泰雷兹AzLM-ZP30H 计轴系统原理及故障分析

1 泰雷兹 AzLM - ZP30H 计轴系统原理

1.1 基本工作原理

泰雷兹 AzLM-ZP30H 计轴系统的工作原理是利用电磁感应原理来检测到地铁列车车轮，系统由安装于轨道旁的计轴磁头构成，每个计轴磁头由一个发射线圈和一个接收线圈组成，发射线圈通电后在轨道两侧产生交变磁场，地铁列车车轮通过磁头时，会扰乱磁场的分布，接收线圈中有感应电动势产生，经放大、滤波、整形后形成系统可检测的脉冲信号 [1]。

作为控制系统的中心，计轴评估器通过接收来自磁头的脉冲信号，并根据进入轨道区段与出口的检测车轮脉冲数量，判别本区段是否有车占用，即进入的脉冲数值与出的相同，则认为空车，否则为有车占用。由于这种计数车轮的检测方法，通过准确计数来检测轨道，因此比轨道电路更加适应复杂条件，准确可靠性更高。

1.2 列车运行方向判断原理

地铁列车的运行方向准确判别是计轴系统完成其功能的重要工作之一，泰雷兹 AzLM-ZP30H 计轴系统采用双磁头布局来实现列车运行方向的判断。每个计轴点处有两对计轴磁头，它们之间的距离有一个固定的数值，当轮子相继经过两对计轴磁头时，轮子经过每对计轴磁头时由于空间位置的不同，车轮通过不同磁头产生感应电动势的时间存在先后顺序。

系统通过检测这两个磁头产生感应电动势的时间差和信号变化规律，来确定列车的运行方向。例如，当列车从磁头A 向磁头B 行驶时，磁头 A 先检测到车轮通过产生的信号变化，随后磁头 B 检测到；而当列车反向行驶时，信号变化的先后顺序则相反。计轴评估器内置的逻辑算法对这些信号进行分析处理，从而准确判断列车的运行方向，为轨道区段占用状态的判断提供准确依据。

2 泰雷兹 AzLM-ZP30H 计轴系统构成

2.1 室外设备

室外设备由计轴磁头、传输电缆等部分组成。室外设备中计轴磁头处于系统前端，和列车车轮接触，检测车轮通过时的信号。泰雷兹AzLM-ZP30H 计轴系统使用具有灵敏度高、抗干扰性能强、适应性好的磁头。磁头由发射线圈、接收线圈、外壳和安装支架等组成。工作时，发射线圈在激励信号驱动下产生磁场效应，当地铁车轮经过时，会切割磁力线，接收线圈感应出电势信号。为确保正确检测和可靠运行，系统采用两个接收线圈冗余。两个接收线圈相互独立，既有利于减少外界电磁干扰，而且对弱信号更敏感[2]。

传输电缆用于连接室内主机与室外磁头，传输信号与提供电源。泰雷兹 AzLM-ZP30H 系统的传输电缆使用特殊的屏蔽电缆，其特点为损耗低，抗干扰性强；电缆内感应线、电源线各自独立，用于传输感应信号和控制指令信号，同时也向磁头提供电源；屏蔽层为双层编织结构，有效屏蔽外界电波噪音。电缆的安装要避免过度折弯和挤压，导致传输信号受损。电缆两端使用特殊连接器与设备连接。连接器提供导通性连接和机械结构稳定性连接；避免接触损坏或断路，造成信号中断。

2.2 室内设备

室内设备主要包括计轴评估器及通信接口设备等。计轴评估器是计轴系统的核心控制单元，负责对来自室外计轴设备的信号进行处理、分析和判断，以确定轨道区段的占用状态。它由多个功能模块组成，包括电源板、安全计算机板、补空板、串口板与并口板等 [3]，具体如图1 所示：

图 1 计轴评估器示意图

通信接口设备在计轴系统中主要充当计轴评估器和不同轨信号设备的互联接口，主要用于实现计轴评估器与各类轨道交通信号设备之间的通信连接与数据交换，通信接口设备能够兼容多种通信协议和接口规范，能够较好地兼容不同厂家不同类型的信号设备接入。通信接口设备在通信数据信息交换过程中，需要对数据信息内容进行编码、解码、验校、转换等处理，完成不同类型设备之间的信息通信。

通过该通信通道，计轴系统可以将线路区段的空闲或被占用情况实时共享给联锁系统，为其提供道岔控制、信号显示的决策参考；可以与列车控制系统共享数据，为其提供列车调速、保障行车安全的功能支持；可以与集中监测系统互联，共享其系统运行状态和告警信息，以便维护人员集中监控和故障定位。由此可见，通信接口设备的性能稳定性和运行可靠性直接影响整个计轴系统与其他信号设备之间的协同效率，是保障轨道交通信号系统安全、稳定运行的重要组成部分。

3 泰雷兹 AzLM - ZP30H 计轴系统故障分析

3.1 设备故障

计轴磁头故障比较常见，主要表现为损坏、性能下降和安装松动。损坏可能是因为机械撞击（列车脱轨）、雷击、长期振动导致，性能下降大多是因为长期使用出现老化，安装松动是由列车振动、螺栓松动引起的，这都会导致磁头与车轮相对位置发生改变，使感应信号变得不稳定而出现漏检或误检。

计轴评估器故障通常会涉及多个模块，电源模块故障表现为输出电压异常、中断，这通常是由内部元件损坏、散热不良或输入电源问题导致。CPU 模块的故障则可能体现为芯片过热导致功能失常或软件运行异常，进而造成系统性能下降、程序死机，甚至无法正确识别轨道区段的状态。通信接口模块故障表现为通信中断、传输异常，这可能是因为接口芯片发生损坏、接口连接器松动、协议错误等，会导致评估器无法正常通信。

3.2 通信故障

ISDN 通信线路以及接口是发生室内外通信故障的高发地方，而恰好泰雷兹 AzLM-ZP30H 计轴系统是依靠 ISDN 线路来实现室内外设备间的数据交换，所以一旦这些线路出现状况，数据传输便会中断，这类故障一般情况下发生的原因可能有线路老化、施工时的意外损伤或者外界电磁干扰等，室内外设备之间的通信接口若出现松动、氧化或者腐蚀等情况，也会干扰日常数据的正常传递。接口如果长期的暴露在潮湿环境下，就容易出现氧化现象进而导致接触电阻上升，增加数据传输的错误率。对于内部通信而言，这部分的主要问题集中在CAN 总线故障上，在 ACE 内部，串口板与安全计算机板借助 CAN 总线来交换信息，要是这条总线出现问题，比如短路、断线或节点失效等情况，那将妨碍板卡间的数据流通从而影响整个计轴系统的运算和决策进程[4]。

3.3 外界干扰故障

铁路沿线有着多种潜在电磁干扰源，像高压电线、通信基站以及列车自身电气装置等，这些干扰源头释放出强大电磁场，有对计轴系统稳定运行构成威胁的可能性，会引发信号判断失误或者数据传输错误等状况，铁路周边环境里的机械振动和冲击也可能对计轴系统产生影响，例如在轨道维修作业时或者有重型车辆经过产生的强烈震动，可能致使轨道磁头传感器移位甚至损坏，影响其检测精度。

4 泰雷兹 AzLM - ZP30H 计轴系统故障的优化策略

4.1 设备故障优化策略

如果计轴磁头损坏，可以更换型号、规格相同的磁头，按要求进行安装，调好位置，并进行校准，如若磁头失效，使用专用清洁剂，擦洗表面污物，使其表面恢复工作，如果无法达到信号输出要求，则需更换，如若松脱，则需拧紧紧固螺栓，调整磁头与轨道的位置，使其处于最佳的感应区范围之内，避免发生偏移导致信号异常。

在电源模块发生故障时，我们应该检查元器件是否发生损坏，及时更换元器件；检查外围线路是否正常，确保输入电压在机器允许范围内；CPU 模块如果是因为芯片过热出现异常，那应该清洁风扇及散热片灰尘，改善散热条件；通信接口模块如果发生故障，需要更换通信芯片、连接器、通信协议和通信配置参数等，确保评估器与外围通信设备的数据通信正常，保证系统整体通信。

4.2 通信故障优化策略

在铁路沿线铺设 ISDN 通信线路之时，要挑选质量上乘的通信电缆，并且采取必要的保护手段，以此防止施工阶段对电缆造成损害，构建一套可实时监控的系统，用于监测线路信号强度以及传输速率等关键指标，一旦察觉到线路出现短路、断路或者信号衰减超出正常范围的状况，马上定位故障位置并快速进行修复。为了抵御外界电磁干扰，要对通信线路开展屏蔽处理，可使用屏蔽电缆或者增设屏蔽设备，提升通信线路的抗干扰能力[5]。

在设备安装和维护的整个过程当中，应当着重加强对接口部分的检查以及保养工作，要想解决接口方面所存在的问题，应当定期运用专门设计制作的接口清洁工具来清理接口以防止接口出现氧化或者腐蚀的现象。还应当采用有防松动、防脱落特性的连接方式，比如带有锁定机制的连接器以此来保证接口连接牢固并且可靠。我们还需要设立接口性能监控体系，定时检测关键参数以至于能够及时识别并解决和接口相关的问题。

针对 CAN 总线有可能出现的故障时，我们通常在系统设计初期就要考虑冗余方案，增添备用 CAN 总线，以便在主总线发生故障时可自动切换至备用线路进而保证数据传输不间断。日常工作中还要提高 CAN 总线节点的防护举措，覆盖防雷击和静电防护等，减少外部因素对节点的影响。

4.3 外界干扰故障优化策略

在计轴系统的设计以及硬件安装阶段，若要减少电磁干扰对其造成的影响，强化电磁屏蔽举措极为关键，对于轨道磁头传感器、电子盒这类户外装置而言，采用屏蔽外壳可降低外界电磁场对它们的干扰，室内设备所处的机房同样需要开展相应的电磁防护工作，像安装屏蔽门与窗户等措施，以此阻挡外部强电磁场侵入机房影响设备运行。合理规划铁路沿线的电力线路与通信线路，减少电磁耦合产生的干扰，针对机械性扰动问题，在安装轨道磁头传感器时，运用弹性减震装置可减轻列车借助时产生的振动对传感器的影响，并且在实际工作中，可以优化传感器的安装地点，尽可能避开轨道振动较为剧烈的位置，例如道岔区域或者钢轨接缝处等。经由上述一系列举措，可提升计轴系统的抗干扰性能，保障其稳定运行，保证数据传输准确可靠，如此这般的做法有利于延长设备使用寿命，提高整个计轴系统的安全性和稳定性。

5 结束语

通过本文，我们可知泰雷兹 AzLM-ZP30H 型计轴系统的工作原理是利用先进的传感器技术、通信技术以及计算机技术对列车的轴数进行计算从而判断轨道的占用和空闲情况。通过本文的学习，可知该计轴系统在实际运行过程中存在着许多故障因素，根据本文所总结的故障原因、表现形式进而提出针对性的优化策略，有利于铁路维护人员及时发现故障，进而准确排除故障，为铁路的运输安全、高效创造有利条件。

参考文献

[1] 梁国勇 . 泰雷兹 AzLM-ZP30H 计轴系统接口原理及故障分析[J]. 电子世界 ，2021，（01）：134-135.

[2] 李志强， 郑婧婧. 泰雷兹计轴系统共享计轴点原理及故障处理[J]. 设备管理与维修 ，2020，（17）：63-64.

[3] 杨荣兵， 梁建彬， 谭冠华， 等. 地铁信号系统计轴设备受扰分析与解决方案 [J]. 城市轨道交通研究 ，2024，27（02）：107-111+116.

[4] 王全臣， 王晔， 赵保锋， 等. 计轴设备在市域铁路中的应用研究 [J]. 隧道与轨道交通 ，2024，（02）：38-40+74.

[5] 朱发林， 吴沛轩， 孙晓伟. 市域快轨信号计轴设备受扰故障案例分析与对策研究 [J]. 铁道通信信号 ，2024，60（04）：64-69.