合肥城市轨道交通有限公司 合肥//工程师 230001
摘要：城市轨道交通信号系统列车占用/空闲检测设备主要有轨道电路和计轴两种方式，与计轴方式相比，轨道电路检测方式有诸多缺点，计轴检测方式也可以分为点对点敷设与合缆敷设，本文通过对某一种型号计轴电缆进行分析，比较了点对点敷设与合缆敷设的差异及优缺点，并得出一些有价值的结论。
关键词：计轴设备；分缆；合缆；抗电磁干扰；
Study of the cmparison of two ways of axle cable laying
Abstract：Urban rail transit signal system vehicle occupation or empty detection equipment has two methods, comparing with axle mode, track circuit mode has some shortcomings, and axle detection mode also has two modes, this paper gives the strengths and weaknesses of these two modes by means of one type of axle cable analyzing
Key words：axle equipment; independent cable; Composite cable; anti-EMI
目前，城市轨道交通信号系统列车占用/空闲检测设备主要有50HZ相敏轨道电路和计轴两种方式，轨道电路具备断轨检查功能，但室内设备较多，区段长度有限制，工作稳定性受道床参数、轨道牵引回流及轨面清洁度的影响，需要经常调整，运营成本较高，维护工作量大，不利于轨道专业维护。计轴虽不具备断轨检查功能，但室内外设备相对简单可靠，不受区段长度限制、道床参数、牵引回流等外界因素的影响，工作稳定性较高，运营成本较低、维护工作量小。所以现在城市轨道交通CBTC系统后备模式下，轨道空闲检查设备通常采用计轴设备。而由于计轴设备的明显优势，越来越多的车辆段/停车场也开始采用计轴设备作为列车占用/空闲检测设备[1]。
信号系统工程设计中，室外设备电缆一般采用合缆方案，如信号机、转辙机和轨道电路的室外缆线等，以信号机为例，信号机合缆即不少于1个信号机共用1根室外回楼主干电缆。而经调查，国内采用计轴设备的地铁，绝大多数项目计轴电缆采用点对点分缆敷设的方式，即1个计轴点单独1根回楼电缆，这样导致回楼电缆的数量增加很多。对于计轴设备，是否可以跟信号机等设备一样，室外也采用合缆方式进行敷设（几个计轴设备共用1根回楼主干电缆），本文（主要针对科安达公司的提芬巴赫TAZ II/S295型计轴设备）将从电缆性能、实际应用、投资分析和故障点统计等几个方面对点对点电缆布设方案和电缆合缆方案进行对比分析，通过比较，从而得出结论。
1计轴电缆布缆方案描述
为了简单且形象的对计轴电缆点对点（分缆）与合缆布设方案进行描述并进一步进行分析研究，这里建立如图1所示的室内外设备模型，室外共有4个计轴，各计轴间距假设为500米，最靠近室内的计轴与室内防雷分线柜的距离为1100米。
图1 室内外设备模型示意图
1.1计轴电缆点对点（分缆）布设方案（
计轴电缆点对点（分缆）布设方案（以下简称方案1）如下图2所示，即每个计轴点的电缆终端盒单拉1根4芯电缆至室内防雷分线柜（备用芯线另计，通常采用4备2的方案，即实际每个点单拉一根6芯电缆）。
2.1抗干扰能力
计轴设备电缆的电磁干扰源主要有2方面：一种是计轴电缆内部芯线之间的串扰，一种是牵引电流的干扰。
内部串扰主要是由芯线结构不对称以及4芯组节距搭配不合理引起，由此引起的电磁干扰主要通过严格控制线缆的生产工艺来消除。
牵引电流的干扰是主要干扰源，测试中发现，在干扰较大时，计轴电缆的屏蔽层上有高达几安的干扰电流，该干扰电流是由牵引电流的电磁感应引起的，其幅度和波形的变化与牵引电流一致，主要是50HZ的失真弦波，失真严重时近似于方波，同时正弦波上要叠加有较高频率的干扰，当受电弓离线打火时，还会出现瞬间的脉冲干扰。屏蔽层上的干扰电流称为工模电流，其是否会耦合到电缆内部的芯线上，从而对通讯线产生电磁干扰，主要取决于4个因素：
1、屏蔽层的完整性和连续性；
2、屏蔽层的接地情况；
3、通信线的对地平衡；
4、电缆绝缘。
这4个干扰因素主要在施工过程中靠提高施工工艺的方法来规避。电缆布放前应根据厂家提供的测试指标对电缆进行配盘。电缆接续是直接接续，干线电缆必须A、B端连接；主干电缆与分值电缆接续应该采用通信电缆接续方式和密封的接续盒。接续后，应先测试线路的电气性能，确保电缆绝缘良好[2]。应将电缆的屏蔽层恢复，使整条线路的屏蔽层具有较好的连续性和完整性。最后，要确保密封接续盒密封良好，接续器材的这来那个符合有关技术规定。计轴主干电缆到KAD（计轴箱盒）间尽量避免利用端子多次转接。
从测试及实际工程应用情况来看，这4种线缆敷设方案在严格按照施工工艺进行施工的情况下，电缆本身的抗干扰性能均能满足线缆性能及实际应用的需求，但是多次转接情况下对施工工艺的要求更高，施工难度更大。但就电缆的抗电磁干扰性能来说，无论是分缆布设的方案1，还是合缆布设的方案2和方案3，电缆的抗电磁干扰能力没有明显差异，均能满足现场的实际需求。
2.2计轴设备对计轴电缆布缆方案的适应性
计轴设备对计轴电缆的主要需求为，应使用 “铝护套铁路计轴专用电缆”或“铁路内屏蔽数字信号电缆”，除有对电缆环阻需小于200欧姆的要求外，对于具体的布缆方案没有强制要求。
从测试结果来看，在电缆环阻满足“小于200欧姆”的要求时，不论采用点对点布缆方案还是合缆方案时，设备均可正常稳定工作[3]。当采用典型铜缆时，室外设备与室内设备最大分布距离如下表1所示。
通过上表的对比可以发现，当计轴电缆采用合缆方案时，较点对点方案，其故障点数量增加1-3个，即故障点最多可达到点对点方案的两倍。
2.5不同计轴电缆布设方案的实际应用
目前国内地铁项目，包括正线及车辆段/停车场，绝大部分均采用方案1，设备运行状态良好。
采用方案2的项目有杭州地铁2号线车辆段，设备运行状态良好。
采用方案3的项目有长沙地铁1号线，设备运行状态良好。
结语：通过分析发现，在抗电磁干扰方面，无论是合缆方案还是分缆方案，均能满足实际需求，不同的是因合缆方案中转接点较多，在施工工艺方面要加强管控；在投资方面，计轴电缆的合缆布设方案，尤其是方案3，有极大的节省投资的优势；从故障点分析来看，方案1故障点最少，维护工作量最少，方案2次之，方案3最多，维护工作量最大。实际3种方案都有实际应用案例，目前都能满足设备使用需求。考虑到投资影响，合缆方案比分缆方案要更有优势，在故障维护方面，虽然合缆方案增加了故障点，但在实际应用中发现，故障点需要维护的概率是极低的，因此，作者认为城市轨道交通项目中计轴电缆采用合缆布设方案不失为1种很好的选择。以上观点仅代表作者个人观点，希望可以对地铁公司等业主单位有一定的参考意义。本文仅针对科安达的提芬巴赫TAZ II/S295型计轴设备进行说明分析，其他厂家的计轴设备是否可以合缆布设还需咨询设备厂家。
参考文献
[1]袁成华.铁路信号设备故障分析与处 理 中国铁道出版社 2009
[2]郝晓英.铁路工程设计技术手册：通信 M. 北京：中国铁道出版社，1994：4152467
[3]杨世武.铁路信号电磁兼容技术 2010中国铁道出版社
论文作者:刘龙
论文发表刊物:《基层建设》2018年第3期
论文发表时间:2018/5/18
标签：电缆论文; 方案论文; 设备论文; 干扰论文; 信号机论文; 点对点论文; 电流论文; 《基层建设》2018年第3期论文;