劉春洋 張大鵬 吳亮

AF-904軌道電路紅光帶故障處理方法

劉春洋 張大鵬 吳亮

在應(yīng)用AF-904軌道電路的津?yàn)I輕軌信號(hào)系統(tǒng)中，因軌道電路故障影響列車(chē)運(yùn)行的情況時(shí)有發(fā)生。針對(duì)AF-904軌道電路故障的特點(diǎn)和原因，總結(jié)了數(shù)字軌道電路的故障處理方法。

津?yàn)I輕軌;信號(hào)系統(tǒng);數(shù)字軌道電路;紅光帶;調(diào)諧校正

津?yàn)I輕軌信號(hào)系統(tǒng)采用的是美國(guó)USSI公司設(shè)計(jì)的列車(chē)自動(dòng)控制系統(tǒng)ATC，可以實(shí)現(xiàn)列車(chē)自動(dòng)防護(hù)ATP、列車(chē)自動(dòng)運(yùn)行ATO、列車(chē)自動(dòng)監(jiān)控ATS等功能。該信號(hào)系統(tǒng)已在洛杉磯綠線、哥本哈根地鐵、上海地鐵2號(hào)線等重要線路中使用。

1 AF-904軌道電路在信號(hào)系統(tǒng)中的作用

AF-904軌道電路是ATC系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)備，它向聯(lián)鎖系統(tǒng)提供軌道占用的檢測(cè)信息，并向列車(chē)上傳送數(shù)字編碼的機(jī)車(chē)信號(hào)，這些數(shù)據(jù)可用于實(shí)現(xiàn)ATC系統(tǒng)的列車(chē)自動(dòng)防護(hù)(ATP)。

AF-904軌道電路通過(guò)串行通信，從地面設(shè)備接收數(shù)據(jù)后，通過(guò)鋼軌回路向車(chē)載設(shè)備發(fā)送綜合數(shù)據(jù)信息幀。它與地面聯(lián)鎖采用雙向的串行數(shù)據(jù)鏈路，而與列車(chē)的通信接口是一個(gè)單向的鏈路，列車(chē)只有接收功能。

AF-904軌道電路通過(guò)軌道區(qū)段一端向鋼軌發(fā)送信息幀，內(nèi)容包括:本區(qū)段軌道電路ID號(hào)、目標(biāo)速度、線路速度、走行距離、停穩(wěn)、方向、下一區(qū)段載頻、編組/解編組以及前方道岔狀態(tài)等，同時(shí)監(jiān)視軌道電路另一端以檢測(cè)列車(chē)占用，并向地面聯(lián)鎖系統(tǒng)發(fā)送區(qū)段占用信息。

2 AF-904軌道電路組成及工作原理

AF-904軌道電路分為室內(nèi)、室外2部分。室內(nèi)由采用微處理器的信號(hào)處理單元組成，每個(gè)組匣包含4個(gè)相同的軌道區(qū)段，每個(gè)區(qū)段包含電源、軌道信號(hào)發(fā)送和接收板，軌道電路設(shè)備通過(guò)串行通信與計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)交換信息;室外由軌道電路耦合單元和電纜環(huán)線組成，耦合單元安裝于軌道線路旁的信號(hào)箱盒中，實(shí)現(xiàn)與室內(nèi)信號(hào)處理板及室外電纜耦合環(huán)線的連接，并通過(guò)調(diào)諧使不同區(qū)段長(zhǎng)度的軌道電路達(dá)到相同的信號(hào)強(qiáng)度。與耦合單元連接的電纜環(huán)線同焊接在鋼軌上的棒線通過(guò)電磁耦合，實(shí)現(xiàn)調(diào)制數(shù)字信號(hào)向鋼軌上的傳輸。棒線是由500MCM標(biāo)準(zhǔn)的專用電纜焊接在2條鋼軌上，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫軌道線路的軌道區(qū)段電氣分割。

AF-904軌道電路既可以檢查列車(chē)占用，同時(shí)又可以向列車(chē)傳送列車(chē)控制信號(hào)。地面聯(lián)鎖計(jì)算機(jī)根據(jù)軌道各區(qū)段的占用狀態(tài)，計(jì)算相鄰軌道區(qū)段允許的列車(chē)運(yùn)行速度，并傳遞給軌道電路控制單元，由該控制單元通過(guò)FSK調(diào)制和編碼后傳送到軌道區(qū)段。當(dāng)列車(chē)進(jìn)入軌道區(qū)段時(shí)，安裝在列車(chē)底部的接收天線將接收FSK數(shù)字編碼信息，經(jīng)過(guò)車(chē)載計(jì)算機(jī)解碼和處理后，獲得列車(chē)的控制信息。

3 AF-904軌道電路紅光帶故障現(xiàn)象

1.當(dāng)發(fā)生軌道電路瞬間紅光帶時(shí)間超過(guò)2.75 s時(shí)，會(huì)使列車(chē)瞬間掉碼。

2.若軌道電路長(zhǎng)時(shí)間紅光帶，則ATO、ATP模式均無(wú)法運(yùn)行，區(qū)間內(nèi)按ATO、ATP模式運(yùn)行的列車(chē)停車(chē);站間運(yùn)行也會(huì)受到區(qū)間限速影響(45 km/h)。

3.若處于岔區(qū)的軌道電路出現(xiàn)紅光帶，除造成上述影響外，還會(huì)造成該岔區(qū)道岔無(wú)法操縱，只能采用手搖道岔，這將嚴(yán)重影響運(yùn)營(yíng)效率。

4 AF-904軌道電路紅光帶故障分析及處理

導(dǎo)致AF-904軌道電路紅光帶的原因很多，如室內(nèi)外板卡故障、軌道參數(shù)變化、配線松動(dòng)或脫落、繼電器故障、室外棒線脫落、噪聲干擾、外界溫濕度變化、雷擊等。現(xiàn)總結(jié)如下。

1.軌道電路瞬間故障。維修人員只需到現(xiàn)場(chǎng)查看室內(nèi)軌道電路CPU板卡的狀態(tài)，查看內(nèi)部故障代碼，根據(jù)顯示內(nèi)容分析是簡(jiǎn)單的復(fù)位，還是受鄰線的干擾信號(hào)影響。一般情況不用處理。

2.軌道電路參數(shù)變化超出允許范圍。當(dāng)發(fā)生單區(qū)段STR值低于100%，或接近200%時(shí)，僅需臨時(shí)要點(diǎn)，在室內(nèi)進(jìn)行軌道校正或CPU板重啟即可。如當(dāng)時(shí)是雨天，只校正不保存過(guò)程數(shù)據(jù);若涉及其他參數(shù)不正常，需在運(yùn)營(yíng)結(jié)束后，室內(nèi)、外配合進(jìn)行調(diào)諧校正，將參數(shù)性能調(diào)整正常。

3.板卡顯示工作狀態(tài)異常。板卡常發(fā)生的故障有電源板輸出不正常、CPU板無(wú)顯示、輔助板燈亂閃等，此時(shí)只需更換故障板卡即可。如果CPU板上的通信燈閃爍，說(shuō)明AF-904與軌道聯(lián)鎖(MT)之間通信建立不上，導(dǎo)致MT無(wú)法處理軌道電路信息，造成AF-904軌道電路顯示紅光帶。該故障一般會(huì)引發(fā)多個(gè)區(qū)段紅光帶，需要綜合分析，通過(guò)檢查通信線路及更換板卡(含MT板)進(jìn)行解決。

4.排列反向進(jìn)路引起的故障。夜間施工作業(yè)時(shí)，經(jīng)常需要排列反方向的進(jìn)路，如不及時(shí)排回正向進(jìn)路，因軌道電路反方向的狀態(tài)參數(shù)不穩(wěn)定，經(jīng)常會(huì)發(fā)生紅光帶情況，影響正常運(yùn)營(yíng)。此類故障區(qū)段雖進(jìn)行多次調(diào)諧校正，但效果不明顯。經(jīng)過(guò)深入分析，改變思路，從硬件著手，對(duì)室外箱盒的電路板進(jìn)行了更換，更換后發(fā)現(xiàn)軌道狀態(tài)參數(shù)可長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定，此類故障明顯減少。

5.相鄰兩區(qū)段紅光帶且STR值不穩(wěn)。當(dāng)發(fā)生相鄰兩區(qū)段軌道紅光帶，受列車(chē)通過(guò)影響較大，一般判斷為室外棒線接觸不牢或箱盒內(nèi)板卡上的元件、接線虛接，此類故障需運(yùn)營(yíng)結(jié)束后上線處理。

6.當(dāng)使用以上方法故障都無(wú)法解決時(shí)，可通過(guò)測(cè)試手段判斷故障點(diǎn)。具體步驟:①?gòu)姆志€盤(pán)斷開(kāi)故障區(qū)段接收端CU箱盒內(nèi)的相鄰區(qū)段發(fā)送電纜(須提前要點(diǎn)登記);②在分線盤(pán)測(cè)量本區(qū)段接收端的電壓，如果接收端電壓為0.3 V左右，設(shè)備正常值相差小于0.1V，則可以判斷室外設(shè)備正常;③如果接收端電壓小于0.1 V，再測(cè)量該區(qū)段發(fā)送端電壓，如果低于正常值(與測(cè)量記錄中數(shù)值比較)，則可以判斷為室內(nèi)發(fā)送故障;如果發(fā)送端電壓正常，則可以判斷為室外設(shè)備故障。

5 預(yù)防性維護(hù)措施

為了保證AF-904軌道電路始終處在安全、滿意的運(yùn)行狀態(tài)，必須進(jìn)行有計(jì)劃地預(yù)防性維護(hù)。通過(guò)定期必要的參數(shù)調(diào)整來(lái)防止電路性能惡化，避免一些潛在的故障發(fā)生。每年9—10月間，津?yàn)I輕軌維修部都對(duì)全線的AF-904軌道電路重新進(jìn)行一次調(diào)諧校正。

調(diào)諧提高了軌道環(huán)線在選定載頻上的電抗，提升了小電流在長(zhǎng)距離電纜中的傳輸效率。同樣，當(dāng)一個(gè)軌道環(huán)線被選定為接收器，從軌道環(huán)線來(lái)的低電壓將被升壓以驅(qū)動(dòng)回送設(shè)備室的電纜。軌道環(huán)線的調(diào)諧使接收信號(hào)的能量有一個(gè)小的增加。由于接收器和發(fā)送器的阻抗不同，耦合單元是可調(diào)的，從而在發(fā)送器和接收器之間均衡分配。校正過(guò)程在調(diào)諧過(guò)程之后執(zhí)行，主要是設(shè)置鋼軌電流、分路門(mén)限和分路靈敏度。校正時(shí)必須觀察其電平相對(duì)值及方差值符合標(biāo)準(zhǔn)才可存儲(chǔ)，否則應(yīng)重新進(jìn)行校正。

6 結(jié)束語(yǔ)

津?yàn)I輕軌自運(yùn)營(yíng)以來(lái)，AF-904數(shù)字軌道電路性能日趨穩(wěn)定，作為準(zhǔn)移動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)不可或缺的重要基礎(chǔ)設(shè)備，它將會(huì)在日益發(fā)展的軌道交通中扮演越來(lái)越重要的角色。

As for the AF-904 track circuit used in the signaling system of Tianjin—Binhai LRT，train operation is often affected by the failures of track circuit．Based on the characteristics and reasons of the failures of AF-904 track circuit，we summarize failure handling approaches for digital track circuit．

Tianjin－Binhai LRT;Signaling system;Digital track circuit;Red light strip;Calibration

劉春洋:天津?yàn)I海快速交通發(fā)展有限公司工程師300451天津

張大鵬:天津?yàn)I?？焖俳煌òl(fā)展有限公司工程師300451天津

吳亮:中國(guó)鐵道科學(xué)研究院通信信號(hào)研究所工程師100081北京

2012-12-12

(責(zé)任編輯:溫志紅)