淺析大連地鐵1號線正線軌道檢測設備

摘 要：本文介紹了大連地鐵1號線軌道檢測設備的原理、系統組成及技術特點，并與傳統的軌道電路進行了對比，闡釋了計軸設備的優缺點。

關鍵詞：計軸;軌道區段;軌道占用

城市軌道交通自動控制系統中的信號系統，具有指揮列車運行、保證行車安全、提高運營效率、改善行車組織方式的作用。為適應當前城市軌道交通運量大、密度高的載客要求，大連地鐵1號線工程信號系統選用計軸系統來滿足列車對位置檢測的要求。計軸又稱微機計軸，是信號系統中自動檢查軌道區段空閑與占用的不可缺少的地面設備，它通過比較進入和駛離軌道區段兩端計軸點的列車軸數，來完成軌道區段空閑與占用狀態的自動檢查并實現獨立保護區段功能。為了保證信號系統安全、穩定地工作，大連地鐵1號線選用的計軸設備安全完整性等級達到SIL4級要求。

一、系統組成

信號計軸設備主要由室內的設備以及室外的設備構成，具體室外的計軸設備主要包括車輪傳感器、信號放大版，計軸板、輸出板以及復位板等相關配件，當車輪行駛過后，車輪傳感器就會產生輪軸信號，同時將這個信號輸出到放大板，放大板接受到輪軸信號之后，將信號進行放大和整合，從而形成脈沖信號，再通過計軸板和輸出板將脈沖信號輸出，最終來判斷列車行駛的方向，通過列車軸數的統計，可以計算出列車的具體行駛情況。通過調查了解，一般計軸板是有兩套獨立的計算單元，當兩套獨立的計算單位計算出相同結果之后，才會把信息輸出，這樣確保脈沖信號輸出的準確性。所謂復位板，就是當計軸設備計算存在問題或者計軸設備調試之后，需要將計軸設備進行復位，重新開始計算行駛過計軸設備車輛的具體情況。

二、系統功能

計軸設備就是通過行駛進入和行駛出去的計軸點來確定列車的基本情況，通過車軸數的來判斷這段軌道是否處在空閑或者占用的狀態，一般情況下，都是應用到站內或者區間等場所。計軸系統具體的四種功能，首先是為聯鎖、閉塞以及其他信號系統提供這段軌行區是被占用還是空閑的具體情況，其次，可以判斷列車運行的方向，然后對于計軸故障或者計軸計算錯誤進行復位，最后可以通過計軸系統自身的故障檢測來判斷每一個計軸設備的具體情況。

（一）計軸系統的系統原理

計軸系統的系統原理非常的好理解，在軌行區有兩個計軸點，即A和B，當列車從外部駛入軌行區后，通過計軸A點，計為CA，當從計軸B點行駛出去之后，計為CB，如果CA=CB，那么該軌行區就是沒有被占用，屬于空閑區段，當CA≠CB，那么該軌行區是被占用，屬于占用狀態。所有的計軸信號都會通過放大板進行信號放大，然后通過計軸板轉換為脈沖信號，最后通過輸出板將信號輸出。

（二）車輪傳感器工作原理

（1）傳感系統構成。車輪傳感器內部有兩個相對獨立的傳感單元，即SⅠ和SⅡ，兩個傳感器是相互工作，互不干擾。如下圖。

（2）傳感單元工作原理。車輪傳感器內部是有一個高頻振蕩的有源振蕩器以及相應的附屬電路，當車輪接近傳感器的時候，車輪的鐵磁裝置會對傳感器內部產生阻尼作用，從而導致車輪傳感器的電路開始工作，相應的電路輸出端電壓就會改變和升高，當輸出電壓升高之后，傳感器就會感應出來。如圖2。

車輪傳感器內部之所以有兩個相對獨立的傳感單元，就是出于安全方面的考慮，單套傳感器電路的安全性非常差，一旦沒有被傳感器識別或者單套傳感器故障，就會導致整個計軸系統的計算出現問題，軌道是否被占用就會不準確，容易出現車輛行駛的安全隱患。因此，對于車輪傳感器來說，要設置兩個單獨的傳感單元，兩路輪軸信號必須滿足有先后有重疊的特征，才被認為是有效的車輪信號，從而為信號系統提供準確的車輛行駛信息。

三、計軸與傳統軌道電路的對比

相比于傳統的軌道電路來說，計軸系統不需要安裝軌道絕緣，這樣可以避免對軌道進行在處理，另外，給鋼軌帶的安全性也提供了保障，故障就不會經常發生在因為插入絕緣裝置的斷點位置。此外，計軸設備與軌道和道床是分離的，絕對不會因為軌道的問題而影響計軸設備的具體使用情況，加之車輪傳感器都是采用封閉、體積小的電子設備，它的精密型，靈活性以及穩定性都要比傳統的軌道電路好很多，通過計軸系統還可以遠程記錄具體車輛行駛的情況，大大改善了原先軌道電路的不穩定型以及因為軌道電路故障導致的列車晚點情況。總之，計軸系統相比于傳統軌道電路來說，它的好處有很多，現如今，絕大多數的地鐵都已經引入計軸系統，穩定性比較好，輪軸統計比較準確。

四、結論

自大連地鐵1號線開通以來，共發生過計軸設備故障7起（2016年-2018年），其中2016年1起、2017年4起、2018年2起;同時期大連地鐵3號線共發生過軌道電路故障126起（2016年-2018年），其中2016年35起、2017年44起、2018年47起。由此可見，用計軸設備代替傳統的軌道電路設備，不僅大幅度的減少了室外設備數量，這就可節約大量的檢修工作，而且極大地提高了軌道檢測設備的穩定性，降低了因信號設備故障導致的列車晚點率。

參考文獻：

[1]李剛.城市軌道交通信號設備監測技術探討[J].鐵道通信信號，2018（6）：79-82，86.

[2]楊煒東.“軌道信號測試設備校驗裝置”通過鐵路局鑒定[J].西鐵科技，2008（3）.

[3]凌云清.JJF（鐵道）702—2010《軌道信號在線測試設備》宣貫學習班在成都舉辦[J].鐵道技術監督，2010（10）：38.

[4]佚名.動態檢測數據中車載信號設備掉碼原因分析與處理[J].中國鐵路，2018，676（10）：96-100.

[5]王安，熊信民，吳陽.軌道電路移頻信號參數檢測算法研究[J].計算機仿真，2011，28（11）：302-305.

作者簡介：管文麗（1978-），女，遼寧大連人，工程碩士，電氣工程師，大連地鐵運營有限公司通號中心副主任，主要研究方向：軌道交通信號系統設計及優化。