南京地铁TAZ Ⅱ计轴系统的故障分析及整改措施

吴腾云

摘要：介绍科安达TAZ Ⅱ计轴的工作原理和系统特性，分析科安达TAZ Ⅱ计轴系统在南京地铁S9号线产生的故障，总结产生故障的原因，提出整改方案和解决措施，从而提高系统稳定性、降低故障发生率，进一步优化设备维保的效果。

关键词：TAZ Ⅱ计轴;工作原理;故障

0引言

随着科技的发展，新兴的技术凭借更优越的性能，逐渐取代传统技术，这种现象在城市轨道交通系统中也不例外。南京地铁S9号线信号系统采用科安达TAZ Ⅱ计轴设备，正逐渐替代传统的轨道电路，对列车空闲、占用情况进行检测，并且将信息发送给列车自动控制系统，从而实现行车闭塞的安全。本文从科安达TAZ Ⅱ/S 295计轴设备工作原理出发，结合科安达TAZ Ⅱ/S 295计轴系统在南京地铁S9号线的运用状况，探讨此计轴设备的故障，并提出切合实际的整改措施。

1.科安达TAZ Ⅱ/S 295计轴系统技术

1.1系统结构原理

计轴系统通过比较轨道特定的区段内，进入、驶出计轴点的列车的车轴的数量，来完成轨道区段对空闲、占用情况检测的铁路专用的信号设备。南京地铁S9号线采用科安达TAZ Ⅱ/S 295型计轴设备，模块化设计使系统结构精简，故障数量少，维护方便。从所处位置可以分为室内设备和室外设备两部分：室内设备有计轴板、电源板、复零板、放大板和输出板等;室外设备主要是车轮传感器和电缆盒等。从各部件功能可划分为运算单位、检测单元、电源板和复零板四大块：计轴板与输出板组成了计轴的运算单元;而车轮传感器与放大板则组成了车轴的检测单元【1】。

计轴板是由两套独立的运算单元组成，分别处理来自其他板件的信息从而判断车子前进方向，从而完成车轴数驶入和驶出的统计工作。只有当比较两组运算单元计算结果相同时，才能输出“空闲”的信息给输出板。

输出板是由12个继电器组成的，主要用于完成车轮传感器DSS对区间内空闲、占用的条件的输出，以及状态输出。

电源板负责输入50Hz的交流220V电源，输出12V和24V的直流电源。当列车的车轮子驶过传感器所在的区域，同时，车轮传感器DSS则会产生轮轴信号输出到放大板件上，而放大板接收到该信号对其进行放大、整形后，变成轮轴脉冲的信号传给输出板和计轴板。

复零板则用于相应区段计轴的电路复零。在计轴机柜中，电源板是采用两套互备冗余的装置，各机柜分别提供两路220V交流电源，其中一台电源故障，整个设备仍能正常供电。

轨道占用、空闲状态检查方式有两个具体操作：一是在轨道空闲时计入一轴或探测到车轮存在，这时，轨道转变为占用的状态;二是在轨道占用的情况下，计算最后一轴出区域时轨道则可以转为空闲。

1.2车轮传感器DSS的工作原理

车轮传感器DSS由外部的直流为其提供电源，其内部电路，是由一个高频有源振荡器和其他附属电路组成的，它的封装壳体内有两个独立的传感单元分别执行相同的计算。当车轮子接近传感器的同时，计轴系统内部的铁磁介质对元器件的阻尼作用，使电路发生一些变化，而电路输出的电压也会升高来完成车轴的计数的工作。车轮运行方向是通过2路轮轴信号的相位关系来识别的，当车轮子压过车轮传感器之后，这2套传感电路分别感应出轮轴信号，并能感应出轮子压过传感器的时间先后顺序，以及感应出车轮位置的重叠。

1.3计轴系统的四大重要功能

TAZ II/S295 计轴系统具有四大重要功能。一是具有自我诊断及故障检测功能;二是有预复位功能，这个功能在设备维护恢复故障时经常使用，非常重要。主要在设备无故障或者车轮传感器无持续占用时操作，之后计轴区段的轴数被清零，但此时计轴区段仍处于占用状态，只有当下一次计算计入和计出轴数相等时才能出清轨道空闲状态，从而保障列车运行安全;三是能够确定列车的运行方向;四是提供检测系统、管理系统的接口，提供信号系统的轨道区段占用、空闲的输出接口。

1.4计轴系统的缺陷

根据S9号线运营以来的统计及观察发现该系统主要存在的3大缺陷：一是系统供电状态不稳定导致车轮传感器输出的模拟信号幅度微弱，而且在传输的过程中很容易受到干扰从而产生故障 （感应单元参考电压：空闲 4.79V～8.31V，占用：8.39V～9.96V。 开路：9.96V～10.0V，松动：0.0V～5.04V，短路：0V）;二是，系统不稳定或元器件使用寿命问题导致板卡功能异常或死机;三是配套的监测终端监测信息量很少，对故障的排查、维护参考意义不是太大。经过长期的观察统计发现，计轴受干扰发生故障的原因主要来自以上3大缺陷，下面根据南京地铁S9号线的计轴故障案例来展开分析【2】。

2.南京地铁S9号線科安达TAZ Ⅱ计轴故障分析

2.1南京地铁S9号线2月至8月计轴故障案例

案例1：2021年2月14日18：31分，翔宇路南站G0613计轴编号红闪，未影响正常运营。现场查看分析原因，发现计轴输出板故障，重启无效后更换该板件，设备恢复正常，持续观察板件，并将换下的板件交由厂家进行测试。

案例2：2021年3月2日11：09，翔宇路南站G0603、GD0609紫光带故障，未影响正常运营。现场查看分析原因，发现计轴输出板死机，重启后恢复，夜间对板件进行更换，检查室外设备正常，持续观察板件，并将换下的板件交由厂家进行测试。

案例3：2021年3月20日1：47分，铜山站G0501、G0503计轴编号红闪，未影响正常运营。现场查看分析后，在LOW机上做预复位，列车压道过后故障排除。查明原因为中铁四局施工，磁头受扰。

案例4：2021年5月23日0：09分，铜山-石湫站区间GD0507、GD0509计轴编号红闪，未影响正常运营。现场查看分析后，人工划磁头后恢复，分析原因为外单位施工导致磁头受扰。

案例5：2021年7月6日3：54分，石湫站G0408、GD0410计轴编号闪，未影响正常运营。现场查看分析后，在LOW机上做预复位，轨道车压道过后出清。查明原因为外单位施工，磁头受扰。

案例6：2021年7月7日21：20分，铜山-翔宇路南轨道区段G0518、G0519、G0520、G0522计轴编号闪，未影响正常运营。现场查看分析后，更换INOM板后设备恢复正常。查明原因INOM板性能下降，引发故障。

案例7：2021年8月9日13：04分，铜山-石湫站区间G0408、G0410计轴编号红闪，未影响正常运营。现场查看分析后，在LOW机上做预复位，列车压道后出清。分析原因为雷电导致磁头受扰。

2.2 S9计轴故障特点及原因分析

结合以上S9号线2021年2月至8月的故障案例，总结故障的特点：1）少数区域集中了大部分的计轴故障;2）故障是随机重复的;3）故障的现象简单且单一，以计轴编号闪、HMI紫光带等故障现象为主;4）故障经预复位操作，列车压道后消失，不影响正常行车。

进一步分析S9号线计轴故障原因：

1）外部的环境因素对计轴磁头或电缆产生干扰

外部产生干扰的主要原因有：其他单位施工不规范干扰磁头、设备建设初期安装不规范、发生雷电雨雪天气因素等情况。

由于计轴室外设备有两处车轮传感器DSS的感应单元，当金属物质从磁头旁边经过导致干扰。地铁轨行区施工时间一般为夜间 12：00-4：00时间段，供电、公务等工种的工作人员施工时将扳手等铁质工具划过磁头处，或推动检修小车进出计轴区段，均有可能造成施工作业后计轴区段粉红光带的现象。

另外，地铁区域内的电磁环境非常复杂，比如地铁轨行区内布放了公用移动、联通、电信无线通信信号、专用800MHz 的无线通信信号等。计轴的连接电缆与这些通信线缆在同一电缆间的出入口进出隧道，同时，计轴电缆与通信、自动化等专业等电缆在轨行区内的同侧布放。很可能在初期设计及施工的时候，计轴电缆与其他系统电缆不合理的交叉重叠 ，高低频信号线缆交织在一起，产生复杂的电磁环境，从而对计轴系统产生干扰 。

2）科安达TAZ Ⅱ计轴内部板卡、接线及零部件异常或死机。

计轴设备内部故障主要原因有：驱动电源供电不稳定、板件本身的稳定性问题、设计上的漏洞、初期安装不规范、板件积灰受污染、防雷接地松动等。在施工图纸设计阶段，线缆布放不合理，电磁干扰造成系统不稳定。在建设施工阶段，螺丝锈蚀、线缆紧固、机柜、组匣、板卡、元器件安装不规范，造成接触不稳定。施工现场灰尘积灰严重，藏匿在板件内部的污垢清理效果不佳，板件受污染，长期运行后性能减低或死机。防雷器件、接地电缆安装松动或者不合理。

3 降低S9号线科安达TAZ Ⅱ计轴设备故障发生率的整改措施

3.1消除计轴设备干扰的措施

1）针对由其他单位施工作业产生的干扰故障，要对其他部门工作人员沟通并培训信号设备计轴原理，规范其作业的流程，保证作业时尽量远离计轴磁头，严禁使用金属物体在计轴磁头附近，以免造成干扰。2）设计抗磁头干扰屏障，有施工作业时将磁头予以保护，防止靠近计轴磁头，造成红光带等故障。3）针对线缆布线不合理的问题，选用金属护套计轴传输线缆。4）全面整理轨行区内计轴的线缆，规范电缆的布置及敷设方向，以便合理的避开干扰源头。5）调整计轴室内设备的电缆及配线，充分考虑电磁兼容的情况下增大与通信高频电缆的距离。6）安装抗干扰磁环，提高抗干扰性能。7）及时更换有问题的车轮传感器。

3.2 计轴内部问题的整改措施

1）监测空闲、占用电压范围，更换掉不稳定的驱动电源。计轴磁头占用电压正常范围：8.39V-9.96V 。2）针对建设期间受污染的板件，批量更换问题板件，常出现故障的INOM板、输出板、继电器板等，是重点整改对象。3）检查防雷和接地线，有螺丝锈蚀或者松动的及时更换。4）检查线缆绝缘是否良好，更换掉破损裸露的部分。5）全线排查机柜、板卡、线缆等安装不规范的部分，及时整改。

3.3 优化计轴设备的维护方案

1）编制故障处理指南、作業指导书、故障处置流程图等，印发计轴故障处理手册，提高信号维护员现场处置故障的准确性，提高故障处置效率。2）编制抢修应急预案，定期开展故障应急演练，提高信号维护员对故障处置的熟练度。3）加强维保人员的业务培训，及时发现和排查巡检过程中的故障隐患。4）关注外单位施工的时间，做好抗磁头干扰的提醒。

4结语

科安达TAZ Ⅱ计轴设备，相比传统的轨道电路，降低了设备成本，提高了检测效率，保证了信号系统的安全稳定。但在施工设计、安装、调式、运营等环节，因为不规范安装、环境影响等导致设备出现故障，需要从技术管理、设备管理、人员管理等方面考虑，消除干扰，减少故障，提高设备运行的稳定性。

参考文献

[1]李晓燕. TAZ-Ⅱ计轴设备国内应用中存在的问题[J].中国高新技术企业，2011（3）：40.

[2]刘俊杰. TAZ Ⅱ计轴在地铁运营中存在的问题及对策[J].技术与市场，2012（9）：45.