西安地铁一号线ACM100计轴系统.doc

.西安地铁一号线ACM100计轴系统倪沛民摘 要：对西门子计轴系统ACM的安全性、可靠性、结构与功能、诊断与接口、传输与配置、系统的复位方式和运用优点等内容进行探讨与说明。关键词：西安地铁；计轴；ACM 0.概述在轨道交通行业，计轴系统作为轨道空闲检测系统的设备之一，能够检测相应区段列车占用和出清状况，并向相关系统提供轨道空闲检测区段的状态信息。计轴系统对每段轨道空闲检测区段起点和终点处的车轮探测元件进行检测，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，以此来确定该段轨道区段是否空闲。ACM作为西门子计轴系统家族的新成员，核心功能是对轨道空闲检测区段进行检测，通过计算车轮传感器传输的车轴信号提供空闲、占用指示，并将状态信息通过ACM的继电器接口传输给任何联锁或子系统。 1.系统的安全性ACM基于西门子计轴系统统一采用的准则SIMIS原理（西门子的故障-安全微机系统）进行设计，根据欧洲CENELEC安全标准EN50126 、EN50128、 EN50129号文件，ACM已达到SIL4最高安全级别，并且得到了独立第三方的认证。2.系统的可靠性ACM计轴系统中计轴模块（ACM）采用的硬件设备，包括一个根据SIMIS原理设计的主机。该主机采用2取2结构，有两个独立的微机组成。这两个微机设计相同，程序设置也相同，并且能同步运行。在处理过程中，数据被同时读入两个独立的通道并进行处理。进程及检测的状态，以及进程中数据的处理输出都会经过一致性的检查。另外定时的测试程序会分别对单个微机通道的处理状态进行检查，以确保正常运转。3.系统的结构和功能ACM计轴系统主要由两部分组成：室外设备WSD车轮传感器和室内设备计轴系统标准模块（ACM）。ACM的主要功能有：1、计算WSD车轮传感器传输来的车轮脉冲信号；2、比较进入和离开轨道空闲检测区段的车轴数；3、给出轨道空闲检测区段的空闲/占用状态的指示；4、接收来自联锁输入的对应每一个区段的双通道复位指令；5、为每一个区段提供单通道的复位限制和复位确认信息。3.1室外设备WSD车轮传感器安装在轨道空闲检测区段的边界上，包括2个封装于一个壳体内相互独立的传感子系统（双置传感器）。车轮传感器以打孔的安装方式在钢轨内侧轨腰处，通过一根4芯电缆（每个子系统各占用2芯）连接到一个轨旁箱（电缆分线盒）上，车轮传感器至轨旁箱的电缆分为5m、10m和15m三种长度。3.2室内设备ACM计轴模块，能够直接连接2个WSD车轮传感器，处理2个轨道空闲检测区段的状态信息，并且通过继电器接口输出2个区段的状态。前面板具有3个操作按钮和10个三色LED指示灯在内的控制和显示单元，1个可编程配置的9针插头，1个输入24V直流电源的4针插座，和1个连接联锁系统的96针插座。工业以太网交换机，用于将ACM接入专用以太网网络和接入PC机以实现配置和诊断。交换机上有8个用于连接ACM和PC机的RJ45插座，224V直流（18V到32V）的4针电源插座，和显示工作状态的2针指示接口。此外，室内设备和室外设备通过电缆相连， ACM和电缆终端机架或机柜间的连接至少在一端进行屏蔽。在进行安装的时候，为了操作的安全，所有ACM的导电外壳和安装轨必须接地，可将电缆连接到受保护的室外设备上，利用防雷模块和压敏电阻来防止过压的产生。计轴系统结构图如图1所示。图1ACM计轴系统结构图4.系统的诊断和接口 4.1现场诊断ACM前面板上具有操作和显示单元，利用前面板的操作按钮，用户可以完成对该ACM主机模块的系统复位和重新启动，或取消每一个轨道空闲检测区段的复位限制。前面板上一共有10个LED指示灯，颜色有绿色、黄色和红色三种，工作状态有长亮和闪烁两种。这些灯位可以立即显示出ACM当前的工作状态。通过观察LED指示灯所显示出来的不同颜色及点亮状态（稳定点亮或闪烁），可对ACM当前状态进行简单的诊断。通过ACM前面板上LED指示灯可显示的信息包括：1、轨道空闲检测区段的状态；2、WSD车轮传感器的状态；3、复位限制的状态；4、以太网接口通信的状态；5、ACM主机工作的状态。4.2ACM与相关设备的接口ACM与相关设备的接口包括：1、2个故障-安全（双通道）继电器输出；2、4个故障-安全（双通道）光电耦合输入，对应每一个区段有一个复位输入和一个辅助复位输入；3、5个单通道继电器输出，一个ACM主机工作状态指示，另外对应每一个区段有一个复位限制输出和一个复位确认输出；4、2个故障-安全（双通道）接口用于连接WSD；外部电源连接，通过一个单独的连接器向ACM提供24V直流电源；5、以太网接口，用于连接其他的ACM，这个接口同样也可以连接一台标准的PC机进行配置和诊断。5.系统的传输与配置5.1ACM间的数据交换可以通过开放式传输系统进行，SLC安全数据传输程序可实现数据的安全传输。当距离较长时，可使用调制解调器（电缆调制解调器或光纤调制解调器）来完成数据传输5.2当标准的PC机与ACM建立连接之后，在PC机上可以使用WEB浏览器对ACM进行配置。在ACM计轴系统当中，各个ACM是通过各自的IP地址来识别的。在WEB浏览器中通过输入各自的IP地址，就可以快捷的访问对应ACM，而无需在PC中安装其他软件。根据现场的特定情况，ACM配置数据可通过WEB界面中的选择框、按钮、文字框进行修改，其中可配置的信息包括：WSD车轮传感器检测方向的设置；安全传输信息的设置；复位方式的设置；对车轴振荡状况的检测；维护指示功能的设置；主用复位方式和备用复位方式的选择；车轴脉冲检测指示的输出；轨道空闲检测区段的代号（名字）的设置；WSD车轮传感器的代号（名字）的设置；本地ACM的IP地址的设置；本地ACM与其他ACM通信参数的设置；WSD在轨道空闲检测区段当中的配置；轨道空闲检测区段；ACM其他需要配置的信息等。6.系统的复位方式对于ACM轨道空闲检测区段，可配置以下的复位方式：1、具有复位限制的立即复位，2、无复位限制的立即复位，3、具有复位限制的预复位，4、无复位限制的预复位6.1立即复位方式若区段配置为无复位限制的立即复位方式，在操作完复位按钮之后，ACM将立即给出该区段的空闲指令。若配置为具有复位限制的立即复位方式，并且复位限制当前有效（如ACM最后一次记录该区段的状态为列车驶入的状态），则ACM会拒绝执行该次复位操作指令，只有取消复位限制后，才能对该区段进行复位。复位限制可通过将该区段最后的状态改为列车驶出状态（如模拟车轴划出该区段）进行取消。6.2预复位方式若区段配置为预复位方式，在操作完复位按钮后，ACM只会将该区段的轴数清零，但仍然给出区段占用的指示，只有当该区段正常（或模拟）通过一列车之后，ACM才会给出该区段的空闲指示。在西安地铁一号线的实际使用中，配备的是计轴系统预复位方式的功能。7.系统的运用优点系统运用的过程当中，系统设计中的一些优点也在实际运营维护当中得到了体现。7.1可编程配置插头的数据配置ACM前面板上有一个可编程的配置插头ID卡插槽，它具有固定的内存。ACM的所有配置数据（轨道空闲检测区间的配置和ACM其他的系统配置）都保存在这个插头里。当ACM被替换时，只需将该配置插头插入新的ACM当中，即可实现新的ACM的配置，无需重新配置。7.2模块化结构满足各种需求ACM计轴系统包含一个或多个ACM，ACM模块化结构允许对系统进行个性化设计，以满足各种需求，所需的ACM数量可与功能相关的拓扑结构相匹配。ACM计轴系统的硬件设备可以迅速的进行更换、扩展、和配置的更新，这些都极大的提高了系统的可用性。8.结束语在中国大陆地区首次正式使用的计轴系统AC