AzLM型计轴系统工程手册

1、AzLM型计轴系统工程手册（V1.1）北京阿尔卡特交通自动化控制系统有限公司Alcatel Transport Automation Control System Co.,Ltd.,Beijing2008年3月目 录1 简介12 规划原则12.1 应用12.2 系统局限12.2.1 每个ACE的检测点数量12.2.2 每个ACE的区段数量12.2.3 每个检测点的区段数量12.2.4 区段长度12.3 计轴参考方向32.4 轨道配置举例32.4.1 直线区段32.4.2 复杂轨道配置32.4.3 关联道岔组42.4.4 重叠区段42.5 检测点位置42.6 从AzLM向其他列车检测设备转换43

2、 工程43.1 前提条件43.2 配置ACE53.2.1 硬件模块化53.2.2 联锁接口93.2.3 数据准备123.3 检测点配置133.4 连接133.4.1 概述133.4.2 电源143.5 ACE和ZP30H接线153.5.1 ACE-2-X：通过数据线给ZP30H供电153.5.2 ZP30H供电方案.153.5.3 ZP30H的多重应用.163.5.4 使用ISDN/V.24转换器.183.5.5 使用线路变压器.203.6 接地223.6.1 轨旁设备223.6.2 室内设备233.7 轨旁电缆布线243.7.1 总则243.7.2 电线要求243.7.3 对称243.7.4

3、 电缆网络253.7.5 合适的电缆253.7.6 轨旁电缆布线的感应电压253.7.7 电缆屏蔽253.7.8 和铜电缆其他服务的兼容性253.8 电源263.8.1 计轴评估器ACE263.8.2 检测点ZP30H263.9 ZP30H的使用范围273.9.1 星型四线扭绞电缆计算举例271 简介AzLM系统是阿尔卡特公司近几年在世界最新计算机技术、通信技术和传感器技术基础上开发的新型计轴系统，其技术和工艺引领世界先进水平。该系统由室内ACE主机和室外轨旁计轴点设备组成。轨旁计轴点设备包括SK30H轨道磁头传感器和ZP30H电子盒。室内主机与室外计轴点之间采用ISDN数据线进行通信，且电源

4、与通信可以共线传输。每台主机最多可以检测32个计轴点、监控32个区段，适用于一般区段和复杂站场。本文档用于AzLM计轴系统的工程指导。2 规划原则2.1 应用AzLM系统是一个列车检测系统，在线路区段和车站中使用。2.2 系统局限2.2.1 每个ACE的检测点数量最多可以监控32个检测点。根据要求将这些检测点分配给不同区段（每个区段最多32个检测点）。2.2.2 每个ACE的区段数量每个ACE最多可以监控32个区段。2.2.3 每个检测点的区段数量每个检测点最多可以分配4个区段（每个检测点最多拥有4个区段）。2.2.4 区段长度2.2.4.1 最大区段长度区段的最大长度受到检测点供电以及检测点

5、到ACE的通信的限制。如果使用（数字）传输系统，则通信距离无限制。在本例中，可以定义对检测点冗余通信超时500ms。请注意故障反映时间的增加（见2.2.4.3）。2.2.4.2 最小区段长度l 必须考虑与区段限制配置有关的调度规章制度l 区段长度必须大于列车的最大轴距l 在短区段（车站区域的区段）检测点绝对不能通过（数字）传输系统联结。l 车站区域内的检测点传输超时应该被设置成标准值500ms。对于同一个ACE监督的区段，根据最大列车速度计算出下列最小距离。对于检测点在并发区段上的使用，不必考虑报文的丢失，因为它们导致两个区段空闲/占用的延迟。最大列车速度380 km/h250 km/h140

6、 km/h最小区段长度31 m20 m12 m公式：Lmin = Vmax *（TBELmax intern - TBELmin intern）其中：TBELmax intern = 400 msTBELmin intern = 110 ms2.2.4.3 反应时间反应时间取决于下列因素：l 传输和处理时间容许偏差l 数据通信质量下表列出了从列车通过磁头至并行接口反应占用一个区段时的最大反应时间 如果额外使用传输系统，反应时间也会相应增加。报文给SSI。“内部反应”内的值显示了计轴逻辑内部反映的时间。时间关系到正确处理快速列车通过短连续区段。括号中的值适用于检测点事件驱动通信的使用。一个ACE

7、上可以混合两种类型检测点。#情景内部反应并行接口串行接口最好情况 ms最坏情况 ms最好情况 ms最坏情况 ms最好情况 ms最坏情况 ms1.无报文损坏110400（230）220600（450）290670（500）2.1个报文损坏-600（260）-800（460）-870（530）3.2个报文损坏-800（400）-1000（600）-1070（670）4.故障反应的监控时间（配置时间从500ms4000ms）-400 + 配置时间-540 +配置时间5.反应时间包括对冗余串行接口的转换时间-4300下表列出了出清一个区段的反应时间。#情景并行接口串行接口最好情况 ms最坏情况 ms最

8、好情况 ms最坏情况 ms1.无报文损坏420800490 ms870 ms2.1个报文损坏1000-1070 ms3.2个报文损坏1200-1270 ms出清一个区段的延迟时间如下表所示，出清时间会被进一步延迟。所需值在现场具体数据中设置。#延迟时间15005000ms以500ms逐级变化计轴器复零的区段出清时间如果满足条件复零的全部条件，最迟会在1.6秒内出清区段。 根据现场具体数据中定义的延迟，该时间会增加。2.3 计轴参考方向计轴参考方向（ABR）必须根据整体布局情况确定，与线路上的列车运行方向、道岔和渡线等无关。ABR确保在一系列的检测点中计入和计出区段的正确顺序。如果没有ABR，就

9、无法正确配置系统。建议选择里程的增长方向作为ABR。2.4 轨道配置举例AzLM可以用于复杂的轨道配置。下列章节中举出了一些例子。现场具体数据中定义了检测点是否可以用于下列情况：l 一个单独的，或l 几个相邻的轨道区段针对不同的铁路，检测点和区段的命名规则可能有所不同。下文列出的是DB AG信号项目的常用规则。2.4.1 直线区段一个直线区段（图1）通常拥有两个检测点。例外的是，端部轨道只有一个检测点，它的另一端是一套车挡装置。图1 直线区段2.4.2 复杂轨道配置复杂轨道配置的一个例子是一个检测点用于多个区段，如图2所示。图2 关联道岔、交叉和直轨2.4.3 关联道岔组在这种情况下，许多检测

10、点共同监控一个相互关联的道岔组。图3 关联道岔组2.4.4 重叠区段在这种情况下，计轴区段相互重叠。图4 重叠区段2.5 检测点位置避免在列车第一或最后一个车轴停滞的地方安装磁头，例如：l 列车长度接近于站台长度l 列车停在站台中间，但是该区域要求一个磁头l 列车正常停留在信号机，在信号机接近轨处有一个计轴区段，约为列车长度。2.6 从AzLM向其他列车检测设备转换向其他列车检测系统转换时，为了确保能够保持一个连续的列车检测，转换处的AzLM区段上的相邻区段必须重叠。与其他类型的列车检测设备一起使用时，重叠区段的长度可能受时间约束和设备互相影响概率的限制。参见产品说明书和第2.2.4.3节。3

11、 工程3.1 前提条件下列计划完成后，可以开展工程。计轴器概述包含：l 具有名称的区段l 具有名称和位置的检测点l 计轴参考方向电缆布线图电缆布线中感应电压的计算3.2 配置ACEACE配置可以细分为硬件配置和数据准备。下文中描述了硬件配置标准的主要特性。要求开展下列工程：1电缆网络2接地3计算机冗余：2取24与固态联锁的接口（继电器或串行数据）5串行I/O和并行I/O6机柜或机架7电源数据耦合单元8联锁室电缆布线3.2.1 硬件模块化下文描述了可以根据具体应用配置的不同规格的ACE：l ACE-2-X-RIl ACE-2-X-SSI3.2.1.1 使用I/O插槽I/O插槽根据下列规则使用：l

12、 最多区段数量：32 （如果有区段要求不止一个并行I/O模块输出它的轨道出清信息，区段数量将减少）l 最多检测点数量：32l 每个I/O插槽可用于串行I/O板或并行I/O板。l 串行I/O的最大数量为18（对32 DP, 最多有4个可构成菊花链）l 并行I/O模块的最大数量为32（对应最多32个区段）l 未使用的I/O插槽要求使用补空板3.2.1.2 ACE3.2.1.2.1 ACE-2-10-RI特性安全模块（2取2）10个I/O插槽继电联锁接口或通过以太网和TCP/IP协议单通道安全传输至SSI配置举例ACE-2-10-RI:举例：123检测点数量81216轨道区段数量642所用插槽数量1

13、01010图5 ACE-2-10-RI3.2.1.2.2 ACE-2-26-RI特性安全模块（2取2）26个I/O插槽继电联锁接口或通过以太网和TCP/IP协议单通道安全传输至SSI配置举例ACE-2-26-RI:举例：12检测点数量1824轨道区段数量1714所用卡槽数量2626图6 ACE-2-26-RI3.2.1.2.3 ACE-2-42-RI特性安全模块（2取2）42个I/O插槽继电联锁接口配置举例举例：12检测点数量3220轨道区段数量2632所用插槽数量4242图7 ACE-2-42-RI3.2.1.3ACE安装方案ACE可以安装在开放机架上或封闭机柜内。机柜尺寸在产品说明书中指定

14、。电缆布线细节在本文档第3.4节中描述。对公共电位的连接位于机柜底部左侧。请注意必须确保ACE子架温度不超过允许的最大环境温度（见产品说明书）。图8机柜3.2.2 联锁接口3.2.2.1 ACE与继电联锁接口每个并行I/O模块都分配给ACE内的一个插槽。根据应用要求与联锁接口连接。请注意联锁接口引起的电磁干扰的值不能超标，（在产品说明书里定义）。特别是在使用复示继电器时，缓冲器二极管应该被用来确保脉冲最大值不会超标（见产品说明书）。ACE的安全输入不能用来监督联锁接口的接点。如果一个输入的两个通道动作不一致，输入会被锁定。3.2.2.1.1 带有1个安全输入的并行I/O安全输入完全独立地接至双

15、通道的WAGO端子。如果外电路同样被隔离在两个通道内，电路中的短路不会造成区段复零，ACE可以检测到这种故障。由于只有一个安全输入，这种板子只可用于l 无条件复零l 有条件复零l 预复零（不用确认）板子有一个空闲/空闲或者占用/空闲的安全输出。在短路情况下，通过继电器接点的电流必须被限制在1A。通过非安全输出的最大工作电流为10mA。由于10mA保险丝不适用，短路时电流必须被限制在至少250mA，。这样当光耦破坏时，不会影响板子的安全。3.2.2.1.2 带有2个安全输入的并行I/O每个安全输入的两个通道都串联至WAGO端子。外接电路必须确保不会发生短路，或者在发生时能被及时发现，并且不会造成

16、区段复零。如果区段要求有两个光耦输入命令接口时，该板子可用：l 带确认的预复零l 同一区段有两种不同复零方式，例如无条件复零和预复零（无确认）。板子有一个空闲/空闲或者占用/空闲的安全输出。在短路情况下，通过继电器接点的电流必须被限制在1A。3.2.2.1.3 计轴器复零时间一个有效的计轴复零的脉冲长度必须在下列范围内：0.5秒计轴复零时间6.0秒它既适用于钥匙和按钮共同使用的复零方式，也适用于通过外部输入到并行I/O板的复零方式。图9计轴器复零时间3.2.2.2 固态联锁接口CPU上的一个以太网接口用于与固态联锁接口。注：2取2系统中使用了一个接点，每个通道本身都是安全的。3.2.3 数据准

17、备数据准备的基础是所需检测点的配置。它基于轨道布局、信号机位置、重叠区段和平交道口等。需要准备包含下列数据的表格：l ACE监控区段的名称和要素数量l 检测点名称和地址l 区段及相关联的检测点l 轨道出清的延迟时间l 计轴器的复零类型l 并行I/O板的非安全输出检查后，将数据输入到ACE内的CPU板中。数据准备和校验检查在专门文档中描述。3.3 检测点配置检测点的构成包括轨旁电子单元和轨道磁头两部分。3.4 连接3.4.1 概述要求使用下列的电缆连接ACE。详情参见参考章节和文档。连接电缆类型熔丝3.4机柜内的连接电源供电（60V）至ACE单线电缆或独立电线1)4A慢熔1)电源供电（24V）至

18、ACE单线电缆或独立电线1)8A慢熔3.5ACE至PDCU屏蔽电缆，双绞，实心线3.5DC/DC转换器至PDCU或ACE2)单根线单个熔丝，额定电流N×315mA，慢熔（N=检测点数量）3.5电源/数据耦合单元（PDCU）至检测点参见第3.7节包含一个315mA慢熔熔丝3.5PDCU接地单线电缆或独立电线1)3.2.2.1ACE至联锁继电器接口3)单线电缆或独立电线3.2.2.2ACE至固态联锁以太网电缆(10 Mbit/s)电源至DC/DC转换器单线电缆或独立电线1)3.5本地电源至检测点参见第3.5.6节315mA慢熔ACE至信号员使用的计轴区段复零按钮针对应用环境要求选用注：1

19、 只有一根线可以插入一个WAGO端子。2 全部熔丝均安装在联锁的电源单元内。3 为了确保最大限度地不受切换瞬变的影响，到联锁继电器的配线必须在物理上与其他到ACE的配线分开。继电器要求使用缓冲二极管。图10 连接概述3.4.2 电源UPS（能够提供最高可靠性的电池）通过一根4A的慢熔熔丝与ACE连接（见3.4.1）。机柜中提供了熔丝（见图8）。为使系统可用性最大化，建议DC/DC转换器使用冗余配置。3.4.2.1 与轨旁设备的连接PDCU的引出电缆使用接地排上的电缆扎带固定，其中接地排位于机柜的顶端（见图11）。电缆屏蔽通过一个接地夹与图11所示的接地排连接。接地排包括21个电缆位置。电缆屏蔽

20、不在PDCU接地。图11 接地排（机柜后视图）3.5 ACE和ZP30H接线每个ZP30H通过一条双线ISDN线路与ACE连接。检测点的多重应用和检测点供电的多种方式参见下列例子。仅当模拟板3CR 01836 AEAA bzw. 3CR 31011 ABAA在检测点ZP30H里使用时，下列的互联图表是正确的。如果使用更老的模拟板，电子盒内附加的EMC-滤波器可被电线（管脚1和管脚2之间以及11和12之间）替换。（见ZP30H检测点安装手册）检测点不必从不同的电源供电，它可以通过数据线或单独的一对线来供电。3.5.1 ACE-2-X：通过数据线给ZP30H供电注释：l 仅对预处理器需要跳线*)（

21、可配置）l PDCU包含一个用于与检测点连接的熔丝。l 作为备选方式，一个或多个检测点可以本地供电。l 由于通过PDCU的最大电流限制，数据线方式的供电只能用100V或120V。3.5.2 ZP30H供电方案3.5.2.1 ACE-2-X：ZP30H的本地供电注释：仅有对预处理器需要使用跳线*)（可配置）。3.5.2.2无PDCU的ZP30H线路 以下情况都满足时PDCU可被省略：l 检测点本地供电l 非电气化线路必须满足按照章节3.7.6的最大感应电压的要求。3.5.3 ZP30H的多重应用l 通过现场具体数据中的定义，一个ZP30H可以用于两个邻接区段。l 接线313和接线414彼此隔离。

22、l 与ACE的连线见下列例子所示。3.5.3.1 情景1：注释：l 只有数据线与ZP30H内的端子3和13相连时，才可通过数据线供电。l 作为备选方案，ZP30H可以本地供电。l 情景1可以和情景2结合。l 仅对预处理器需要使用跳线*)（可配置）3.5.3.2 情景2：注释：l 作为备选方案，ZP30H可以本地供电。l 情景2可以和情景1结合。l ACE-2-X菊花链仅可能接检测点预处理器2oo2（可配置）。预处理器的设置在/2/中描述。l 仅对预处理器需要使用跳线*)（可配置）3.5.4 使用ISDN/V.24转换器3.5.4.1 ISDN扩展的范围注：l 转换器必须按照NT/LT配置。l

23、转换器使用本地供电，ZP30H通过数据线馈电。l ZP30H也可以使用本地电源供电。那么需要使用跳线*).l 仅对预处理器需要使用跳线*)（可配置）3.5.4.2 使用传输系统注释：l 转换器包含用于ZP30H的两个熔丝。l 其中一个转换器按NT/NT配置，另一个转换器按LT/LT配置。l 仅对预处理器需要使用跳线*)（可配置）3.5.5 使用线路变压器线路变压器可以用于降低ACE到ZP30H传输电缆的感应电压。3.5.5.1 PDCU注释：l 本应用中的PDCU数量受PDCU衰耗的限制，衰耗值3dB/个。l 如3.5.3中所示，与ZP30H直接相连的最后一个PDCU可以接入检测点电源。l 仅

24、对预处理器需要使用跳线*)（可配置）3.5.5.2 PCMFLU注释：l PCM-FLU的衰减量为每个0.5dB。l 可以与PDCU结合使用。l 仅对预处理器需要使用跳线*)（可配置）3.6 接地3.6.1 轨旁设备轨旁设备和电缆的接地要求在ZP30H检测点安装手册中定义。3.6.2 室内设备室内设备的接地安排取决于铁路相关规章制度，需要达成一致意见。下面描述三种典型应用：在接地连锁室内，不管是否有机柜，ACE均应与联锁室内的其他机架和机柜的相同电位相连。在有接地架和计轴单独供电的联锁室内，ACE的电源应该接地。在有接地架和计轴单独供电（不是必须接地）的联锁室内， ACE应该与安装机架或机柜绝

25、缘。3.7 轨旁电缆布线3.7.1 总则电缆网络将一个区域的检测点与相关ACE相连。它使用点对点连接。在车站区域内，电缆布线主要由大量电缆分支组成。在一个有中间闭塞信号机的闭塞区段上，信号机和信号机之间通常需要使用电缆。在有一组检测点的地方设置分线盒是合适的。例如，在车站任一端、在道岔区内或在闭塞信号机处，目的是便于从主干电缆向单独检测点的分支电缆转换。由于不但要传输检测点的数据，还要为检测点供电，因此，电缆必须是铜电缆。3.7.2 电线要求当通过数据线向检测点供电时，要求每个检测点有两根电线。向检测点长距离供电的限制因素为电缆内部芯线的直径及因此产生的阻抗。第3.8.2节中指定了不同电源选择

26、的最高电缆阻抗。下表列出了通用的芯线规格及其每公里的阻抗。直径横截面环阻/km0.8mm0.50mm272 Ohm/km0.9mm0.64mm255 Ohm/km1.2mm1.13mm232 Ohm/km1.4mm1.54mm223 Ohm/km只适用于供电：多股1.50mm224 Ohm/km多股2.50mm215 Ohm/km多股4.00mm29 Ohm/km当检测点单独供电时，电源和检测点间需要有2线额外的线路。3.7.3 对称全部芯线对必须使用电缆严格对称的方式连接。四线中的两对角芯线组成一对。 电缆线对使用的进一步信息参见UIC 753-1。3.7.4 电缆网络由于多区段计轴器所需电

27、缆布线的广泛性，构建一个主干电缆区段、分线盒和连接检测点的支线电缆的网络是必要的。为确保可靠性，建议在分线盒中使用WAGO压接端子。选择支线电缆时，确保电缆直径与安装盒入口孔匹配。参见ZP30H检测点安装手册。3.7.5 合适的电缆下列是适合AzLM使用的电缆类型：星形四线扭绞电缆无限制双线扭绞电缆无限制单芯线信号电缆限制ISDN线路要求下列特性：40 kHz时近端串音衰耗 ³ 50 dB 40 kHz时纵向转换³ 46 dB 0.9 mm线径的电缆电容 更高的特性电容将减小传输距离，需要进行合格性测试最大. 45 nF/km1.4 mm线径的电缆电容 更高的特性电容将减小

28、传输距离，需要进行合格性测试最大. 50 nF/km施工方必须确保所安装电缆的通信特性。3.7.6 轨旁电缆布线的感应电压在交流电气化线路上，必须确保不超过设备的最大绝缘电压。DB AG (15000V，16.66 Hz)的给定值为：l 最大持续感应电压250Vacl 最大瞬时感应电压1500Vac其它电压或频率的最大感应电压必须被确认。典型地，在计轴的交叉确认之间这些定义被认可。3.7.7 电缆屏蔽考虑到感应电压计算结果（见第3.7.6节），电缆屏蔽必须在该应用环境的接地原则中定义。典型的，在计轴的交叉确认之间这些定义被认可。注释：必须按照轨旁电缆的屏蔽层在检测点处不连接来进行计算。3.7.

29、8 和铜电缆其他服务的兼容性操作手则中必须考虑电缆中不同应用服务的使用。必须考虑同一根铜电缆中非计轴服务的电磁兼容性。除电信服务外，与其他服务的兼容性也必须在设计阶段就考虑到。在同一根电缆中，也可能有其他ISDN、模拟语音或调制解调器连接。其他服务需要授权认可。3.8 电源3.8.1 计轴评估器ACE下列电源对ACE是可选的。请注意如果电源为UPS，它必须和一个过压防护设备共同安装，以便将ACE的电源限制在表中所示的最大容许范围内。选项建议供电电压设备容许公差功耗（取决与ACE类型）160V的UPS或电池 允许UPS或电池输出的个别中断<1ms60 VDC +20%, -10%在60VD

30、C时是100W 248V的UPS或电池 允许UPS或电池输出的个别中断<1ms48 VDC +20%, -10%在48VDC时是100W324V的UPS或电池 允许UPS或电池输出的个别中断<1ms24 VDC +20%, -10%在24VDC时是100W 根据不同的使用情况，ACE要求选择不同的DC/DC转换器。3.8.2 检测点ZP30H下列电源和电缆参数与ZP30H有关。请注意当通过数据线供电时（选项1），阿尔卡特将交付一个合适的60V/100V或60V/120V转换器，它由为ACE供电的60V电源供电。标准轨道磁头电源（模拟板S3开关在位置1）较高轨道磁头电源（模拟板S3开关在位置2）选项建议供电电压最大电缆电阻功耗 最大电缆电阻功耗1 120 VDC (116 V . 124 V) a)AC/DC或DC/DC280 Ohm9 W c)170 Ohm11.5 Wc)2 110 VDC (108 V . 112 V) a)AC/DC或DC/DC240 Ohm9 W c)150 Ohm11.5 Wc)3100 VDC (97 V . 103 V) a)AC/DC或DC/DC190 Ohm9 W c)120 Ohm11.5 Wc)4 60