南京地铁三号线ACM100计轴系统原理及维护

南京地铁三号线ACM100计轴系统原理及维护
摘要：三号线轨道空闲检测系统选用的是西门子ACM100计轴系统，这套设备是南京地铁首次采用的设备，下面从这套系统的概述、原理、设备的接线安装以及维护等几方面对其做一些阐述。

关键词：计轴、ACM、WSD、维护
一、计轴系统系统概述：
计轴系统的工作原理：
计轴系统对每段轨道空闲区段的起点和终点处的探头进行监控。

即对进入轨道空闲区段的列车车轴数和离开该区段的车轴数进行比较，以此来判定这段轨道区段是否被占用。

计轴系统的优势在于它的工作不受道床环境的影响，利用计轴和道床电阻的无关性解决轨道电路分路不良的问题。

当然，由于计轴探头对金属物体的敏感特性，使得计轴系统无法区分在计轴探头附近的是一定尺寸大小的金属物体还是正常通过的列车车轮，这也就是计轴系统易于被外围环境干扰的原因。

ACM100是西门子计轴家族的一名新成员，它是标准的模块化设计的自动计轴系统。

这套计轴系统采用了最先进的技术，能够提供准确可靠的轨道空闲检测区段空闲或占用的状态信息。

从设备的集成度就能看出，ACM100已经足够简约了，它取消了2号线AZS 350U计轴系统中室外的TCB，仅保留一个还叫TCB 的电缆分线盒。

如图1
图1TCB电缆分线盒
室内取消了运算单元的组匣，仅用一块ACM计轴器模块就能实现功能。

ACM100的运用领域很广，正线侧线和车站、单线复线线路、闭塞非闭塞线路，各种牵引类型、各种规格的列车，对轨道区段的长度没有限制，能够检测不超过450KM/H的列车时速。

ACM100计轴系统工作过程：WSD先检测到过程数据即一个车轮通过WSD 时，然后对该过程数据加以处理并传输到指定的ACM，ACM对收到的车轮探测信号进行处理和计算，并把结果显示给联锁。

ACM100计轴系统的组成：
1、组成：室内设备（计轴器模块ACM、专用以太网交换机、DC24V供电模块）和室外设备：（车轮探测组件WSD、TCB电缆分线盒）。

1.1室内设备：
1.1.1 ACM计轴模块：如图2
图2 试车线ACM计轴模块
外观：
ID插头（插入式可编程配置连接器：是一个固定的内存，有9脚接口，每个ACM配置的数据项目都储存在里面，类似一个存储卡。

存储的信息包括：控制的探头信息和控制的空闲检测区段）
图3
除此之外ACM前面板还有3个按钮、10个多色LED指示灯、专用以太网接口用来连接CAT5网络电缆、ACM的下方还有一个连接过程连接器的插口，图4。

图4
采用96脚C型刀片式插脚（用来连接从CTR送过来的计轴探头线缆和连接经过ACM处理后的信息传递到ACMINOM2板的线缆。

黑线是从CTR来的线缆；白线是从ACM接至ACMINOM2板的线缆）。

ACM100计轴系统仍旧是基于simis（西门子故障—安全微机系统）这套成熟技术原理来对轨道空闲检测区段进行保护的。

其实simis的核心理念就是2取2的设计，对于这套系统主要体现在ACM计轴器模块上。

ACM含有一个simis 原理设计的主机，该主机由两个独立的微机组成，这两个微机设计相同，程序的设置也相同，并且同步运行。

过程数据同时读入两个通道并且同步处理。

进程和测试序列的状态以及进程中处理数据的输出都需要经过检查是否一致，通过继电器接口进行故障—安全的轨道空闲区段的检测并和发送给联锁。

ACM计轴模块控制和组合方式：
一个ACM计轴模块和两个WSD相连，并对两个轨道空闲区段进行检测。

在超过两个两个轨道区段时就需要加相应多的ACM模块进行级联，组成ACM 网络。

在ACM前面板的下部有一个以太网的接口，这个就是用来连接附加的ACM，并且是配置数据的诊断和加载的接口。

每个ACM最多能再连接4个ACM 组件。

利用1拖4的ACM级联方式，ACM最多可以和10个WSD连接。

在ACM 网络中车轮信号数据间的交换是通过每个ACM和交换机连接而实现的。

有些车站不是ECC站，没有ACM100计轴系统，但是这些车站的WSD信息还需要与控制该WSD的ECC站的ACM相连，当WSD和ACM的距离超过6.5KM时就需要使用调制解调器来完成状态信息的传输。

1.1.2专用以太网交换机：图6
图6左侧为交换机，右侧为DC24V供电模块
作用：用于将ACM接入专用以太网网络、用于接入标准PC机来实现配置和诊断，后期全线计轴设备安装调试好后，我们在任何一个ACM交换机上可以查看任何一个ACM模块的工作状况，从而实现远程诊断。

实现方式：WSD通过电缆连至ACM模块，ACM模块处理完WSD发送过来的信息后，将处理后的状态信息一份发送给联锁，一份通过光纤发送至计轴总线，从而实现全线的计轴信息共享。

在ECC站计轴机柜的最上一层的交换机不是西门子的交换机，而是赫斯曼的RS30交换机，这个交换机带有光纤的接口，如图7
图7 赫斯曼RS30交换机
1.1.3DC24V供电模块: 为ACM计轴模块和交换机提供24V直流电，此24V 直流电由电源屏直接供给供电模块。

1.2室外设备：WSD
WSD和2号线的DEK 43计轴探头是有很大的区别，DEK 43将发送器和接收器分开分别装载钢轨的外侧和内侧，而WSD没有分置的发送和接收器，它只有一个外壳，安装在钢轨内侧。

WSD的工作原理和2号线的EDK 43也不一样。

DEK 43是通过车轮压过探头后改变探头发送器和接收器之间的交流磁场，从而使探头的接收线圈产生感应电压，这个电压被转换成调频/调幅信号后传至室内运算单元，而WSD内部有两个独立的传感器子系统叫做车轮传感器，通过一根四芯电缆（每个传感器2芯）连接到电缆分线盒上。

WSD工作原理是：WSD内部的两个传感器子系统各产生一个交变磁场，当车轮进入这个交变磁场时，轮缘的涡流削弱了车轮传感器的磁场，车轮传感器对磁场里的功耗进行探测。

根据WSD两个传感器子系统不同的电流耗损，WSD将探测到的车轮信息传输给ACM 模块里，这两个传感器是独立工作的，不存在一个发送一个接收的问题。

DEK 43探测的是感应电压的改变量，WSD探测的是感应电流的改变量。

所以在今后对WSD的检修作业中，对WSD内两个传感器子系统电流的监测就是我们可以量化的数值，这方面在后面的维护中将详细说明。

2、ACM100计轴系统的特点：
2.1成本效益高：模块化的ACM实现一个模块类型可用于各种应用。

坚固的外壳、快速的安装、通用的用途可实现成本效益和长期的硬件采购，并且可以降低维持备件的成本。

2.2使用交换机来实现ACM和以太网之间的连接。

2.3ACM100模块化的结构允许对系统进行个性化的设计，系统可以由一个或者多个ACM组成。

2.4ACM硬件组件具有高可靠性，免维修性，一个模块类型就可实现所有轨道空闲检测。

对于我们维护人员来说还能减少故障源。

二、系统的接线方式：
1、从WSD至试车线联锁
2、从试车线联锁至车辆段联锁（接口电路）
三、维护：
1、运行中的维护：
ACM可以在带电的状态下进行更换，只需将ID插头从原来的ACM模块上移除再插入到替换的ACM上就能完成ACM配置数据的传输，将故障延时降到最低。

2、故障判断方法：
室内判断：
2.1利用ACM模块上LED指示灯可以简单的现场诊断。

图8、
图8 ACM前面板
ACM前面板指示灯位含义表
2.2 利用维护PC进行诊断。

通过网络还可以实现远程诊断，与ACM100建立连接后，输入需要诊断的ACM的IP地址就可以对其诊断了。

用诊断PC诊断的好处就是能够直观的看到ACM的状态数据和诊断数据。

特别指出：维护PC 一定要是纯净的，做到专机专用，以防将病毒带入系统之中，导致系统频繁的死机。

诊断方法：
把PC机的IP地址改为172.27.20.X，X值越大越好，以免和ACM模块的IP地址重合。

然后将PC机的网线和交换机相连，登录浏览器，输入所需查看的ACM模块的IP地址即可查看此ACM模块的状态。

诊断界面实时显示了占用的轴数和出清的轴数以及其他的一下状态信息，如图9。

通过诊断界面，我们检修人员可以远程初步判断处理故障的方法，比如是在LOW上操作预复位还是重启ACM模块。

图9 PC诊断界面
室外判断：
室外判断主要的依据是对WSD内两个车轮传感器进行电流的监测。

方法是将万用表串到每个传感器的两芯电缆回路中直接测量电流值。

用测量值去比对车轮传感器被感应和非感应时的标准值，从而判断WSD的性能状态。

如图10，
图10 用万用表沟通1、2芯线
用万用表沟通1、2芯线回路，用以测量一个车轮传感器的感应和非感应值；另一个车轮传感器的测量方法同上。

故障案例：
7月30日，车载信号动调时发现控制TG0001、TG0002 ACM模块的OK LED 灯显红，TVDS1 LED显红。

LOW机显示该区段占用且不能做预复位处理。

根据故障现象判定是CH0001-CH0002计轴探头有故障。

去现场CH0001-CH0002 计轴探头对应的TCB里测量1、2线圈测量的轨道空闲电流为 6.82mA（标准4.75-5.25mA），模拟车轮占用计轴探头电流为4.43mA（标准值应小于2.99mA）。

对该计轴探头电流校准后，空闲电流和占用电流仍然过大，于是判定为计轴探头内传感器故障，对该计轴探头进行更换后恢复正常正常。

专业术语：
ACM：计轴器模块WSD：车轮探测组件TCB：电缆分线盒。