ACS2000型计轴系统在地铁信号中的应用

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摘 要 结合北京地铁acs2000计轴系统的应用情况，深入分析ACS2000型计轴系统在工程中的应用特点，并介绍了计轴直接复位方式的应用。

【关键词】计轴 直接复位 应用

ACS2000型微机计轴系统采用双通道可编程微处理器系统组成2取2安全型运算器，检查和处理所有的安全信息。系统具有逻辑判断能力，通过不同的软件和设置，能够对多种轨道区段进行处理，适应范围广，软件和硬件都采用模块化设计，结构简单、维修方便。其设计和生产完全符合欧洲标准EN-50126（RAMS）、EN-50128、EN-50129的规范体系并具有独立的安全认证机构颁发的安全完整性水平SIL4级认证证书。北京地铁昌平线、亦庄线、7号线、8号线均选择了ACS2000型计轴系统作为列车位置检测的后备方式。

ACS2000型计轴系统对从磁头传来的轴脉冲的处理采用了故障-安全方式，并且双CPU进行独立处理；整个系统完全按故障D安全原则设计并且具有故障弱化功能：每个检测区段均由独立的计轴主机处理，不会因某个计轴主机的故障而影响到其它区段；复位方式可以选择直接复位或预复位方式；系统采用星型方式，不会因为某个传输问题而影响到其它区段；室外检测点计轴传感器直接连接室内计轴主机，检测点无需地线并且每个检测点只需一个星绞四芯组，电源和信号可在同一个四芯组内；面板LED指示简单明了，便于故障查询与定位；计轴设备故障不影响CBTC系统的安全性和效率。

ACS2000型计轴系统采用独特的轮缘传感技术，具有较高的技术水平，其可靠性较高而且占用钢轨单面，安装方式极为简便，计轴磁头传感器直接固定于钢轨的内侧（可卡式安装和打孔安装），且无需其它室外电子设备，计轴传感器直接和室内设备相连。ACS2000型计轴系统能应用于各种类型的轨道区段。

1 计轴系统构成及工作原理

1.1 计轴系统构成

计轴系统主要有室外计轴传感器设备、室内计轴主机、连接电缆和连接端子排组成。室外设备主要包括：车轮计轴传感器、计轴传感器夹具和保护管、计轴传感器电缆连接盒。

室内计轴主机设备主要包括：计轴单元（计轴板、评估板、传输板、熔丝板）、防雷单元、接口单元。

1.2 计轴系统工作原理

轨道区段的两端各有一个计轴传感器，通过这两个传感器对进出此轨道区间的所有车轮进行计数并检测车轮运行方向。计轴传感器所检测到的车轮信息通过四芯信号电缆传输到AMC（EB）板。此板负责对此信息进行处理同时负责给传感器供电，AMC（EB）板将传感器检测的车轮数据进行预分析处理后传送给ACB板，ACB板将采集到的信息进行逻辑运算、处理，并根据与其相连的EB（EIB）板的检测数据计算出相应计数轨道区段的状态是空闲、占用和还是故障，并将数据传给显示模块进行实时显示，同时输出驱动信号以表示所计数的轨道区间的状态。

为了使计轴系统在初次上电和故障修复时重起系统，ACB板设有系统复位条件输入接口，由外部的区段复位继电器接点提供条件。

计轴系统各单元功能如下：

1.2.1 AMC（EB）板

用于给计轴传感器的两个传感系统供电及检测分析其检测到的信息，并将采集到的信号通过系统母板传给ACB板。其主要优点是对由计轴传感器传回的信息状况进行判别，通过灵敏度，信号强度，信号频率等关系确定是否是信号或者是干扰信号。

1.2.2 ACB板

此板为系统的运算部分，内部由一个2取2的安全型计算机系统和相应的采集、故障-安全输出、显示等模块组成，负责处理AMC（EB）板和DIOB板传送的信号，并输出安全状态信息。 每一个ACB板可管理1～6个AMC（EB）板或传感器，可给出一个区间状态表示，每个区间可一次计数8191轴。

1.2.3 SIBF丝板

用于向ACB板、AMC（EB）板、计轴传感器等部件供电并提供ACS2000型计轴系统内部电源分配和保护。

1.2.4 数字输入/输出DIOB板

通过调制解调器来传输数字信息。当应用于与安全相关的使用情况时可以传输8个参数；而用于与安全不相关的使用情况时，则可传输多达16个参数。对于应用于与安全相关的使用情况时，DIOB板通道的输入与输出必须正确连接，并且只能用于运行于传输模式下的ACS2000型系统，而且只能与ACB板一起使用。DIOB传输的数据独立于计轴数据，它们是附加数据。数据通过光偶隔离完成读入，并通过继电器隔离输出给下端设备，其前面板的LED完成计轴数目和故障信息等的显示。DIOB板可以根据需要进行选用。

1.2.5 计轴传感器

是一种采用电磁感应原理和先进的车轮轮缘传感技术来检测其周围铁磁物质是否存在的有源传感器，可精确的判定车轮信息，具有较强的抗干扰能力，其突出的特点是和周围其他的媒介无关且具有较好的大气适应性。直接固定于钢轨的内侧，即可以卡式安装，也可以打孔安装，且无需室外其它电子设备，直接和室内设备相连，只需要4芯星绞电缆，安装既简单，又紧固、方便。

1.2.6 系统电源

由外供24V输入不间断直流电源经设备隔离分路后供给系统主机及传感器各单元。

1.2.7 防雷单元

系统配置了一套较为完善的防雷设施，由专用BIS过压保护组件组成，在室外设备计轴传感器和室内主机间的传输通道均设置了BIS过压保护板。

2 计轴系统各部分的接口

2.1 主机柜与联锁的接口

计轴设备机柜与联锁系统的接口采用继电器或继电器接点方式进行连接。每个检测区段设有一个轨道区段继电器，当该区段占用或设备故障时，轨道区段继电器落下；当该区段空闲时，轨道区段继电器吸起。每个检测区段设有一个轨道区段复位继电器，设备通过采集该继电器的接点条件完成对该轨道区段的复位，使该轨道区段继电器吸起。

2.2 室外与室内的接口

所有室外电缆与室内主机柜的连接需经过防雷分线柜内部防雷端子进行接续，防雷端子为多路小二位万可端子，通过压接方式完成输入和输出的连接，然后进入计轴主机柜通过独立的防雷单元接入计轴单元。

2.3 室外电缆和计轴传感器线缆的接口

室外电缆和计轴传感器线缆的接续是经过轨旁接线盒完成，在内部安装四位万可压接端子，通过压接方式将两端电缆连接牢固。

3 计轴复位

计轴主机在初始工作和由于磁头损坏、计轴设备故障等特殊原因，导致计轴设备不能正常工作，相应轨道区段继电器落下，故障修复后需进行复位操作。ACS2000型计轴设备的复位方式有如下：

3.1 直接复位方式

直接复位方式包括：无条件直接复位方式和有条件直接复位方式。

3.1.1 无条件直接复位方式

计轴设备重启动、故障或受干扰后轨道区段故障红光带，即为轨道区段故障占用，设备修复完成或干扰消失后，只需要在操作台按压一次复位按钮，轨道区段便会无条件复位，红光带消失，轨道区段进入空闲状态。

3.1.2 有条件直接复位方式

当某一轨道区段被占用并且该轨道区段两侧的计轴传感器中，终端（以车或金属物物体的运行方向为准）的传感器记录了车的最后一轴或被其他金属物体导致误计时，此轨道区段为计出状态，如果轨道区段没有正常出清，则由值班员确认该区段空闲，按压该区段复位按钮一次，该区段将显示空闲状态，对应区段轨道继电器吸合；当设备初始上电时，由值班员确认所检测区段空闲，按压相应区段复位按钮一次，该区段将显示空闲状态，对应区段轨道继电器吸合。

3.2 预复位方式

当某一轨道区段被占用并且轨道区段两侧的计轴传感器中，始端（以车或金属物体的运行方向为准）的传感器记录了车的最后一轴或被其他金属物体导致误计时，此轨道区段为计入状态，如果轨道区段没有正常出清，则由值班员确认该区段空闲，按压该区段复位按钮一次，该区段将显示占用状态，即进入预复位状态，此时须由值班员再次确认该区段空闲后，第二次按压该区段复位按钮，该区段将显示空闲状态，对应区段轨道继电器吸合。

3.3 复位方法及步骤

北京地铁线路均采用直接复位方式，即在现地工作站界面上放置计轴复位按钮，结合欲操作的计轴区段完成区段的复位操作，如图1。

（1）各集中站综控室的现地工作站上设置了复位按钮，此按钮相当于计轴设备的Reset按钮。按压一次复位按钮，联锁将启动Reset按钮继电器动作时间1s。

（2）Reset按钮继电器动作时间（1s）结束后在联锁中延时500ms，然后启动pre-Reset继电器，该继电器持续时间仍为1s。

复位的时序图如图2。

其中t1是Reset时间，t3是pre-Reset时间，t2是两个复位动作的电气间隔时间。该时间是要求计轴设备输入端子上应满足上述时间关系。考虑信号传输及继电器驱动等的延时，建议： t1、t3选择1s，t2选择500ms。

（3）同时输出“pre-Reset继电器”和“Reset继电器”接点条件至计轴主机，然后由主机通过分析处理将结果传至计轴传感器完成对故障轨道区段复位功能。

（4）按压一次复位按钮后，如果故障轨道区段复位成功则此时复位方式即为有条件直接复位；如果故障轨道区段没有复位成功，则说明此时的轨道区段为计入状态，计轴系统主机将进入预复位状态，同时pre-Reset继电器被启动，再次按压复位按钮即可启动Reset继电器，最终完成复位，此时复位方式即为预复位方式；如果还没有复位则说明此轨道区段还在故障状态，需要再次检查并进行处理。

用户需要制定严格的复位操作规程，以防止复位的误操作发生。

复位前注意事项如下：

（1）区间内不能有车轮。在人工确认区段有车时，不能操作复位按钮；如果此时误操作复位按钮，将会导致该区段有车显示空闲。

（2）没有车轮传感器被受阻或被通过。在车轮传感器的上方不能有车轮或金属物体存在，也不能有车正在通过的时候进行复位。

（3）确认计轴系统已经正常运行，而不是处在故障阶段。

4 结论

ACS2000型计轴系统具有现行使用的各种计轴系统的优点，设备具有系列化、标准化、模块化的设计，并结合我国地铁实际情况进行了改进，是一种比较优秀，技术比较超前的系统。随着我国经济的飞速发展，城市轨道交通在国民经济中的地位愈加重要，社会经济生活对铁路的安全和高效不断提出新的要求，合理选择技术装备显得尤为重要。计轴系统不受道床、轨道状态及气候条件的影响，区间不需要加装钢轨绝缘设施，从而具有更高的可靠性和稳定性。

参考文献

[1]杨贤武.轮缘式ACS2000计轴系统的应用探讨[J].铁道通信信号，2011（10）.

[2]陈晨，蒋大明.计轴系统在北京地铁昌平线中的应用[J].仪器仪表与检测技术，2011（9）.

作者单位

1.中国铁道科学研究院 电子计算技术研究所 北京市 100081

2.北京交大思诺科技有限公司 北京市 100081