王 力

隨著計軸設備在眾多軌道交通信號系統(tǒng)中的使用,其重要性日益顯現(xiàn),有必要對其使用情況進行不斷地跟蹤和研究,掌握其應用情況及特點。

1 計軸設備的特點

計軸設備作為軌道區(qū)段占用檢查設備,早在20世紀 20年代已開始在歐洲鐵路使用,它的出現(xiàn)解決了歐洲部分使用鋼制軌枕的線路,交流軌道電路無法實現(xiàn)軌道區(qū)段占用檢查的問題。經(jīng)過 80多年的不斷發(fā)展和應用,計軸設備目前已在不同工程環(huán)境及線路條件下的軌道交通項目中廣泛運用,并形成了很多運用方案。計軸設備的基本原理是通過安裝在所監(jiān)視軌道區(qū)段兩端的車輪傳感器,對駛入與駛出該區(qū)段的列車輪對軸數(shù)進行檢測并計算,從而完成對區(qū)段空閑與占用狀態(tài)的判斷,并輸出相應的安全條件。與工頻或音頻軌道電路相比,計軸設備的主要特點如下:①設備安裝簡單;②軌道區(qū)段長度不受設備本身限制;③無需絕緣節(jié),不需安裝絕緣軌距桿;④與軌道道床條件無關,不受鋼軌表面清潔度影響;⑤無軌道電路存在的 “死區(qū)段”;⑥實現(xiàn)機車信號傳輸需要加裝環(huán)線電纜或借用軌道電路;⑦易受金屬物影響;⑧無法提供連續(xù)式的軌道檢測,設備重新上電或故障恢復后需要人工確認區(qū)段狀態(tài);⑨系統(tǒng)造價相對較高。

2 計軸設備的應用情況

計軸設備在國外軌道交通應用中,先后經(jīng)歷了機械式、電子管、晶體管和集成電路等不同發(fā)展階段,計數(shù)模式也由機械計數(shù)、電子計數(shù)發(fā)展到現(xiàn)在的微處理器計數(shù),系統(tǒng)的使用功能和可靠性、安全性大幅度提高。在許多地區(qū)應用的計軸設備,其安全完整性水平 (SIL)均達到 4級。目前,計軸設備在歐洲、亞洲、非洲等不同國家和地區(qū)已有較多使用業(yè)績。以歐洲為例,為建立互聯(lián)互通橫貫歐洲的鐵路網(wǎng)絡,國際鐵路聯(lián)盟 (UIC)正在大力推進歐洲鐵路運輸管理系統(tǒng) (ERTMS)的建設,不斷完善 ETCS(歐洲列車運行控制系統(tǒng))的規(guī)范標準。在實際建設過程中,為便于實現(xiàn)多個不同國家鐵路信號系統(tǒng)的兼容,利用歐洲應答器實現(xiàn)車-地通信的 ETCS-1級點式列控系統(tǒng)線路,其軌道區(qū)段占用檢測多采用計軸設備。近幾年開通使用的國外部分計軸設備項目應用業(yè)績如表 1所示。

計軸設備在我國運用始于 20世紀 80年代,最早的應用是作為半自動閉塞區(qū)段的區(qū)間空閑檢查設備,而后逐步發(fā)展到自動站間閉塞的模式。由于外界干擾、應用經(jīng)驗不足,以及系統(tǒng)造價高于軌道電路等原因,有近 10年的時間計軸設備使用接近于停滯狀態(tài)。自 2002年開始,以國內自主開發(fā)的具有容錯功能的計軸設備成功上線和城市軌道交通CBTC后備系統(tǒng)的使用為契機,計軸設備在中國軌道交通信號領域的運用又進入了一個新的高潮。目前,計軸設備已在國鐵和國內城市軌道交通線路廣泛運用,運用方案涉及自動閉塞、自動站間閉塞、站內軌道電路等方面。計軸設備在國內主要應用范圍如下:①國鐵單線自動閉塞方式下的軌道分區(qū)占用檢查;②國鐵自動站間閉塞方式下完成區(qū)間占用檢測;③國鐵為解決軌道電路分路不良,在站內區(qū)段或區(qū)間閉塞分區(qū)完成占用檢測;④國鐵長大山嶺隧道等低道床電阻區(qū)段作為軌道區(qū)段占用檢測設備,疊加雙軌條機車信號或交叉環(huán)線機車信號;⑤城市軌道交通移動閉塞后備運營模式下的軌道區(qū)段占用檢測;⑥城市軌道交通車輛段/停車場的軌道區(qū)段占用檢測。

3 國內應用主要計軸設備技術特點

在國內鐵路和城市軌道交通項目正在運用的計軸設備,主要來自于進口計軸設備和國產(chǎn)計軸設備。進口計軸設備供應商主要包括泰雷茲公司的AzL型、西門子公司的AzS型、奧地利福豪舍爾ACS型和提芬巴赫 TAZ型計軸設備。國產(chǎn)計軸設備應用較多的供應商,包括成都鐵路通信設備工廠的 JZ系列計軸設備和黑龍江瑞興科技股份有限公司的 JZJ-C2型計軸設備。各種計軸設備主要技術特點比較如表 2所示。

4 計軸設備在工程運用中應注意的問題

計軸設備經(jīng)過多年國內外工程運用,已具備較成熟的使用經(jīng)驗。結合國內軌道交通項目的使用經(jīng)驗,在工程運用中應注意以下幾方面問題。

1.計軸設備傳輸線纜特性。計軸設備包括室內及室外設備,而兩者之間需要交換信息,因此必須重視傳輸線纜的質量問題,由傳輸通道質量問題引起的計軸信息傳輸錯誤,在相當多的工程中成為制約計軸設備穩(wěn)定運用的關鍵因素。在國內國鐵及城市軌道交通項目中都曾出現(xiàn)因計軸電纜接續(xù)處施工工藝差、電纜屏蔽接地不達標、計軸電纜工作線對電阻不平衡和計軸電纜雜音高等,造成計軸傳輸通道誤碼率較高,影響計軸設備可用性的情況。為此,在實際工程中必須采用計軸專用電纜,并按照鐵路相應規(guī)范驗收,以確保傳輸線路在工程運用中質量穩(wěn)定。在有條件的工程或繁忙干線上,為進一步提高傳輸線路的質量和抗干擾能力,宜考慮采用抗干擾性能更好的鋁護套內屏蔽鐵路數(shù)字信號電纜。

2.完善計軸設備使用管理辦法。計軸設備使用的效果在一定程度上受相應使用管理辦法影響,使用管理辦法的完善可有效保證設備運用水平,保證系統(tǒng)使用安全。國鐵以往在計軸分割點自動閉塞項目應用中曾出現(xiàn)過因計軸設備故障情況下的降級操作方式過于繁雜,造成運輸部門使用不方便,甚至最終因此停止計軸設備使用的情況。部分計軸設備在城市軌道交通項目 CBTC后備系統(tǒng)應用中,也曾出現(xiàn)過因使用管理辦法過分簡化計軸設備復零方式,造成初期運營中出現(xiàn)安全事故的情況。在計軸設備使用管理辦法的制定和完善過程中,應充分聽取運輸部門意見,注重以往工程中的計軸設備使用經(jīng)驗,以便計軸設備在工程中的長期穩(wěn)定運用。

3.規(guī)范施工及維修工作,避免人為干擾。國外計軸設備的穩(wěn)定運用有著相應完善的一系列施工及維護管理辦法做保證,如工務施工時嚴格規(guī)定小車不得經(jīng)過計軸安裝側鋼軌。目前,國內電務運營維護部門已注意到人為因素對設備使用產(chǎn)生的干擾,如工務施工損壞、信號施工不規(guī)范等,國鐵在既有線路改造施工時也加強了對既有設備的保護措施,對計軸系統(tǒng)設備施工工藝也提出了明確要求,但在部分城市軌道交通項目中仍存在維護管理要求較簡單的情況,計軸設備的監(jiān)測和自診斷要求也有必要進一步加強。進一步規(guī)范施工及維修工作對計軸設備運用仍具有重要意義。

5 結束語

計軸設備以其特有的優(yōu)勢在未來軌道交通領域有著廣泛的運用前景。隨著應用技術的不斷發(fā)展和完善,計軸設備除在特定區(qū)域及工程條件下完成軌道區(qū)段占用檢測功能外,還將在更多信號工程應用中提供解決方案。關注計軸設備工程應用情況及使用中的問題,將為后續(xù)工程提供更多的參考和幫助。

[1] 黃忠禮,胡樹宣.借鑒國外技術研發(fā)國產(chǎn)計軸設備[J].鐵路通信信號工程技術,2009,(1).

[2] 魏艷.區(qū)間信號自動控制[R].西南交通大學,2006.

(責任編輯:溫志紅)