軌道電路和計軸設備差異性研究

李斌

（南昌軌道交通集團有限公司運營分公司）

摘 要： 伴隨國民經濟發展與改革步伐的加快，為解決日益增加的交通緊張問題，我國的各大城市均已掀起了轟轟烈烈的軌道交通建設狂潮。本文通過講述軌道電路及計軸設備在軌道交通信號系統中的應用；在軌道電路及計軸設備的對比中，對軌道電路及計軸設備的優勢與缺點進行進一步闡述。

關鍵詞： 軌道電路；計軸設備；優勢；缺點

1.背景

隨著計算機技術、自動控制技術、網絡技術和通信技術的發展，目前城市軌道交通中最常用的信號系統為兩大類：一類被稱作準移動閉塞信號系統，另一類被稱作移動閉塞信號系統。前者基于傳統的鐵路信號控制技術發展而成；后者的核心控制部分也是基于傳統的鐵路信號控制技術發展而成，但在外在的傳輸媒介上更多的采用先進的無線通信技術。因此二者的最基本的區別在于，準移動閉塞信號系統采用數字無絕緣軌道電路作為ATP信息的傳輸媒介，而移動閉塞信號系統則采用無線天線、波導管、漏纜來傳輸列車控制所需的ATP信息。準移動閉塞信號系統是傳統信號系統發展的頂峰，而移動閉塞信號系統更多的體現了現代信號系統的發展方向與趨勢。

列車空閑/占用檢測設備作為信號系統的一個重要組成部分，也主要分為兩大類：一類即采用傳統的軌道電路；另一類采用計軸設備。

2.概述

利用軌道的兩根鋼軌作導體，在一定長度的鋼軌兩端裝設鋼軌絕緣，中間的軌縫用軌端接續線連接起來，并用引接線連接電源和接收設備的電路叫軌道電路。軌道電路是電氣集中、自動閉塞，機車信號和調度集中等信號設備的基礎設備。

計軸設備可以驗證列車是否完整到達，大大提高行車的安全度。另一方面，有了計軸設備，就可以由半自動閉塞，改建成大區間（即區間不劃分為閉塞分區，但可劃分為所間區間）自動閉塞。這就為發展調度集中，創造了有利的條件。

3.結構與原理

3.1 軌道電路

在準移動閉塞信號系統中，普遍采用軌道電路作為列車空閑/占用檢測設備。一種軌道電路被稱之為無絕緣軌道電路，通常應用于城軌的正線；另一種軌道電路被稱之為有絕緣軌道電路，通常應用于城軌正線的岔區和停車場或車輛段。軌道電路由鋼軌、鋼軌絕緣、鋼軌接續線、軌道電源、軌道電阻器、軌道繼電器組成。

有絕緣軌道電路，當相鄰軌道電路的鋼軌連接時，既要有足夠的強度以保證列車運行的安全，又要保證有足夠的電氣絕緣，以實現電氣分割。目前我國均采用尼龍絕緣節作為分隔設備。但由于上述元件要承受車輛行走時的 、剪切力，所以很容易破損，這樣電氣隔離性能就會消失。此外，絕緣節的安裝，給長軌無縫線路的應用帶來了麻煩。在軌道電路的分割處，為了安裝絕緣節要將長軌鋸斷，從而降低了軌道強度，使線路維護工作復雜化。因此，有絕緣軌道電路對列車運行并不是理想的。城軌系統中，采用最多的有絕緣軌道電路當屬50Hz相敏軌道電路。50Hz相敏軌道電路的基本原理如下：50Hz相敏軌道電路在室外的主要設備為送電端軌道電源變壓器和受電端軌道中繼變壓器等，它們分別置于室外的軌道電路送、受電端變壓器箱內；室內除需要設置相應的50Hz電源設備，分別為其送電端供給電源和為受電端的50Hz微電子相敏接收器供給局部電源外，還需設備相敏接收器和其配套的電路組合，作為受電端的接收設備，均構成軌道電路系統。所采用的50Hz相敏軌道電路典型結構如圖。

無絕緣軌道電路按原理可分為兩大類：

（1）自然衰耗式（無電氣分割點），是利用軌道電路的自然衰耗和不同頻率，以實現相鄰軌道電路進行隔離；

（2）電氣隔離式（有電氣分割點），又稱諧振式，是在軌道電路的分界處采用電容和鋼軌部分電感構成諧振回路，并用不同頻率以實現電氣隔離。

3.2計軸設備

整個系統分室外設備和室內設備兩部分，其組成框圖如圖所示。

室內設備主要由計軸微機、傳感器發送、接收電路、動態繼電器和通道接收、發送電路等組成。室外設備則主要由傳感器T1、T2兩個發送磁頭和傳感器R1、R2兩個接收磁頭組成。兩站間由一對通信傳輸線路聯系。

計軸設備的基本工作原理如下：

由室內微機向發送磁頭饋送20-30V的5000Hz等幅信號。發送磁頭則產生相應的交變磁通，經電磁耦合與接收磁頭交鏈。于是，在接收磁頭中，感應出數百毫伏的同頻交流信號，該信號經電纜回送到室內的微機。在沒有列車輪對通過磁頭時，接收信號大小不變。有輪對通過時，則接收磁頭中的信號幅值（或相位）產生變化。

這種變化的信號送回室內微機，經處理產生與每一通過的輪對相對應的計軸脈沖，然后進行鑒別方向和累計軸數。列車的運行方向不同，則輪對通過兩個傳感器的先后順序不同，由微機鑒別后，確定對軸數進行累加還是遞減計算。

本系統確定，凡進入防護區段的輪軸數按累加運算；凡離去的輪軸數，則按遞減計算。當列車進入區間，計軸器對輪軸累加計數，并進行編碼處理。然后經通道傳送給接收站。列車到達接收站，則接收站的計軸器進行遞減計算。

同樣，列車全部通過計軸點后，將總軸數發送給發車站。然后兩站的微機同時對駛入區間和駛離區間的輪軸數進行比較運算，并分別控制各自車站的區間占用繼電器。僅當兩站的微機計軸器運算的結果都得出區間的軸數為零時，兩端的區間占用繼電器才能同時吸起，從而給出該區間空閑的表示，否則，該區間仍將處于占用狀態。

4.軌道電路與計軸設備的比較

計軸設備的特點主要提現在以下兩個方面：

（1）優點：列車空閑占用檢測設備不再作為ATP信息傳輸的載體，因此其功能更加單純。現在大多數移動閉塞信號系統采用計軸設備作為列車空閑占用檢測設備，還可以消除對線路上牽引供電關于均流點與回流點設置位置的限制。適用于道床狀態差、道床泄露電阻過低的軌道區段；不需要絕緣節；

（2）缺點：采用計軸設備作為列車空閑占用檢測設備，如出現計數錯誤，則需要進行人工恢復，必要時還需用列車對室外錯誤計數的計軸設備進行恢復。如果作為站內多區段軌道電路的替代，投資較軌道電路大；電源部分必須可靠確保不因電源瞬間中斷造成軸信息的丟失；無法檢測鋼軌斷軌；由于其它鐵器如鐵等在磁頭上的動作可能造成錯誤計軸。

軌道電路設備的特點主要體現在以下兩個方面：

（1）優點：作為ATP信息傳輸的載體，較為安全可靠，在軌道電路中傳輸的ATP信息不易受到外界的電磁干擾，同時軌道電路的故障恢復較計軸設備相對容易。

（2）缺點：采用軌道電路作為列車空閑占用檢測設備，對鋼軌的依賴性較強，軌道電路在軌道上安裝時對道床的漏泄電阻及其他參數有一定的要求；對線路上牽引供電關于均流點與回流點位置的設置會有所限制。伴隨鐵路系統及城市軌道交通的發展，無論信號系統采用何種列車檢測設備，也無論信號系統的外在形式發生何種變化，我們都將給予信號系統前所未有的關注。

5.結語

綜上，兩種設備都是比較成熟的技術，都可以用于移動閉塞的后備模式，基于兩種設備的重要特點，軌道電路較適合于準移動閉塞，計軸設備則更適合于移動閉塞，對于新建線路則可以根據線路特點，使用環境及投資情況進行選擇。

參考文獻

[1]城市軌道交通信號與通信系統 吳汶麟 中國鐵道出版社 2003.

[2]計算機聯鎖系統技術 趙志熙 中國鐵道出版社 2003.