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机械论文发表之计轴系统故障分析

所属栏目:机械论文 发布日期:2013-08-17 09:50 热度:

  机械论文发表期刊推荐《中国机械》,杂志始创于1982年北京,现由中国工业经济联合会、中国工业报社主管。国内刊号:CN:11-5417/TH、国际刊 号:ISSN:1003-0085。2012年迎来创刊30年周年华诞,并开启了杂志专业、细分、国际化新征程这是一本中国的机械王国权威杂志,一本分享 机械行业经验的杂志。

  摘要:文章介绍了科安达-提芬巴赫TAZⅡ计轴系统的工作原理,分析了该系统在深圳地铁的现场应用过程中出现的故障及信号人员故障处理对策。

  关键词:TAZⅡ,计轴系统,故障,处理

  一、科安达-提芬巴赫计轴系统概述

  科安达-提芬巴赫TAZⅡ计轴系统是由德国提芬巴赫公司(TiefenbachGmbH)开发和生产的、用于轨道区段占用和空闲检查的信号设备。

  二、TAZⅡ计轴系统设备组成及工作原理

  TAZⅡ计轴系统由车轮传感器(DSS)和放大板(BA)组成的车轴检测单元、计轴板(AC)和输出板(WST)组成的计轴运算单元、复零板(ACR)和电源板(PWR)等部件组成。

  车轮驶过车轮传感器作用区域时,DSS产生轴脉冲信号,轴脉冲信号传输到室内缓冲放大板BA,由BA将轴脉冲信号放大整形为数字信号,并传送到AC。AC进行车轮运行方向判别及轴脉冲计数,确定对轴数是累加计数还是递减计数,即计入或计出。计轴运算单元比较计入和计出轴数,确定区段占用或空闲状态,并输出状态条件。

  计轴板提供两套独立的计轴运算电路,当两套计轴运算电路计算结果完全相同时,才输出空闲信息给输出板。输出板实现计轴区段空闲或占用的条件输出,并传递至联锁系统。

  (一)室外设备

  车轮传感器的内部由两套磁头(DSS-SⅠ和DSS-SⅡ)相互独立的高频LC有源振荡器和相应的附属电路构成。当列车车轮接近传感器时,车轮对内部LC电路产生阻尼作用,电路输出端的端电压升高。另外,两路脉冲信号必须满足有先后有重叠的特征,才被认为是有效的车轮信号,系统通过识别两路脉冲信号的相位差来确定车轮的运动方向,如图1:

图1.jpg

  图1车轮传感器示意图

  (二)室内设备

  1、记数电路

  室内放大板提供两套缓冲放大器电路与室外DSS-SⅠ和SⅡ感应磁头相连,当轮轴经过DSS的SⅠ和SⅡ感应磁头产生脉冲信号,经放大板放大,转换为方波传送至计轴板。计轴板通过辨别放大板两路方波信号高电平的先后顺序,以确定轮轴运行方向;当两路方波信号为高电平重叠时,计轴板记录轮轴的轴数。否则,无效。

  2、轨道占用和空闲检查电路

  如图2所示,S1、S2分别表示车轮传感器SⅠ、SⅡ占用继电器;Oc1、Oc2分别表示是计数器占用继电器;Oc3为计数器组空闲继电器;CL表示计轴器空闲继电器;CLH表示计轴器占用继电器;BRKDN表示计数器动作一致性检查继电器。

继电器.jpg

  图2轨道占用和空闲检查电路

  3、计轴与联锁系统接口

  联锁系统通过直流24V无极-1700型继电器的励磁电路中,串联计轴设备的Oc3、CL、BRKDN继电器前接点(得电),CLH继电器后接点(失电),实现联锁系统实时地监测计轴设备的占用和空闭状态。

  三、科安达-提芬巴赫计轴系统在深圳地铁的应用

  深圳地铁蛇口线、环中线采用了TAZII计轴系统,运行良好,但当部分车辆驶过车轮传感器时,偶尔会发生“丢轴”,“受干扰”的情况,从而导致与该车轮传感器相关的区段出现以下故障现象:

  1、1个区段会遗留列车轴数而不能出清,继而导致下一个区段出现“负轴”。

  2、列车轴数出清,但计轴显示受干扰,留下红光带。

  3、列车轴数出清,但留下棕色光带(计轴区段被ZC切除的轨道颜色)。

  4、列车触发道岔进路时,道岔区段计轴显示受干扰,从而出现棕色光带或红色光带。

  四、科安达-提芬巴赫TAZⅡ计轴系统故障原因分析

  卡斯柯的CBTC系统出现“棕色光带”的原因为计轴区段非正常占用,SDM显示红光带,但是此时ZC判断这个区段不是列车占用就会将此计轴区段切除,从而在HMI上显示棕色光带。卡斯柯的CBTC系统中计轴信息的可用与否的决定权在ZC。

  针对频繁发生计轴设备故障,根据计轴监测设备丢轴时的数据以及发生故障时的设备状态,分析主要原因如下:

  1、施工或人为因素影响

  经调查分析,在运营前出现计轴设备故障,原因为晚上施工人员在计轴磁头附近(110mm范围内)作业,其所携带金属物品对计轴磁头的感应磁场造成影响,导致HMI出现计轴红光带或棕色光带的故障现象。

  2、联锁接口设备干扰

  轨道继电器线圈是感性负载,在计轴区段由空闲状态转为占用状态时,计轴输出的继电器链路会断开,切断JGJ的供电电源,继电器线圈突然断电的瞬间会产生一个较大的反向电动势,对计轴系统电路造成冲击,造成计轴设备受到干扰,继而导致HMI上相应区段显示红光带或是棕色光带。针对这种情况在轨道继电器线圈处并联续流二极管(IN4007)后,故障得到了根本的解决。

  3、放大板工作不稳定

  由于设备环境的湿度高、灰尘大,放大板的继电器接点易受腐蚀,造成触点接触电阻过大,导致计轴设备工作不稳定。可在设备室内加装空调,使室内温湿度满足要求,并定期对设备进行除尘、检测。

  4、车轮传感器工作不稳定

  影响车轮探测的因素

  (1)车轮传感器的安装高度(车轮传感器表面与钢轨顶面的距离);

  (2)车轮传感器的感应高度(有效探测轮缘的高度);

  (3)车轮传感器安装位置(弯道内侧);

  (4)列车在弯道的运行速度;

  (5)轨道弯曲半径;

  (6)钢轨截面;

  (7)隔垫厚度;

  (8)列车轮对;

  (9)轨宽和轴宽;

  针对以上1、3、7因素的应对措施:

  (1)将车轮传感器的列车轮缘感应高度调高2mm,即由现在的41.5mm调至43.5~44mm。

  (2)在弯道时,如果将磁头安装在弯道外侧,由于列车的离心力,会造成轮缘探测强度降低。所以计轴磁头在弯道安装时,最好是安装在弯道内侧,整改后在弯道出现计轴故障的现象大大降低了。

  (3)由于国内与欧洲钢轨的形状和结构有所不同。国内60kg/m钢轨和国际UIC60钢轨的差异,车轮传感器安装底面不能与钢轨保持垂直,而是稍向下倾斜,从而减弱了车轮轮缘探测的准确性。可将车轮传感器靠近钢轨侧安装隔垫,并在安装螺丝外侧的弹垫和钢轨之间加装2~3mm不锈钢平垫。

  5、电磁干扰

  由于计轴电缆没有很好的接地,计轴室外电缆和转辙机电缆是放在同一层电缆支架上,在转辙机附近的计轴磁头在操动转辙机时很容易受到干扰,可通过有针对性的整改来降低干扰。

  6、车辆轮对干扰

  由于某一列车轮对参数的异常,会导致该列车计轴故障频率非常高,可通过更换该轮对或校正轮对参数降低故障的发生。

  四、小结

  随着城市化建设进程的加快,人们对城市交通的要求也日益提高,城市轨道交通借此契机正蓬勃发展。同时对城市轨道交通建设者也提出了更高的要求,我们应该以科学的工作态度,严谨的工作作风,实事求是解决工作中遇到的专业难题,推动行业的发展。

  五、参考资料

  [1]深圳市科安达轨道交通技术有限公司.科安达-提芬巴赫TAZⅡ计轴系统设计手册.

  [2]卡斯柯信号有限公司.深圳地铁2号线信号正线系统设备技术规格书[S].

文章标题:机械论文发表之计轴系统故障分析

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