提芬巴赫TAZ II计轴系统

提芬巴赫TAZ II计轴系统

技术报告

目 录

1 概述 ............................................................................................................................................. 1

1.1 前言 ................................................................................................................................. 1 1.2 引用标准 ......................................................................................................................... 1 1.3 系统功能 ......................................................................................................................... 2 1.4 系统属性 ......................................................................................................................... 2 2 技术结构 ..................................................................................................................................... 5

2.1 应用 ................................................................................................................................. 6

2.1.1 单个轨道区段 ....................................................................................................... 6 2.1.2 多个轨道区段 ....................................................................................................... 7 2.1.3 道岔区段 ............................................................................................................... 7 2.1.4 道岔区 ................................................................................................................... 8 2.2 计轴点 ............................................................................................................................. 9

2.2.1 传感器 ................................................................................................................... 9 2.2.2 机械固定 ............................................................................................................. 9 2.2.3 技术参数 ........................................................................................................... 11 2.2.4 传输距离 ........................................................................................................... 12 2.2.5 设备掉线的识别 ............................................................................................... 12 2.3 运算设备 ....................................................................................................................... 13

2.3.1 设计 ................................................................................................................... 13 2.3.2 采集放大板，型号：4AB10/1105/35 ............................................................... 15 2.3.3 计轴板，型号：ZB8/115/1 ............................................................................... 16 2.3.4 继电器输出板，型号：WST 8021 ................................................................... 18 2.3.5 计轴器复零板，型号：AK 19/115 ................................................................. 19 2.3.6 电压监测板，型号：AR32/1621 ..................................................................... 20 2.3.7 电源板 ............................................................................................................... 21 2.4 接口 ............................................................................................................................... 22

2.4.1 轨道空闲和占用报告 ......................................................................................... 22 2.4.2 计轴器复零 ......................................................................................................... 23

3 应用条件 ................................................................................................................................... 25

3.1 室外设备 ......................................................................................................................... 25

3.1.1 电气条件 ............................................................................................................. 25 3.1.2 气候条件 ........................................................................................................... 26 3.1.3 机械条件 ........................................................................................................... 26 3.2 室内设备 ....................................................................................................................... 26

3.2.1 电气条件 ............................................................................................................. 26 3.2.2 气候条件 ............................................................................................................. 27 3.2.3 机械条件： ......................................................................................................... 27

1 概述

1.1 前言

为了在铁路作业中提供轨道空闲和占用报告，提芬巴赫公司开发了基于双车轮传感器（DSS）和各种处理DSS 信号电子单元的计轴系统——TAZ Ⅱ计轴系统。

命名为TAZ Ⅱ的最新一代产品是TAZ的升级版本，拥有象征计轴系统技术发展水平的新的功能。 1.2 引用标准

TAZ Ⅱ电子计轴系统是被设计为用于任何重轨和轻轨系统的轨道空闲检测设备。该产品的开发符合以下标准和规范的要求：

标准/规范 EBO VDV 361 DIN VDE 0106 DIN VDE 0110 DIN VDE 0115 DIN VDE 0831 DIN VDE 0831A1 DIN EN 50121 DIN EN 50124

名称

发行人

铁路组织和作业规章 铁路信号设备 非国有铁路信号原理 电磁脉冲防护 电子设备绝缘等级 铁路 铁路电子信号设备 铁路电子信号设备 铁路应用：电磁兼容性 铁路应用：绝缘等级

Eisenbahn-bundesamt(EBA) VDV

DIN DIN DIN DIN DIN CENELEC CENELEC

1.3 系统功能

TAZ Ⅱ计轴系统可以完成以下功能：

? 连接双车轮传感器（DSS）的计数脉冲，以及在电子计轴器中脉冲信号的处理、记录占用信息。

? 管理的一个计轴电路（计轴电路功能），该计轴电路用于一个区段轨道空闲或占用条件的检测。 ? 适用的速度范围：0～250km/h。

? 一个计轴电路的最大计数容量为4096轴（循环计数器）。 ? 同时有两套内部计数装置，采取二取二的故障-安全系统，基于通过一个计轴电路不同计轴点的计入和计出而确定的方向。 ? 一个用于提供区段空闲和占用报告的无源安全输出接口。 ? 发生故障后，用于复位的故障-安全输入接口。

1.4 系统属性 可用性

当TAZ Ⅱ计轴系统按指定的要求正常工作时，它的可用性可以描述为：一个计轴电路每计109个轴至多出现一个错轴，或每年至多出现一次系统错误。当考虑关于工作可用性的失效模式时，必须考虑到每个计轴电路都有一个互相分离的计数组。因此，在理论上故障可能仅影响一个完整系统中的一个计轴电路，在同一线路关系的计轴点复用情况下至多影响两个计轴电路。另外，双向运行的两个或多轨线

路的相邻轨道可设计成计轴系统互相独立的区段，因此，可以达到区域冗余原理。

维护

室内设备在检测功能（继电器接点）的必要检查之前的维护期限内是免维护的。室外设备要求一年的维护周期内检查一次DSS，以便观察它是否适当和安全地工作。

计轴系统的模块化结构使得需要的维修仅限于对插入式板卡的更换。通过不同的LED显示的重要的系统条件，使故障查找变得简化。同时得益于单元板卡面板不同的测试按钮的帮助，故障查找需要的时间也缩短了。由于设备工作不需要微处理器，设备维修后不需要预留最快运行时间或离线测试时间，而且设备在进行复位操作后立即有效服务。

系统工程设计

计轴点（DSS）采用标准的方法与计轴系统连接，这种连接方法可以让电缆接线盒与室内设备之间的连接使用现有的电缆。计轴点在区段的分配（计数地址）要在系统工程设计时完成。

计轴器复位ACR

一个通过ACR键的操作能够致使计轴器复位的条件布置在内部计轴器复位逻辑中。这是由地方铁路公司的可应用操作需求和规格所

建的模式。不依赖于下列的数据，一般来说，仅仅当隶属一个区段的所有计轴点都没有故障以及这些计轴点不被持续占用时，RESET才可以发生。可以计划使用下列的不同的RESET方式： a) 绝对复零

ACR键操作之后，计轴电路的计数器被设为零，同时给出计轴区段的轨道空闲报告。 b) 预复零

ACR键操作之后，计轴电路的计数器被设为零。而只有当下一次旅程使轨道占用，也即在计轴点A计入在计轴点B计出（通过完整的区段），并顺利通过，才能给出轨道空闲报告。

计轴点的复用

采集放大板的一节被分配给一个计轴点（DSS）。一个采集放大板由两节构成，也就是说两个DSS连接一个采集放大板，与采集放大板的一节用于那个计轴电路无关。

采集放大板的输出信号能够连接几个计数组，采用这种方式实现DSS和采集放大板的多重使用。计数组的切换是由具备潜在的隔离和无反射性能的光电耦合器来完成的。 扩展性

对于每个计轴电路，都有两个独立的计数器，这两个计数器必须同时地方向独立地通过连接的DSS A和B进行计入或计出。举个必

要的例子，如一个非常短的轨道占用检查区段（道岔、中间区段）。

如果一个计轴电路需要两个以上DSS（如道岔或道岔区），这些DSS可以并行连接到计数单元A和B。理论上并行连接的计轴点数量是没有限制的。然而，并行连接的计轴点不能在正常的操作情况同时驶过车轴，而且相应地，不能在联锁和闭塞系统的轨道占用检查区段计划使用这种方式。

2 技术结构

下图显示了计轴系统的结构。

图1：TAZ II计轴系统框图

计轴系统包括：室外双磁头传感器DSS，双通道采集放大器、双通道电子计轴器、继电器输出单位、复零单元和电源。

2.1 应用

系统适用于下列场合的轨道空闲检测： ? 站内及站外轨道区段； ? 道岔区段及道岔区。

一个区段各个计数点的布置取决于安装场地。

2.1.1 单个轨道区段

对一个轨道区段的布置案例成了采用TAZ II系统组成的单个计轴电路的标准的布置。轨道区段的最大长度受限于连接DSS电缆的电气技术参数。

图2：单个计轴电路的标准布置

这种单个的轨道区段可用于平交道口防护设备（LC）的列车接近关闭道口操作。用于此轨道区段的开关传感设备必须覆盖整个跨越线（公路的宽度），这个宽度是由作为计轴电路LC前后DSS的布置点给出的。这种布置可以由额外的DSS提供补充，以实现LC的列车离去开放道口操作。这种额外的DSS使用特殊的方向缓冲放大器，以实现依据方向进行转换。 2.1.2 多个轨道区段

每个DSS的脉冲信号可以被边界的DSS计轴电路使用，以实现几个相邻轨道区段的轨道空闲检测。复用的DSS的缓冲放大器的输出信号被接入相应区段的计数组。

图3：计轴点复用的轨道区段

2.1.3 道岔区段

单开道岔和交分道岔都可以安装TAZ II系统。

图4：单开道岔和交分道岔的轨道区段

2.1.4 道岔区

如图5所示的布置提供了道岔区轨道空闲检测的高效的经济的解决方案。在这种布置中最多可以将8个DSS接入一个运算单元，并同时进行整合和处理。

图5：连接计轴点的道岔区轨道区段

2.2 计轴点 2.2.1 传感器

具有数千例使用业绩的提芬巴赫双车轮传感器用于TAZ II计轴系统的计轴点中。DSS（室外双磙头传感器）可以在指定点处检测车轮的运动方向。

DSS通过信号电缆接线盒直接与信号电缆相连，该信号电缆直接与评估设备（室内设备）连接的。除了DDS，在轨旁不需要额外的设备，系统更便于维护。

图6：在轨旁的DSS（草图）

DSS由两个相互独立的电路分离的两个磁头组成。这种个体系统独立性是出于安全方面考虑。DSS的一个组件是固定的，这就是连接5米长的柔性电缆。对于信号预处理和评估，在轨旁不需要额外电子设备。

2.2.2 机械固定

DSS安装及固定方式可以经受住铁路运行时严重的环境载荷及

机械载荷。设备的预期使用寿命至少10年（激烈的损坏除外）。

DSS由螺栓固定在铁轨上，螺栓孔位于铁轨的中部（直径13mm）。另外，DSS也可以装在有轨电车RI 60轨道上。

图7：在轨道上DSS的装配

当轨道为新的，并且载荷标准不在EBO标准规定的范围内，DSS的安装位置上边距轨道的上沿45mm。DSS在轨道内侧的安装尺寸十分紧凑，低地板的轨道车及倾斜车身的轨道车经过时，DSS都可以轻易拾取信号。

安装DSS时，枕木的位置不必改变。DSS可以安装在道岔附近，距铁轨端头的距离不能少于110mm。可用于碎石路基轨道，但DSS的安装不能受到影响。对于带有隔音材料的轨道，如郊区轨道，为安装DSS，要在消音材料上割开豁口。

DSS可用于安装目前使用的各种形状的铁轨。典型的铁轨型号列于下表。

德国： S 41，S 49,S 54,UIC 60

瑞士： SBB Ⅰ,UIC 54(SBB Ⅲ),UIC 54E(SBB Ⅳ),VST 36(SBB

Ⅴ),VST C,SBB Ⅵ

澳大利亚： ⅩⅪVa, Ⅹa,S33,A,B(S49),C(UIC 54),UIC 60,VA 71B 波兰： S 49,S 42,UIC 54,UIC 60

美国： 90 RA,100 ASCE,100 RE,100 RA,115 RE,119 RE,132 RE,136 RE,140 RE

中国： 43KG/M，50 KG/M，60 KG/M，75 KG/M

2.2.3 技术参数

只要车轮参数及轨道的磨损满足规定要求，经过DDS传感器的每个轮轴的信号都可以被可靠地拾取。

最小车轮直径： 250mm* 最大车轮直径： 2000mm* 运行速度（传感器）： 0～350km/h 轮缘长度： 25～36mm 最小轴距： 700mm 温度范围： -40～+85℃ 计轴可靠性： 10-9次错误/轴 MTBF： 750000h

轮对可以最大的速度在轨道上行驶，一般车轮的直径大于900mm。

在DSS信号采集区域内的静止轮轴被采集到的是一个占用信号，

不会有跳动信号产生。

2.2.4 传输距离

TAZ II 计轴系统的传输距离为DSS（室 外设备）与输出设备（室内设备）之间的距离，此距离受连接电缆的电阻的限制，电缆电阻最高为200欧姆，可根据星形四芯电缆的电阻计算出引距离。下表中列出了典型的电缆直径睦的传输距离：

线经 d/mm 0.9 1.4 环阻 R/Ohms 200 200 距离 s/m 3563 8621 表1：使用典型电缆的分布距离

2.2.5 设备掉线的识别

DSS的传感器系统要预先被铁轨的金属质量所衰减，如果这种衰减消失，传感器系统将在输出端产生一个信号，该信号与静止车轴永久占用状态是相吻合的。如果DSS掉线、从铁轨上拆除或在轨道上安装不正确，结果会被计轴系统识别。在操作人员消除故障并对设备复零后，受影响的计轴电路的占用状态会被消除。

2.3 运算设备 2.3.1 设计

室内设备（计轴单元）安装在机架或控制柜中，通常，这些机架或控制柜安装在联锁或继电器房的继电器室中（如混凝土继电器室）。

设备也可以安装在室外的控制柜中，而且室外控制柜不需要安装空调。

简单的欧洲插入式电子组件安装在单元机笼上（19英寸插入式机箱）。通过布置在机架或控制柜汇集板上的接线端子，与外部设备的电缆连接。

2.3.1.1 单个计轴单元

图8：用于单个计轴单元的19英寸插入单元的正面图 电子组件之间通过单元机笼后的各种电缆进行连接。这种方式能够零活地适应环境。在原来的机架上，旧的轨道空闲检测设备可以用计轴设备代替。对于小于19英吋的单元机箱，插入式的单元总宽度还可以缩短。

2.3.1.2 多个计轴单元

图9：多个计轴单元的设计

单元机笼内的组件的连接靠背板来完成。由于每6个缓冲放大器板（12个DSS）或4个计轴单元（一个计轴电路的组件）使用了标准化的背板（84TE），因此接线和测试工作量维持很低水平。

电源板插在单独的机箱内，用电线与背板连接，它给各独立的功能组供电。因此可以根据使用的计轴系统数量选择电源单元以提供不同的功率。

2.3.2 采集放大板，型号：4AB10/1105/35

一个采集放大板内有两个缓冲放大器单元，每个缓冲放大器单元被分配给一个DSS。DSS的双传感系统的信号通道是分开的，这样达到了能够显示失效的类似双通道系统模式。如果一个计轴系统从相邻的DSS（复用）缓冲放大器中接收到DSS脉冲信号，该计轴电路不需要专用的缓冲放大器。缓冲放大器将模拟DSS信号改造成数字信号输入到计轴单元，并且耦合连接室内及室外设备。DSS系统被提供恒定的电流。依靠阻尼作用，DSS系统的内部阻抗发生变化，跨接恒流源两端的电压下降。根据电压降低的情况，DSS的每个子系统产生轨道占用或空闲报告。

另外，在采集放大板上要实现对DSS传感器系统的监测，监测内容包括断线、短路，而且根据DSS的类型，还要监测DSS在钢轨上安装的完整性。

通过双轮传感器（DSS）中的一个或两个传感器系统的阻尼作用，形成计轴电路的轨道占用报告。缓冲放大器直接工作于输出组件的继电器链路中，而且通过隔离的光电耦合器工作在计轴单元的输入端。采集放大板与端子板之间通常用预制的连接电缆连接。

正面图 LED/按键 注释

DSS1 BRKDN Ⅰ SIM Ⅰ

OUT Ⅱ DSS2

黄色LED灯亮，可能DSS1第Ⅱ车轮传感器系统电缆 断线、短路或者占用。

DSS2与DSS1相同。

OUT Ⅰ BRKDN Ⅱ SIM Ⅱ

黄色LED灯亮，可能DSS1第Ⅰ车轮传感器系统电缆 断线、短路或者占用。

红色LED灯亮，可能DSS1第Ⅱ车轮传感器系统电缆 断线或短路。

该按键可以模拟DSS1第Ⅱ车轮传感器系统占用。

红色LED灯亮，可能DSS1第Ⅰ车轮传感器系统电缆 断线或短路。

该按键可以模拟DSS1第Ⅰ车轮传感器系统占用。

2.3.3 计轴板，型号：ZB8/115/1

故障-安全型电子计数单元是计轴系统的核心部件。计数方向取决于两个DSS子系统的切换板的相互位置。通过驶过双车轮传感器的独立的方向，在双通道电子计数器中的轴数被计入或计出。这样就可以通过计轴电路的两个DSS同时进行计入或计出。

当最后一个识别的计数程序是计出程序时，通过双通道计数条件的故障-安全比较，驶入与驶出的轴数相同，将给出轨道空闲报告。

正面图 LED/按键 注释

BRKDN -Axle

当连接车轮传感器的电缆有故障（短路或开路）时， 红色LED灯亮。当电源电压下降，红色LED灯闪亮。 当有负轴发生时，红色LED灯亮。

RESET 该按钮可以把计轴器中的轴数清为零。

Ch 如果由于输入端信号边沿顺序不正确导致轨道继电器 落下，黄色LED灯亮。（车轮接触一个或两个DSS系 统而没有完全跨过传感器，？？？？？。） 1-256 计数器持续计数时，所有黄色LED灯（1-256）闪亮。 黄色LED灯（1-256）显示轴数（计入/计出）。当计出 时，轴数减少。当出现负轴时，所有黄色LED灯（1-256）

同时闪动。

Oc 当计入和计出数不相等，或监视继电器设置，或计轴 器占用，或传感器占用，红色LED灯亮。

CL 当计入和计出数相等，而且监视继电器未设置，绿色

LED灯亮。 ChanelⅠ/Ⅱ LED显示两个处理器通道中每个的信息（2取2安全 系统）。

2.3.4 继电器输出板，型号：WST 8021

与控制设备（联锁，编组场控制室）的接口是由继电器单元来承担。由此卡比较计数单元的双通道状态，并使输出处于关联安全的数据——“轨道占用”或“轨道空置”。

当计轴系统出现故障时，在任何情况下，“轨道占用”将被激活，而“轨道空闲”输出被中断。

该单元第二种功能是，当计轴系统出现明显故障，由计数通道或继电器实施安全停机。它将阻塞输出，同时强行将轨道占用的条件输送到与之连接的上层设备中。当电路断电操作后，带有计轴系统的计轴电路将进入“轨道占用”状态，并能够被ACR抑制（参见2.4.2节有关复零程序）。

正面图 LED/按键 注释

BRKDN ON 如果两个通道计轴器有差异，红色LED亮。 光电耦合器ZB1和ZB2的信号不平衡。检查键 用于检查STO继电器是否有故障。

SET 按压该按键使STO继电器落下（每年测试一次） RESET 当故障或者测试后，按压该按键使STO继电器 吸起。

CLH 如果计轴器组是空闲的，CLH继电器有故障，

CLH灭灯。当计轴电路占用（DSS的SⅠ和SⅡ 占用），继电器CLH吸起，CLH灯亮。

Oc3 当计轴器空闲，继电器Oc3的绿色LED灯亮起。 当计轴器占用，继电器Oc3落下。

Oc1/Oc2 当计轴板的光电耦合器ZB1/ZB2（参见计轴器的 B1/B2灯）关断时，红色LED亮起。当顺序出现

一个占用，然后SⅠ空闲，然后SⅡ空闲，计轴器 出现占用。

CL 当计轴器空闲（计轴器的LED F1和LED F2亮起，DSS

系统没有占用）时，绿色LED亮起。DSS系统的占用导致F继电器落下，当计轴器ZB9/115 产生了占用，而后相关的轨道输出空闲报告，F继电器才能重新吸起。

图11：无源开关输入

选择二

取自联锁24V直流电压到输入的连接。

图12：ACR的24V输入

3 应用条件

3.1 室外设备 3.1.1 电气条件

电气干扰： 250Veff（连续干扰） 外部设备（DSS）： 1.6kVeff（断续干扰） 3.1kV 放电

DSS对轨道牵引回电流、磁轨缓行器、涡流缓行器及磁化轮对引起的问题有抵御能力。按照要求，也对闪电、上方电缆短路造成的影响不敏感。DSS可以经受与地面交互电压2kV或系统间1kV的电压试验。水密封、防尘（保护级别IP67），积雪、结冰、油污及脏物等都不能影响正常运行。

EMC：根据EN50121－4（CENELEC）标准设计及试验。 试验程序是：直接放电、间接放电、脉冲、能量密集脉冲、无线电试验。平行布置的电缆（如电话线）不会对DSS造成影响。然而对于给设备供电的大电流的电缆如道岔电机、水泵电机等，其电缆敷设与DSS连接电缆的平行距离不能小于6cm。

3.1.2 气候条件

室外温度：-40℃到+85℃ 湿度：可以偶然浸水（IP67）

空气压力：700到1320hpa(海拔高0到2200m)

3.1.3 机械条件

振动：频率25～30Hz内60g 载荷：竖直方向小于200kg

3.2 室内设备

3.2.1 电气条件

电气干扰： 250Veff（持续干扰） 内部设备要求： 1.6kVeff（间断干扰） 2.3kV 放电

内部设备的空气流通通道根据DIN VDE 0106 Part 101设计，绝缘强度按污染等级2标准（DIN VDE 0110）设计。

EMC：根据EN50121－4标准设计及试验。

试验程序：直接放电、间接放电、脉冲、能量密集脉冲、无线

电试验。

供电：10次超过1毫秒间断

（后备电池或带有非后备操作输入电压）：间隔2秒超过20分钟电压降幅20%。

3.2.2 气候条件

室内温度： -25℃到+50℃

湿度： 相对湿度10%到100%，年平均75%，可结露 气压： 700到1320hPa （海拔高度0到2200m）。

3.2.3 机械条件：

振动：10到55Hz，5g ，20mmss 震动：10g

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/b0yd.html