CBTC教材-计轴部分

计 轴 部 分

系统篇

一、概述

计轴设备主要在CBTC系统的移动授权尚未开通时使用，同时也作为无线设备故障时的备用冗余设备存在，与原来地铁1～5号线使用的轨道电路有很多相似的地方。

计轴设备分为室内和轨旁两部分。

在上海地铁6/8/9号线轨道边有一个个醒目的亮黄色立式盒子（EAK30C轨道箱），俗称“黄帽子”。黄帽子和轨道上安装的计轴磁头（SK30磁头）一起构成了计轴的轨旁设备（ZP30C计轴点）。计轴设备根据计轴点划分轨道区段，计轴点分布与轨道电路的BOND位置相似，基本在每个信号机处都有一个计轴点。计轴点在图纸上一般用“

”图标表示，

共享计轴点在图标外面加圆圈，所谓共享计轴点就是向两个集中站发送数据的计轴点。计轴点上有车轮经过就会向EAK箱子里的电路板发送电信号，经过计算和转化后发送至室内设备。

计轴的室内设备集中在ACE机架内，ACE即计轴核算器（Axle Counter Evaluator）的缩写。机架内的设备有PDCU、电源板、串行I/O板、CPU板、并行I/O板和Weidmuller。这些设备由各层TB接线端子连接在一起，负责将轨旁设备采集的信息处理后送到微机联锁系统PMI作为联锁运算的数据使用。

二、计轴各设备祥解 1、 计轴磁头

计轴磁头安装在轨道上，轨道外侧圆柱形磁头能够发送电磁场，轨道内侧方形磁头负责接收该电磁场信号，如图2-1所示。当车轮经过磁头的时候，如图2-2，磁力线由于金属的介入而改变，接收端磁头接受到的磁场强度会发生变化。随着接收到的磁场强度变化，接收磁头发送回EAK箱的电压会跟着变化。每个计轴点有相邻的2对磁头共4个，每个磁头都有电缆同EAK箱的底板连接。

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图2-1 安装在轨道上的计轴磁头

图2-2 车轮对磁场的影响作用

同一计轴点的两对磁头在电气特性方面也存在差别，通常用所朝方向决定SK1和SK2来区分这两对磁头，SK1的电压变化幅度要比SK2略小。之所以两对磁头有细微的差别是

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为了确定列车的运行方向。

2、 EAK箱内设备

EAK箱的作用是给磁头供电，然后接收磁头发回的信号，经过简单逻辑判断和处理后发回室内。箱内有接地板，接地板上EAK电子单元，电子单元里有底板、模拟板以及核算器板各一块。一般计轴点的EAK箱下个共有6条电缆，其中4条电缆连接计轴磁头，1条电缆连接室内CTF分线盘，还有一条地线电缆。

图2-3 EAK设备箱

图2-4 电子单元子架

整个EAK内部设备可以从中间分为基本对称的两半，每一半对应一对计轴磁头。两半的工作原理相同。

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1）底板

电子单元的底板类似于电脑的主板，整个电子单元的供电由此接入，核算器和模拟板插在底板的插槽中。底板边缘还有一个测试插座，可以连接测试工具用来察看电路板的工作电压以及磁头发送回来的电信号等。

图2-5 电子单元底板

底板的线缆终端上连接的是沟通室内外的电缆，电缆另一头通过室内CTF分线盘连接ACE机架内对应的PDCU，整个电子单元的100V供电就是由PDCU提供的。普通计轴点的线缆终端3和13两个端子上有接线，供电输出和数据回送都是在这两根配线上实现的，用电压表测量可以测到接近100V的交流电压。共享计轴点的4和14端子也有配线，这两根线连接的是另一个集中站的对应PDCU，由于只需要将数据共享，所以4和14端子的接线没有电源输入。WAGO终端连接的是计轴磁头。计轴磁头所需要的5V电源和板卡的24V工作电源都由底板供电。

因为所有的核算器、模拟板和PDCU都不需要特别编程，更换新的就能立即投入使用，为了区分不同计轴点的数据就必须给每个数据加上地址。底板上的地址开关就是这个作用。

2）模拟板卡

在车轮靠近和远离的过程中，计轴磁头的磁场变化是一个渐进的过程，所导致的接收端

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电压变化自然也是渐变的。模拟板的功能就是把这种渐变的信号转变成核算器板能读懂的电脉冲信号。

图2-6 模拟板卡灯位和电位器功能

参考电压和调整电压是模拟板工作的两个重要数据，将测试工具箱连接到底板的测试工具插头上，通过相应的档位就可以读出SK1和SK2的这两个数值。

调整电压（MESSAB）就是磁头发送回EAK的电压。当车轮靠近磁头上方，该电压会急剧变小，当车轮在磁头正上方时，电压值最小。调整电压的最大值和最小值之间的差距基本恒定，绝对数值约为400mV。旋转电位器R2/R4，调整电压波形会在纵轴上发生平移，通过放上和取下模拟车轮，将最大值和最小值调整为绝对值相等的相反数。只要记录有车轮和无车轮的电压绝对值，将它们相加除以2即可得到需要的值。测试工具箱的10档用来测试SK1的调整电压，12档测试SK2的调整电压。

参考电压（PEGUE）是一个定值，其作用就是作为一个参考值。参考电压的调整一般在完成调整电压后。改变测试工具档位测量参考电压，旋转电位器R1/R3，使参考电压值等于没有车轮时的调整电压值。这样平时调整电压值在正常范围内时，模拟板持续送出高电平

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4．复位/重起故障的ACE,按照相关流程清扫受扰区间。 5．将故障日志发送给相关工程师， 3） I/O板卡损坏

主要原因：串行或并行I/O板卡固件损坏。

表现现象：相应板卡LED显示异常，不一定会有受扰出现

处理办法：I/O板卡支持热插拔，可以不断电更换，更换后会出现受扰 4） 电源模块或CPU板损坏

主要原因：电源或CPU固件损坏

表现现象：这个区域全部受扰，不是CPU死机引起 处理办法：必须断电更换损坏部件 注意：所有受扰都需要复位清扫处理

清扫受扰区段办法：

由于目前计轴CPU内软件的设定，区段受扰后复位并行I/O板后，相应区段并不会就此恢复空闲状态，而是一个中间阶段，称为“待清扫”。待清扫状态的轨道区段在联锁系统中仍然按故障区段处理，不能排列进路和开放信号。只有清扫车或者人工模拟车辆从区段的一边进入，再从另一边退出，该区段才会恢复空闲状态。

所以清扫区段最好使用清扫车处理，清扫车在清扫作业中最大限速20公里。需要清扫的主要原因是为了确认故障排除后的区间内没有任何影响行车的因素对行车安全构成威胁。一般正线上的直线区段受扰都直接复位，等待车辆清扫。但是如果受扰区段影响到需要操作的道岔，运营又处在停顿状态，则需要人工清扫。人工清扫需要一个能够模拟车轮对计轴磁头影响的模拟车轮，在测试工具箱里会附带一块。

人工清扫需要至少2人配合操作，一人负责在室内ATS用户界面前指挥，同时需要复位并行I/O板；另一人负责在区间内完成清扫作业。人工清扫的关键是模拟列车的运行，直接复位受扰区段，则受扰区段状态变成待清扫，如果该区段边上的区段状态是空闲，模拟轮从空闲区段进入待清扫区段，就会造成原来空闲的区段受扰，这样反而使处理过程变得更复杂。所以在受扰区段两边没有占用区段的时候，需要人为先制造一个占用区段。现阶段的软件要求清扫列车的轮对数至少为2个，所以人为制造占用区段时一般用模拟轮向同一个方向划两次。人为制造的占用区段与“列车”需要行进的方向向反，然后复位受扰区段，沿着行

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进方向的计轴点逐个划轮子，直到占用区段到达可以让车辆清扫的位置。最后一步就是复位最后的占用区段，该区段状态恢复“待清扫”，就可以等待列车清扫了。

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