计轴资料

计轴
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。

其用途与地铁1〜5号线使用的轨道电路相似，主要用来检测区段状态信息。

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黄色立式盒子叫计轴电子盒（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，
在每个信号机处都有一个计轴点，同时考虑备用模式先期开通时的运行间隔来布置全线的计轴点。

计轴点在图纸上一般用“ 一”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。

目前
6/8/9三条线计轴送到PMI三种状态信息：占用、出清、受扰。

第一节计轴设备
1.1计轴各设备祥解
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。

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为了确定列车的运行方向。

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，接地板上有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2-1安装在轨道上的计轴磁头
訂没有车轮时 H ）车鸵渐渐靠近 X 曲磁头
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。

1.2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。

I )EAK 外舰
ii)EAK 內部
图2-3 EAK 设备箱
图2-4电子单元子架
一"•线缆终端
对核算器拯槽
__—地址开关
亠模拟板插槽
•一测试设备接口
WAGO终
端
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PDCI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。

WAG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。

1.3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。

功龍
R1SK1参考电压电垃计
R2SK1调整电压电拉计
R33K2參考电压电拉计
SK2调整电压电拉计
HI SK1環头情况，红灯亮有车轮'绿灯闪烁询整电压正常
H2昭磁头情况，红灯亮有车轮，绿灯闪烁调整电压正常
H3板卡电源，録灯鳧円电源正常，红灯売24幵电源故障
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（MESSA）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（PEGU）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信号，当调整电压值达到负的参考电压时，
模拟板送出低电平信号。

测试工具箱的11档用来测试SK1的参考电压，13档测试SK2的参考电压。

1.4核算器板
核算器的功能就是计数和向室内发送数据。

核算器板有自检功能，一旦发现
本身CPU有故障就会停止向室内发送错误数据
LED功噩正毎状态
Hl/l銀色rm:宜益出韬逛灭
Rl/2色
绿色CPU洎植出错
R2/2**岌送触贈闪烁
图2-7核算器灯位信息
PDCU
PDCI是电源/数据调谐单元(Power/Data Coupling Unit )的简称，安装在
室内ACE机架背面，一头通过CTF分线盘连接轨旁设备，另一头连接着机架内的串行I/O板。

正如设备名所述，PDCU就是起到一个将电源和数据的通道进行合理分配的作用，对室外的100V供电和EAK发回的数据走的是同一对线。

PDCU勺1、2号端口接的是电源屏的100V电源输入，如果1、2号口没有电源配线，你可以很容易的确定这个PDCU寸应的是一个共享计轴点。

1.5 ACE子架
ACE子架是室内计轴设备的核心，一个ACE子架分为三层，每层有16个板卡位。

第一层两块电源板和两块CPU板占掉6个板卡位，其余板卡位则是并行和串行I/O板，没有板卡的位置用盖板盖住。

图2-8 ACE子架
ACE子架的串行I/O接收到来自PDCC的计轴点数据输入，将数据送到CPU 板, CPU S 过各个计轴点之间的逻辑关系，将来自计轴点的数据经过运算转化为各区段的状态信息后送到并行I/O ,并行I/O将区段状态数据输出给联锁系统作为联锁条件。

计轴区段有3种状态：空闲、占用和受扰。

空闲区段即区段内轮对数为零的区段。

当该区段两头任何一个计轴磁头上有车轮滑向区段内，区段内轮对数变成
正数就会成为占用状态。

当该区段两头任何一个计轴磁头上有车轮滑出去段，
区 段内轮对数变成负数就成为受扰状态。

占用区段内有多少轮对记录在室内 ACE 机架的CPU 模块内，如果有相同数量的车轮滑出该区段， 区段就会恢复空闲。

一 旦区段受扰，并行I/O 板会自动锁死，除非经过复位和清扫处理，否则只会向联 锁系统发送受扰信号。

电源模块
电源模块从电源屏获得60V 交流电输入，然后分配给串行和并行I/O 板使用
1.6串行I/O 板，并行I/O 板
一块串行I/O 板负责2个计轴点的输入，一块并行I/O 板负责1个区段状态
的输出
LED IN （绿） LED QUT1 （绿）
LED OUT2 （绿） 功能 ON
ON ON 「正常 ON OFF ON 濕度过高 过载 过电压輸出
ON □N
OFF 温度过高 过載 过
电压输出2/3 OFF ON ON LED IN 破裂
OFF OFF OFF
无输入电压 输入
电压过低 输入电
压过高 图2-9电源模块
僭蹌il 道LED.连 接计釉点时点壳
数据报丈接畫LED ， 播到报文闪烁
计轴点I 计轴点2 并行I/O 板有许多LED 灯位，可以通过这些LED 看出计轴区段的一些简单情
况。

上面一组4个LED 显示板
卡的连接信息，如果两个数据通道都完好，这 4
个绿灯都是点亮的。

下面一组8
个LED 分为3部分，最上面2
个绿色灯位在区段 占用时点亮，空闲和受扰时熄灭。

中间4个橙色LED 是一些输入信息，根据配线 的不同会有不同的显示状态。

目前的四个灯位配置能显示空闲、占用、受扰、正 在复位和待清扫5种状态。

最下面2个绿色LED 隔一段时间会点亮一次，这表示 CPU 正在检查这块板卡运行状态，检查完这块板卡 CPU 会接着检查下一块，一直 不停的循环。

区段受扰后如果确认故障已经排除，则需要复位并行 I/O ,操作要求按下复
位按钮的同时转动复位钥匙，保持 2〜6秒。

复位成功可以从4个橙色LED 的变 化看出来。

无论原来区段状态如何，复位后的区段状态是待清扫，在联锁上仍然 按受扰处理，待清扫状态需要清扫后才能恢复空闲， 清扫具体方法在维护篇有详 细说明。

r 、r> 图2-10并行I/O 板 图2-11串行I/O 板
板卡的连接信息
•正富运行中遠4
亍绿灯金部点亮
•区段信息
•轿入信息
•系蜒轮谜 •复位钥匙
―复位按詛
1.6.1 CPU 模块
CPU 莫块是整个计轴系统的神经中枢，它的程序里烧录着计轴点和计轴区段 之间的关系，它控制着系统并行I/O 的输出，与联锁系统的安全密切相关。

本着 故障导向安全的原则，如果CPU 莫块发生故障或者失电，与该CPU 有关的所有计
轴区段将全部受扰
图2-12 CPU 模块板
CPU 板上有两种用于诊断的接口，可以根据分析设备的不同自由选择。

正常 运行的CPL 板的字母数字显示屏上是一条旋转的直线，CPU K 死机直线停止旋转， 这是就要按重置按钮重启 CPU 莫块。

但是要注意的是，按下重置按钮会消除 CPU 记录的所有运营日志。

1.7 WEIDMULLE 接线端子
WEIDMULLE 端子体积很小，安装在 TB6端子排上，其功能类似于一个继电 器。

如果 WEIDMULLE 正常工作，TB6端子排上的LED 会点亮，可以根据这个灯 位更换故障的WEIDMULLER
WEIDMULLE 和并行I/O 板的输出安全有关系。

并行I/O 板的输出需要借用 24V
电源提供诊斷用以太网接口
重置按紐
*宇母数宇显示屏
■诊斷用串行接口
输出用电，WEIDMULLE在24V电源出问题时会切断对联锁系统的输出。

F面介绍计轴日常维护的一般流程:
第二节日常维护
2.1计轴维护测试设备
室外维护测试设备：计轴测试箱，建议配备扭力扳手一把
计轴室外设备的日常维护：
检查黄帽子及磁头电缆的物理安装，是否有线皮破损或潮气渗漏。

检查磁头和电缆的接地是否有物理损坏。

发送磁头不能和钢轨有接触。

取下黄帽子观察灯位信息是否有异常。

可以接上测试箱，用3、4档察看电路板的24V 工作电压是否超限。

注意工具的使用，金属工具不要从磁头上划过，有可能造成不必要的受扰
2.2计轴室内设备的日常维护：
做好日常巡检，检查灯位信息是否有异常。

注意风扇的工作是否正常 半年检： 首先检查室内向室外供电是否在正确容差范围内。

将维护用计算机连接到CPU 板,通过诊断软件检查是否有漂移报警 （DRW ）如果 有很多无法解释的报警，需要去轨旁检查设备。

（漂移报警可能会由列车停靠在
磁头边上造成）
用诊断电脑检查在并口 I/O 板上是否有锁定输入故障。

很少有车占用的区间关联的并口板，其状态输出继电器要每年检查。

诊断电脑要用电池，或者电源适配器对地绝缘。

诊断电脑接诊断线时，仅 能连接一个CPU 板，即CPU1板。

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2.3计轴诊断软件使用
首先安装计轴诊断软件Diag nose V2.4.2.
双击Setup.exe,选择English.注意诊断的电脑系统要把语言改为英文，
步骤为：
Con trol Panel---Data,Time,La nguage and Regi onal Options---Regi onal
and Language---Advaneed---Language for non-Unicode programs---改成
En glish (UK)
打开Diagnose。

如图所示，选择Elements，出现测试栏
Eleme nt Type 选为Deteetio n Poi nt, Diag no stie Eve nt
选为Operational Name,单击Single。

58【帕即騎音-Elenwriit Window： Elament 1
则可以明确Element的数值与Parameter实际对应设备名称之间的关系
进行维护诊断，目前的维护主要是室外设备，即磁头硬件工作状态及历史记录。

所以主要只
检查Detection Point 的历史记录。

如下图所示：
选择History 窗口，
Element Type 选为Detection Point.
Start Time 选择上次测试的时间。

Element Number从1开始，直至测试完所有磁头。

190 Diengnose - HisWry Wmclow Hiy^oryl File Sethngs View Wtrluvi ?
冈Console 11 Elements El Histony Qlext Viewer Q Save As @Connect
按照测试记录表格，填写测试时间及故障报文。

2.4计轴设备故障修复之清扫受扰区段
由于目前计轴CPU^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
2.5 计轴故障处理
2.5.1 室外部分
供电/ 通信电缆不能导通。

主要原因：电缆被切断或者黄帽子内的接线端金属露头处老化折断。

表现现象：ACE架内对应的串口板2个绿灯都熄灭。

CTF上有100V DC输出至室外，而对应的PDCU 14&1喘子上不能测得3V AC的返回。

计轴点两边区段受扰。

处理办法：检查电缆通断，检查EAK的接入端物理接触是否牢固。

室外EAK内电路板不能正常工作。

主要原因：某块电路板老化或者故障（也可能松动）
表现现象：ACE架内对应的串口板上2个绿灯没有正常显示。

CTF上有100V DC 输出至室外，并而对应的PDCU 14& 15端子上不能测得3V AC的返回。

计轴点两边区段受扰。

处理办法：插拔电路板，或者进行更换。

磁头电压漂移。

主要原因: 长时间的工作，需要维护。

表现现象：诊断软件发现频繁且没有消失的DRW, DEF故障报文。

且当时没
有列车停在该磁头附近。

处理办法：按照EAK模拟板调整电压和参考电压调试方法，调整磁头偏移值。

计轴磁头物理损坏。

主要原因：计轴磁头被车轮、工具等外力破坏
表现现象：ACE架内对应的串口板上2个绿灯没有正常显示。

CTF上有100V DC输出至室外，并而对应的PDCU 14&15端子上不能测得3V AC的返回。

计轴点的两边区段同时受扰处理办法：更换计轴磁头，按照EAK模拟板调试步骤重新调试
2.5.2 室内部分
PDCU保险熔断
主要原因：PDCI内保险丝熔断
表现现象：PDCI内保险熔断报警红灯LED点亮，计轴点两边区段受扰
处理办法：更换保险丝
CPU板死机
主要原因：CPU板供电故障或运算量过大
表现现象：CPU板电子屏上横杠停止旋转，所有区段受扰
处理办法：连接维护计算机，下载日志后重启CPU板
CPU死机时的故障日志下载
当确认ACE为死机状态时（CPU板上的红色LED停止旋转，变成X状或者全红时），使用PostMortem Software 来下载故障日志。

注意：在CPU板死机状态下收集2块CPU板的日志。

日志下载完成后才能进行复位/重起的操作。

1 .双击PMA.exe文件賊
2•点击” Start ” ,会自动开始下载日志。

3. 下载结束后点击“ Save All ”
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，
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
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