微处理器。历经几代，水平已明显提高。但由于高可靠性的要求，真正上道使用是从近些年才开始的。从传感器的信息采集到电子电路的比较判别，中间要经过信息传输和电子电路处理等多个环节。尤其是在传感器技术方面，经过的车轮多、速度快，且原始信息具有不可重复性，要可靠地采集到车轮信息，并具备较高的抗干扰性能更是技术上的难点。由于受到国内元器件水平的限制及试验和测试条件的制约，使得该项研究工作几度停滞。计轴站内轨道区段检查设备自 1999 年 2 月开通投入运用以来，运用情况基本良好。受到现场车务和电务部门的欢迎。我国的计轴设备已进入了实际运用阶段，试验区段多年的统计数据证实，正确计轴数大于 1×106轴；平均无故障工作时间，在每昼夜 5000-10000 轴的区段为 100 天；在每昼夜 5000 轴以下的区段为 200 天。因此我国的计轴技术已具备进一步扩大应用的可能。

2故障分级与故障处理流程

2.1 故障分级

計轴设备按照故障对系统的影响，将设备故障分为三级：（1）一级故障：涉及到行车安全的；（2）二级故障：影响行车或设备正常工作的；（3）三级故障：电气特性超标、±1干扰轴容错。计轴系统的故障分级对确保地铁行车安全、提高计轴设备运行以及维护水平有着重要的意义。按照故障对系统的影响、重要性大小进行科学合理的分级。设备只要发生故障，总有相应的告警信息与之对应，这些告警信息可以单个出现，也可以多个同时出现。故障同时出现时，系统就会通过判断故障的级别，从高到低进行故障的显示和处理。

2.2 故障处理流程

计轴系统具有故障自检测功能，所有检测出的故障均给出相应的故障提示码，同时可以将故障信息上传至信号微机监测系统或计轴维护管理系统。（1）故障判断：当计轴系统发生故障时，相应电路随即会将故障检测出来，单片机会将故障指示灯红灯点亮，并且会将故障类型及故障原因通过面板上的故障状态指示灯显示组合显示出来。（2）故障排查：当计轴系统发生故障时，系统自检测程序会将故障提示代码通过故障指示组合显示出来，因为显示组合数量有限，所以会将同级别和类型的故障进行了归类。一种故障提示代码一般对应多种故障原因，需要进行故障排查。其主要方法包括：（a）观察与故障代码提示的故障原因有关的单元板面板指示灯的状态；（b）对相关指标进行测量。（3）、故障确认：故障排查定位后，有些故障还需要进一步确认，根据故障的不同类型一般有如下几种方法：（a）对于单元板故障，可以通过更换备用板来观察故障是否恢复；（b）对于车轮传感器故障，可以通过测量车轮传感器的磁头电阻值及电感值进行确认。（c）对于计轴电缆故障，可通过测试环线电阻、电缆线间绝缘或对地绝缘进行确认。（4）故障处理：故障经过排查确认后，可根据指导文件对故障进行处理。（5）系统复原：故障处理完毕后，需由车站值班员确认区段空闲后，按下区段“复零”按钮恢复该区段正常使用。

3 方案实施

经对系统现有情况以及需要实现的目标进行综合分析，为实现计轴运行信息远程诊断功能，需要硬件和软件同时支持。硬件要求具备监测站机终端扩展串口（COM口），网络通道以及计轴专用连接线；软件要求具备监测系统远程控制以及计轴专用诊断软件。

（1）确定通信协议并在监测站机终端扩展串口。经查阅AzLM型计轴系统产品说明书，该系统对外连接口使用RS-232串口协议，具有实时性强、安全性高的特点，符合信号系统设备连接安全要求的相关技术规范。为此对微机监测站机终端增加1块PCI转COM-RS-232转换卡，扩展所需要的串口。

（2）网络通道。安康电务段已有的信号微机监测系统，实现了段、车间、车站的全网覆盖，满足技术要求。

（3）计轴专用连接线。通过比对计轴系统CPU板的连接口，找到了国内的同类替换产品，经端对端短路测试以及模拟试验，制成了功能完全一致的仿制线，替代了进口原装产品。

（4）监测系统远程控制软件。从功能、安全性、操作方便程度、稳定可靠等方面，对多种远程控制软件进行综合比较，并在信号微机监测系统仿真网上进行仿真测试，确定使用Dame Ware远程控制软件，其安全性高、使用方便、稳定高效的特点，完全可以用于维护终端对各站信号监测站机远程控制及数据传输。

（5）计轴专用诊断软件。在监测站机上安装3.0版GDI诊断软件（安装前，用最新病毒库的多种杀毒软件对该软件进行病毒检测，无任何异常），确保该软件安装后对信号微机监测软件没有任何影响，微机监测系统能兼容运行。

以上5 个步骤分步实施后，各微机监测站机与计轴系统通信正常，远程维护终端、段指挥中心分析终端可通过微机监测网络，实现对各站计轴系统的运行情况远程诊断、分析，系统功能达到了预期的目标，系统运行稳定可靠，使用正常，功能完善。

4 遗留问题及下一步改进

（1）专用诊断软件目前为纯英文版，采集的诊断数据也是纯英文，维护人员不易分析调看，下一步要将专用软件进行汉化，提高该系统人机界面的易用性。

（2）进一步对计轴系统内部的协议深入分析，绕开专用的诊断软件，与信号微机监测系统进行深度结合，对微机监测系统进行改进；增加计轴监测模块，对计轴系统的CPU板模拟发送控制指令，实时接收系统运行的各种信息，实现信号微机监测对计轴的深度监测，进一步提高系统易用性，降低对维护人员的个体技术要求。

结束语：

综上所述，计轴设备作为安全设备，其能否安全可靠地工作，是设计时首先考虑的一个最基本、最重要的问题。在一系列保证计轴设备的可靠性及安全性的措施当中，对设备进行故障闭环检测和故障处理设计是一项重要措施，这样可以对设备的运行状态和故障状态进行充分的了解，对保证设备的安全性可靠性、提高设备的可维护性和缩短故障维修时间都具有较大的实际意义。

参考文献：

[1]胡永生.轨道电路分路不良整治方案研究[J].铁道通信信号.2008，44（5）：24-26.

[2]刘洁.轨道电路分路不良分析[J].河北能源职业技术学院学报.2005，9（3）：76-77.

（作者单位：成都地铁运营有限公司）