1、,计轴技术讲座,介绍内容 一、计轴设备发展简介 二、计轴应用的名词术语 三、计轴设备基本构成 四、计轴设备原理 五、国内主要应用情况 六、存在问题及解决方案 七、主要计轴厂家设备介绍,一、计轴设备发展简介,国外： 计轴设备的运用开始于上世纪初，1913年瑞士铁路在钢枕区段首先采用。30至40年代在欧洲特别是德国、瑞士铁路推广使用。到目前为止，使用计轴设备的国家有： 德国、丹麦、芬兰、比利时、英国、荷兰、挪威、西班牙、瑞士、葡萄牙、印度、印度尼西亚、土耳其、波兰、俄罗斯、南非、澳大利亚、奥地利、保加利亚、墨西哥等等。国外产品主要集中在阿尔卡特、西门子为代表。,计轴设备发展简介,国内： 国产计轴设
2、备的研究开始于上世纪50年代，从分立元件、到集成电路、微处理器，历经几代，水平明显提高。但由于对高可靠性、安全性的要求，真正上道使用却是近几年的事。 国内产品主要厂家是： 成都铁路通信厂； 齐齐哈尔科研所（哈尔滨科研所）； 黑龙江瑞星公司； 河南辉煌公司 基本上是以阿尔卡特公司设备原理为基础，仿制、改进、研发。,计轴设备发展简介,国内的应用： 计轴设备的应用铁路局主要有： 成都、柳州、广州、兰州、南昌、西安等铁路局。 涉及的主要线路有： 武广线、成渝线、冷桂线、宝成线等，另外还有几千公里的单线区段。 主要的应用范围有以下几个方面： 1、站内（针对个别区段的分路不良） 2、半自动区间（作为检查设
3、备、CTC结合） 3、自动闭塞区段（主要针对低阻道床，以进口设备为主） 在了解计轴有关内容之前，下面首先介绍轨道电路功能。,轨道电路原理简介,I,I,I,I,轨道电路优点： 1、能够连续检查轨道区段的空闲、占用状态； 2、能够实现断轨检查； 3、能够完成机车信号传输； 4、抗外界干扰强； 5、便于维护； 6、价格适当。,轨道电路存在不足：1、受道床影响，变化是动态的；（一次调整时受晴雨天、道床干燥、潮湿表现明显）2、传输长度有限制；（一般闭塞分区长度1.5公里左右）,I,轨道电路存在的问题：红光带 产生原因：由于道床漏泄过大，电阻太低。多发生在隧道、阴雨潮湿季节、金属矿石粉末遗撒。,I,轨道电
4、路存在的问题：白光带（分路不良） 产生原因：由于轨面生锈等原因，造成车轮不能可靠分路。如：车站侧线长时间不走车、沿海、风沙、粉尘严重地区。,二、计轴设备在应用中的名词术语1、计轴轨道检查装置 通过计入、计出轴数的算术运算，输出控制条件，实现对轨道区段空闲、占用检查的安全装置。 2、计轴轨道区段 采用计轴轨道检查装置检查空闲的轨道区段。,术语定义3、空闲 计轴轨道区段在计入轴数和计出轴数相等时的状态。 4、占用 计轴轨道区段在计入轴数和计出轴数不等时的状态。,术语定义5、负轴计轴轨道区段在无计入轴数而有计出轴数或计出轴数多于计入轴数时的状态。 6、大区段 包含多个闭塞分区的区段。,术语定义7、复
5、零对计轴轨道区段从占用状态改为空闲状态的操作。复零分为预复零和立即复零。 8、预付零 按压计轴轨道区段的预复零按钮后，该区段保持占用状态，只有在经该区段运行一列车，当计轴轨道检查装置确认计入和计出轴数相等后，该区段才可恢复为空闲状态。,术语定义9、立即复零同时按压计轴立即复零按钮和呈占用状态计轴轨道区段的予复零按钮后，该区段立即呈空闲状态。,在操控台或显示器需要设置的按钮、表示1) 计轴轨道区段空闲或占用表示； 2) 计轴使用/停用按钮； 3) 计轴使用/停用表示； 4) 计轴轨道区段预复零按钮； 5) 计轴轨道区段预复零表示； 6) 大区段空闲或占用表示。,三、计轴设备的基本构成磁头 室外电
6、子盒 室内主机,室外钢轨上安装两个磁头，其作用： 1、有效计轴，检查空闲、占用状态； 2、鉴别列车运行方向。,枕木,钢轨,发送磁头,接收磁头,磁头电缆,防护套管,托架,磁头部分名称,轨道磁头,完整的磁头电缆,黄帽子,安装基座,电子盒,支座,安装基座,室外电子单元,由金属支架固定在轨边基础上，盒内有一插笼，内插四种共6块欧洲标准尺寸(100 x 160 mm)的印制板单元板，它们分别是： S/EA1、S/EA2-发送/接收板； ZPR1、ZPR2-CPU板； MOD-调制解调器板； SV-电源板。,室外电子单元,1 BlisCA 防雷 2 BlisCA 防雷 S/EA 1 发送/接收器 4 S/
7、EA 2 发送/接收器 ZpR 1 CPU 1 6 ZpR 2 CPU 2 Mod 调制解调器 8 SV 电源板 9 TP 115 接线端 1 15 10 TP 1630 接线端 16 30 11 BgtEAK30CA 子机架,电子单元前示图,磁头的结构 每套磁头包括两个发送磁头(TX)和两个接收磁头(RX)，发送磁头安装在轨道外侧，而接收磁头安装在轨道内侧，并与相应的发送磁头一一对应，发送磁头由塑料外壳保护，并有铝制底座与之相连，内部为绕制在铁芯上的线圈,四、计轴设备工作原理磁头电气原理 两组发送线圈中，电流的频率各不相同(约为30KHz和29KHz)它们产生的交变磁场使接收线圈产生感应电压
8、。只要把发送/接收线圈调整在适当的位置，当有车轮轮缘压在钢轨上时，接收线圈产生的感应电压的相位将反转180度，EAK可根据其相位变化检测到一个轴。以下画图说明：,如果车轮距离磁头中心超过200mm，发送线圈产生的交变磁场穿过接收线圈，其磁力线与接收线圈的垂直线成一个角度，导致接收线圈中产生与发送线圈的电压相位相同的感应交流电压。,没有车轮时,磁头电气原理,当车轮轮缘到达距磁头中心线约200mm的位置时，发送线圈产生的磁力线垂直穿过接收线圈，这样，接收线圈的感应电压变为零。,车轮距磁头200mm时,磁头电气原理,当车轮的位置处于磁头正上方时，发送线圈产生的磁力线穿过接收线圈，但磁力线与接收线圈的
9、垂直线的角度变为-，那么，接收线圈中产生的感应交流电压较发送线圈的电压相位反转了180度。,车轮到达磁头上方,磁头电气原理,计轴设备的工作原理：车轮作用的磁场变化图,f = 29 and 30 kHz,利用相位和振幅检测轮轴,计轴设备的原理：轴脉冲的形成,当车轮经过磁头，接受磁头的信号如左图绿线所示，经过磁头板后，磁头板输出的波形如左图红线所示,磁头 -监测轮轴 电子单元 -给发送磁头Tx供电 -对来自接收磁头Rx的轴脉冲计数 -监视磁头工作状态 -进行自诊断 -对数据进行调制和解调 -来自磁头的模拟轮轴脉冲信号首先在发送/接收板中转换为数字信号，然后在CPU板中进行进一步的计数处理。在经过调
10、制解调器板的调制后，CPU板的计数结果以串行报文的方式发出。,室外设备完成的主要工作,机架式,机柜式,ACE 轮询室外EAK并取得数据 处理从EAK发回的数据 占用信息 最多16个区间 输出信息 区间占用信息 = 轨道继电器 向微机联锁提供信息 =微机联锁 诊断信息 = 诊断机 预复零和直接复零 自检,室内设备ACE主要完成的工作,室内计轴主机ACE的系统结构,双机系统的每台计算机由以下部件构成：1）CPU(INTEL 8088处理器)2）EPROM(2X64 KBYTE)3）RAM(16 KBYTE)4）UART（4个串行数据接口）5）I/O锁存、扩展数据总线，用来连接输入、输出板 正如AC
11、E中计算机的构成图所示，这些板通过TTL计算机总线连结起来，计算机总线包括8条数据线、16条地址线和一些控制线；输入和输出数据在并行接口处通过扩展COMS数据总线（即扩展I/O总线）完成，扩展总线包括8条数据线、16条地址线和控制线。,ACE的监督环,由于CPU的输出属于非安全电路，如GFX.1或GFX.2可能粘接点，轨道继电器可能错误吸起（当然不考虑对GF输出同时故障的情况），为此利用每对复示继电器的接点状态回送到CPU内加以检查，一旦发现一对复示继电器的接点不一致，就切断所有轨道继电器的电源，如果一对复示继电器本应吸起，由于断线等原因，其中之一落下，其结果也会使所有轨道继电器落下。,ACE
12、的监督环,ACE的输出信息,I/O有8块并行输出板，每板包括8个输出继电器。同时安全型继电器作为复示，并且复示继电器的接点还要输回到CPU中，以便检查输出是否正确。,复零及需要注意的问题1,对于计轴区段有两种复位方式： 1、预复位方式，即通过车站值班员按下相应的复位按钮，预复位需要走一趟车, 正确计轴后才能复零，轨道继电器才能吸起； 2、直接复位，这需要按下立即复位按钮和某一区段的预复位按钮。,复零及需要注意的问题2,当轴数小于1或等于l时，可以进行预复位。对于大区间检查方式，当大区间空闲（计轴为零），而某区段轴数为l时，经特殊继电电路设计，可通过按压预复位按钮，不需要走一趟车就能复位。 当E
13、AK故障、通信受干扰或计轴数为负时，ACE均判为干扰状态，干扰状态可用两种方式复位，但不能轻易使用直接复位。 由于工务单轨车等原因，造成区段轴数大于1时，不能复零，必须人为制造一个干扰，如把EAK电源切断一下，ACE判为干扰状态后，才有可能复位，当然首先考虑用预复位。 预复位按钮按压的时间不许超过5秒钟，也不允许连续按压两次（偶数次不允许，奇数次可以），否则只能使区段进入干扰状态，而不能使轨道继电器吸起。,计轴设备指标,电源: 室外EAK:直流电源板110 VDC 允许范围: 60 V 150 V交流电源板220 VAC 允许范围: 160 V 260V 室内 ACE: 直流电源板60 VDC
14、 允许范围: 43 V 72 V 交流电源板220 VAC 允许范围: 187 V 253 V,功耗: 室外EAK：7 W 室内ACE：70 W速度： 列车速度最高可达 380 公里/小时,温度范围: -45C . +80 C (EAK30H) -25 C +55C (ACE),综上所述计轴设备的功能：通过计算区段的计入与计出轴数的算术和来反映该区段的占用与空闲。 前提条件强调：顺序进入、顺序出清！,计轴设备的优点,通过以上介绍计轴设备的原理，总结计轴设备的优点： 1、与轨道道床条件无关、与钢轨表面清洁度无关； 2、不须在钢轨上加装绝缘节，不受轨距秆绝缘节破损影响，安装简单方便。 3、与检查区
15、段的长短无关； 4、结合电路简单。 5、不受电气化干扰，适用于电化、非电化区段。,五、国内主要应用情况,1、站内：解决分路不良； 2、区间：半自动闭塞-自动站间闭塞；自动闭塞：单线自动闭塞复线自动闭塞：计轴加单轨条计轴加机车信号计轴加轨道电路 计轴加环线,（一）站内应用,针对解决站内轨道电路分路不良问题 2007年3月2日铁道部运输局发布运基信号200799号 关于印发站内计轴轨道电路技术标准（暂行）的通知,站内计轴轨道电路技术标准（暂行）,前言采用计轴设备检测轨道区段的空闲与占用，可代替站内轨道电路，并解决站内轨道电路分路不良。,站内计轴轨道电路技术标准（暂行）,系统技术要求 1、站内计轴轨
16、道电路应符合故障-安全原则。 2、站内轨道区段空闲、占用检查由计轴设备完成，应满足站内联锁技术条件。 3、采用计轴设备检查轨道区段时，办理进路和闭塞的操作方式不变。 4、 系统响应时间应满足站内联锁的需求。 5、 用于轨道空闲、占用检查时，应适用于站内各类型轨道区段的要求。,站内计轴轨道电路技术标准（暂行）,结合电路 1、采用计轴轨道继电器条件与既有轨道继电器条件串接方式，实现轨道区段的空闲与占用检查。 2、 每一计轴轨道区段设置1个计轴复零按钮及计数器。计轴复零操作要求： 使用复零按钮操作，应制定相应的管理办法。,（二）自动站间闭塞,特点：1、利用计轴设备完成区间空闲检查；2、发车站办理发车
17、进路，闭塞自动生成；3、列车到达接车站闭塞自动解除。,Zp30CA设备组成,车站 信号室,车站 信号室,区间,线路,XB,XB,10芯,10芯,12芯,12芯,站间通道,TB/T 2668-2004 铁路信号自动站间闭塞技术条件（2004年1月30日发布实施）,自动站间闭塞的定义： 与集中联锁设备结合使用，采用轨道检查装置自动检查区间空闲，随着办理发车进路自动构成站间闭塞，列车凭出站信号显示进入发车进路后，出站信号机自动关闭，待列车出清区间后自动解除闭塞的行车闭塞方式。 计轴自动站间闭塞 采用计轴轨道检查装置检查区间空闲的自动站间闭塞。,自动站间闭塞技术条件,基本要求中的状态表示： 1、接车和
18、发车状态； 2、区间空闲和占用； 3、区间轨道检查装置正常和故障； 4、计轴自动站间闭塞应有计轴复零表示和计轴恢复使用音响。有条件的可增加计轴停用表示和轴数显示装置。,自动站间闭塞对系统与电路要求,当采用区间计轴轨道检查装置时，应连续对主机自身状态与执行环节状态是否一致进行监测。当出现不一致时，应呈现“区间占用”状态，并使对方站也呈现“区间占用”状态；计轴自动站间闭塞系统应利用站内相关联锁条件和采取其它措施，实现区分正常行车和外界干扰的逻辑判断功能。,自动站间对计轴设备复零要求,1、因轴数不符，设备处于“区间占用”状态时，由双方车站值班员在共同确认区间轨道空闲后，破铅封双方需在13s内按压计轴
19、复零按钮，“区间空闲”表示灯点亮，恢复使用； 2、计轴设备检修或停电后需复原时，应由双方车站值班员确认区间空闲后，共同办理，方能使设备复原。,中间加点式计轴自动站间闭塞由于中间关站或两站间距离过长，影响运输效率，因此在两站中间点加装计轴设备和信号机，当列车越过中间点时，发车站即可再发追踪列车。 （在济南局：荷日线64F结合；郑州局：大巴山方向电路结合）,单线中间加点式自动站间闭塞,特点：1、利用计轴设备完成区段空闲检查；2、当前方列车越过中间点时，可以实现同方向列车追踪；,（三）自动闭塞 单线计轴自动闭塞,特点：1、利用计轴设备完成区段空闲检查；2、可以实现同方向列车追踪；3、双轨条机车信号。
20、,复线自动闭塞,计轴加单轨条自动闭塞1、计轴设备检查闭塞分区的空闲、占用； 2、采用单根电缆和钢轨作为机车信号的传输回路。 节约电缆 干扰大,复线自动闭塞：计轴+双轨条,特点： 1、适用于低阻道床区段（道床电阻0.3-0.5/km）； 2、利用计轴设备完成闭塞分区的空闲、占用检查； 3、利用双轨完成机车信号传输。,复线自动闭塞：计轴+环线,特点： 1、完全脱离道床对轨道电路的影响; 2、利用计轴设备完成区段空闲检查； 3、利用环线完成机车信号传输。,交叉环线,交叉环线,计轴加环线自动闭塞 1998年3月在广州局大要大瑶山隧道区首次研制应用，计轴加环线式自动闭塞，是在闭塞分区采用计轴设备，检查是
21、否空闲或占用，并以交叉环线方式传输连续式机车信号。车站计轴设备与DMIS基层广域网相连，实现站间透明显示和远程用户诊断。是在铁路信号领域中的一种新的自动闭塞制式。1999年通过铁道部科技司审查。,计轴加环线自动闭塞对机车信号的处理方式主要体现在对环线的设置要求：1、每个闭塞分区相应设置计轴轨道检查装置； 2、闭塞分区内一般设置二个环线，沿列车运行方向依次为小环、大环； 3、小环长度为200-300m，大环长度一般不超过1200m； 4、环线电缆采用交叉方式设置，每个环线的始端和终端，交叉长度为50m，中间部分均匀交叉长度不大于100m； 5、环线电流不小于600mA，以保证机车信号可靠接收；
22、6、环线应每2m可靠固定； 7、环线应有机车信号的发码、切码、断线和短路检测报警和表示。,计轴加环线自动闭塞对机车信号的处理方式体现在对环线的切码要求：由于采用环线后机车不能短路机车信号，需要设计切码电路，主要是防止后续追踪列车机车信号升级。 目前使用计轴加环线的自动闭塞区段是： 广州局：大瑶山张土区段、波连区段； 兰州局：乌鞘岭特长隧道（20公里长）,计轴加轨道电路自动闭塞,2006年4月11日在京九线发生列车追尾事件后，铁道部要求我们提出解决红光带方案，经过比选决定采用计轴加轨道电路方式。在闭塞分区轨道电路进行分割，同时叠加计轴设备，包括分割点。,计轴加轨道电路使用范围,1、道床电阻在0.
23、30.5.km时使用该方案； 2、道床电阻在0.6.km以上时使用轨道电路分割方案； 3、道床电阻小于0.3.km时使用其它方案。（环线）根据要求，在大秦线两站一区间进行了试验段试验，通过试验验证提出了相关的技术标准。,自动闭塞中采用计轴加轨道电路方式,2006年11月28日铁道部运输局发布运基2006446号 关于印发计轴加轨道电路解决自动闭塞“红光带”方案的指导意见的通知，通知中发布了如下文件： 1、计轴加轨道电路应用技术要求（暂行）； 2、计轴加轨道电路运用维护要求（暂行）； 3、计轴加轨道电路结合电路举例设计； 4、计轴加轨道电路运用维护要求（暂行）； 5、计轴系统施工工艺要求；,计轴
24、加轨道电路的原理：区间轨道区段空闲、占用检查由计轴设备完成，轨道电路只完成机车信号传输。其信息传递及灯光转移关系，满足自动闭塞和机车信号的主要技术条件。 采用计轴加轨道电路应保证： 1、自动闭塞的技术条件和标准不变。 2、车站办理列车进路和闭塞的办法和手续不变。 3、机车信号的显示方式和内容不变。,计轴加轨道电路,主要技术要求 1、 道床电阻在0.30.5.km按计轴加轨道电路方式，且轨道电路按调整表0.5.km进行一次调整； 2、在道碴电阻0.3.km时，轨道电路在满足机车信号技术指标情况下，其传输长度应达到750m。 3、在轨道电路方式时，计轴设备应保持正常工作状态，但其输出条件不加入信号
25、控制。 4、采用计轴加轨道电路方式时，在分割区段相应增加计轴设备做列车占用检查。 5、轨道电路继电器吸起接点应和计轴轨道继电器并联使用，轨道电路方式和计轴加轨道电路方式在经人工确认后应采用双切换方法进行相互转换。,计轴加轨道电路,主要技术要求 6、从轨道电路方式转换到计轴加轨道电路方式时，首先经车站值班员确认区间无车时在轨道状态监控盘经拉出“运输确认切换按钮”，电务维护人员在信号机械室再拉出“电务确认切换按钮”后才能进行转换。反之按下按钮才能进行转换。两种按钮均应加装铅封和计数器。 7、因外界干扰或其他原因造成计轴轨道区段呈占用状态时，为恢复其正常状态，一般采用预复零方式 ；有条件时也可采用立
26、即复零方式。 8、在运转室设置轨道状态监控盘，设置有关转换控制按钮、表示灯、计数器等，供车站值班员操控和监视。 9、轨道电路继电器和计轴轨道继电器输出状态不一致时应予报警，并应纳入微机监测。,计轴+轨道电路的特点：,1、适用于低阻道床区段（道床电阻0.3-0.5/km）； 2、计轴与轨道电路切换方式构成冗余,完成空闲、占用检查； 3、轨道电路不能正常工作时，仅用于机车信号传输。 当道床电阻大于0.6 /km，采用轨道电路方式， 当道床电阻小于0.6 /km，推上计轴条件，轨道电路保证传输机车信号。,计轴自动闭塞应用中设备复零问题,闭塞分区呈占用状态需要复零时，应采用预复零方式；当大区段计轴检查
27、空闲时，闭塞分区也可采用人工操作立即复零。 在国外计轴设备的复零使用条件相当苛刻，主要是安全第一。 在我国对运输来说要效率，电务第一位考虑安全，安全和效率永远矛盾。,六、存在问题 在国外计轴设备使用性能好，可用性高，具有装上它忘了它。 但在中国铁路应用中计轴设备表现的不足如下：1、容易受外界干扰；（包括：人为、通道、电源、防雷等） 2、点式检查设备；（发生断轨、中间搬车上、下道不知道） 3、复原手续繁杂；（必须通过人工确认方式） 4、对施工要求高，尤其是通信通道； 5、造价高。,针对计轴设备的不足，在应用中使用了一些解决办法，例如： 1、在自动站间闭塞时，对通信通道采取了30秒延时的处理； 2、在自动站间闭塞时，为抗外界干扰，增加了引进联锁条件，判断正负一轴的处理方式； 3、在自动闭塞中增加了大区间检查功能等。 4、对使用的通道明确了指标要求，来提高施工质量。 5、建立使用、维护管理办法等一系列措施，来保证提高计轴设备的可用性。,
