某地铁线路一期工程计轴系统故障研究

史坤

（天津轨道交通运营集团有限公司，天津 300000）

1 前言

某地铁线路一期工程2016 年开通，正线与地下停车场使用TAZ II /S295 型计轴设备用于检测轨道占用情况，车辆段采用50Hz 轨道电路。本文针对正线及地下停车场计轴系统故障及处理方法进行研究。

1.1 TAZ II /S295 型计轴设备原理简介

TAZ II/S295 型计轴设备分为室内外两个主体部分：室外车轮传感器及室内计轴主机。车轮传感器采用单体全铸封装设计，体积小，是室外唯一的电子设备，采用单侧安装于钢轨内侧方式，安装灵活简便。

计轴主机完成室外车轮传感器传输来的车轴脉冲信号处理，通过轴数统计、方向判别输出控制区段的状态（空闲、占用），具备与联锁设备的干接口，与其他监测系统的数据接口功能，室内主机各计轴区段子系统采用模块化配置，各区段故障不影响其他区段的正常工作。

计轴系统的工作原理是基于对所监视的轨道区段两端计轴点驶入和驶出轮轴数的比较结果，以此确定该区段的占用或空闲状态。计轴系统完成了列车驶入/驶出的车轮轮轴数的计数比较、方向判别、轨道区段状态（空闲、占用）条件的输出。另外，TAZ II/S295 型计轴系统自带可选独立的计轴监测子系统，计轴监测子系统独立工作于主系统，监测子系统故障不影响主系统的正常工作，而且计轴监测子系统提供有外部监测系统的接口。

1.2 计轴设备故障情况不完全统计

计轴故障指单个轨道区段、多个轨道区段或整个联锁集中区轨道区段异常占用。某地铁线路绝大多数计轴故障为单个或者连续两个轨道区段异常占用。

2 计轴故障原因深入分析及处理

2.1 连续2 个区段计轴故障分析处理

计轴故障均是列车驶过某个或者两个区段后，该区段发生计轴故障。

连续两个区段计轴故障原因分析，通过查看计轴CPU 板卡日志，故障原因为两个区段中间磁头计数不正常，正常情况下，计轴磁头记录通过列车轴数为24（6节编组车），故障时刻日志显示中间计轴点轴数为25，当轴数为25 时，受到干扰，导致相邻共用该磁头的两个区段发生故障。

如某站G602、G604 计轴故障。15∶06 接报G602、G604车过后显示棕光带，现场查看为G602、G604 计轴ARB（棕光带），经车控室预复位趟扫后恢复。通过查找计轴监测记录得知，车辆驶入区段G602 为正常的24 轴，但是进入区段G604 的轴数为25 轴，证明经过JZ36 的轴数为25 轴，导致G602 计负轴，G604 在车辆完全驶出后遗留1轴，两个区段在车辆过后依然占用。夜间停运后，下路轨检查，测量车轮传感器的各项数据，JZ36 的空闲电压：SI为6.06V,SII 为5.64V；占用电压：SI 为9.29V，SII 为9.30V；感应高度：SI 为44mm，SII 为43.5mm；安装高度：46mm。空闲电压范围：4.79 ≤V ≤8.31；占用电压范围：8.39 ≤V ≤9.96，SI、SII 范围为43.5mm（±0.5mm），安装高度范围：37mm ≤X ≤47mm。通过以上数据，排除了车轮传感器本身的问题，但是，通过监测记录发现，有金属划过了JZ36 的感应范围，区段G604 才会计25 轴，G602 计负轴，车走出G604 后遗留1 轴，导致两个区段都未正常出清；之后检查室内外线缆，并无发现问题，轨道继电器正常吸起、落下。

由于计轴磁头采用感应金属的方法感应轮对，并非切割磁感线式检测轮对，所以计轴磁头本身极为灵敏，只要是有金属出现在磁头感应范围内，都会被磁头感应并造成故障。我们曾经针对室外干扰进行试验，将极细的铁丝，3mm 的小螺丝，铁屑，放在该磁头上，室内均出现了计轴占用情况。针对此种情况，通过组织开展人员培训工作，提高检修质量，加强对计轴磁头周围金属杂物，如铁丝、铁屑、小铁片等的清理，优化室外磁头工作环境，减少列车通过时，隧道风卷起微小金属物造成计轴干扰的可能性，降低故障率。

2.2 单区段计轴故障分析处理

针对单个区段计轴故障，对可能造成单个区段计轴故障的原因进行排查分析。计轴初始信号由室外车轮传感器采集、经电缆盒分线柜后传递至室内放大板，放大板处理放大信号后传递至计轴板，计轴板计算轴数后传递至输出板，输出板将最终信号传递至联锁接口继电器。

排查故障区段各处线缆连接紧固无异常。分析计轴监测日志，以某站G205 计轴故障为例，计轴日志显示“G205 软件空闲（JZ23）”“G205 计轴板空闲”，说明，放大板正确地将室外信号放大并传递给计轴板，计轴板完成正确计算轴数并出清，因而得出结论“G205计轴板空闲”，计轴板给出信号至输出板后，正常情况下，应有“G205 硬件空闲”来表示输出板输出空闲信号，实际无“硬件空闲”日志记录。监测日志说明输出板出现异常，如图1。

图1 计轴检测日志

对比故障时刻计轴室内各板卡状态发现输出板指示灯位置显示异常。通过以上故障分析，我们基本将单个区段计轴故障锁定在计轴输出板本身，为了更加确认输出板故障，采用控制变量法进行故障复现：某次故障后，我们将换下的输出板与从未发生过故障的某区段输出板进行调换，其他室内外任何条件不变，结果3 天后故障输出板在调换后的区段再次故障，印证了输出板的问题。

针对输出板本质安全状况，后期组织对此种全继电器式输出板进行了更换，更换为电子与继电器结合式输出板。

2.3 计轴输出板故障深入分析

TAZ II/S295 型计轴系统输出板型号为WST8021，内部由12 个小型继电器构成双通道计数单元，组成“故障-安全”逻辑电路。确认输出板故障后，我们将故障输出板进行彻底测试分析。检查外观面板、端口、底板、按钮均正常。使用万用表对端口触针与内部电路进行通路测量，触针与电路全部对应导通，端口阻值为零，测量结果正常。使用万用表对SET 与RESET 进行电气测量，能够正常导通与短路，测量结果正常。使用万用表测量10 支电阻，阻值与标称相近，测量结果正常。使用万用表对12 支继电器H-463-1176 进行常闭、常开触点接点电阻进行测量，其中有个别触点接触电阻阻值偏大，（此继电器暂无接点电阻标准），测量结果发现异常。对板卡上6 支电容进行测量，测量结果正常。对继电器进行开壳检查，发现继电器接触电阻增大的接点，均有不同程度变黑现象。实测线圈电阻在750 ～790Ω（符合标准），实测继电器（线圈电阻768Ω）最小励磁电压为15V，最小励磁电流为0.019A。继电器（H-463-1176）接触电阻大于1Ω（数字电桥测量数据）的接点，均伴有不同程度变黑现象，且每次测量的阻值不同。测量继电器正常接点接触电阻在20 ～50mΩ（数字电桥测量数据），每次测量的阻值较稳定。

以上测试可以得出结论，该型号继电器接点材质是银氧化隔（合金+0.2--10μm Au），根据信号继电器维修经验氧化物的产生根据湿度不同在3 ～12 个月的时间（使用越频繁产生氧化物越少，接点接触摩擦可以减少氧化物），通过电子显微镜观察此继电器黑色物质集中在接点前端。继电器接点变黑，（氧化物）初步判断是由于大气中的硫化物和银发生反应，生成硫化银，且高温条件，会加速硫化，在测试中发现一组接点接触电阻偶发增大现象，节点再次接通，电阻减小，发生此现象的原因，判断与接点氧化有关，继电器接通—断开，氧化微粒脱落或产生位移造成每次接通阻值不一样。通过以上测试分析，初步判断继电器（H-463-1176）接点氧化造成继电器接点接触电阻增大，接点接触电阻增大是造成输出板故障的主要原因。针对输出板本质安全状况，后期组织对此种全继电器式输出板进行了更换，更换为电子与继电器结合式输出板，基本杜绝了输出板的故障。

3 结语

计轴系统作为地铁信号系统中设备台套数较大的重要基础性设备，一旦发生故障或故障率居高不下，将大大影响地铁运行效率，提高运营成本。本文通过对计轴系统故障的分析，明确了故障原因及处理方法，提高了计轴系统可靠性，同时，也为同行业计轴系统的检修维护、故障处理提供了思路。