計軸器列車檢測及定位分析

（江蘇省徐州技師學院軌道交通學院 江蘇 徐州 221000）

1.計軸的定義及作用

軌道計軸系統用以檢測列車通過鋼軌上某一點（計軸點）的車軸數，以檢查兩個計軸點之間或檢測區段狀態信息，或判定列車通過計軸點的時間，自動校正列車行駛里程等的設備。計軸技術是以計算機為核心，輔以外部傳感器等設備，利用統計車輛通過某一軌道區段的軸數來檢測相應軌道區段占用或空閑狀態的技術。地鐵中主要在CBTC系統故障或移動授權尚未開通時使用，同時也作為無線設備故障時的備用冗余設備。

2.地鐵中采用計軸器的意義

2.1 克服電氣化鐵路的牽引電流回流對軌道電路的較大影響。由于電氣化鐵路的牽引電流回流與軌道電路共用一個通道，強電流對弱電流的干擾是不可避免的。隨著電力機車變流控制技術的發展，牽引電流的高次諧波對軌道電路的干擾影響越來越大。

2.2 克服軌道電路的工作狀態嚴重依賴于道床狀態現象。在一些站內軌道電路分路不良及雨季“紅光帶”等特殊情況下，道床電阻很低，無論采用何種軌道電路都無法正常工作。因此，在這種場合使用計軸系統作為檢測軌道區段是否空閑是非常有必要的。

3.計軸器的組成及設置

圖1 計軸器定位原理圖

電子計軸器列車定位系統主要包括室內和室外兩部分。室內部分包括信號處理電路和計數器處理電路；室外部分主要包括地面傳感器、電纜盒、傳輸電纜等。

3.1 傳感器。傳感器是計軸系統的基礎設備，其作用是將機車、車輛通過的車軸數轉換成電脈沖信號。早期使用的傳感器一般是機械式，目前一般采用電磁式。電磁式傳感器由磁頭、發送器、接收器三部分組成。磁頭有一個發送線圈和一個接收線圈分別裝在鋼軌的兩側。發送器向磁頭的發送線圈饋送較高頻率的電流，使其周圍產生交變磁場，并通過空氣、鋼軌、扣件等不同介質環鏈到磁頭的接收線圈，感應出一交流電壓。車軸通過磁頭時，車輪的屏蔽作用和輪緣的擴散作用，使環鏈到磁頭的接收線圈的磁通量發生變化，并使感應電壓顯著降低。接收器將這個變化的感應電壓轉換成車軸電脈沖信號。

圖2 安裝在軌道上的計軸磁頭

3.2 計數比較器。主要由計數器、鑒別器、比較器組成。它將進出兩個計軸點之間的車軸電脈沖信號進行計數和比較，以判斷區間（或軌道區段）是否空閑。

3.3 傳輸設備。主要由電信號發送器和電信號接收器組成，多采用頻率數碼傳輸方式。

4.計軸器的基本原理

在上述結構示意圖1中，在軌道區段的分界點安裝計軸點，計軸點是一個車輪識別裝置。

當車輪駛過計軸點時，在計軸點中形成脈沖或其他信號，通過電纜傳輸到控制中心，由控制中心聯鎖設備中計數裝置根據這些信號對車輪計數。當列車進入傳感器1和傳感器2防護的區段時（假定運行方向由左向右），列車輪對首先經過傳感器1，列車每一對輪對經過傳感器時都會改變一次傳感器周圍的電磁分布，傳感器檢測到這一改變后就說明列車已進入區間，傳感器對這種改變的次數計數并將計數值傳遞給控制中心；當列車輪對開始出清該區段時，輪對同樣會改變傳感器2周圍的電磁分布，傳感器2也將檢測到的變化次數傳遞給控制中心，當進入（傳感器1）的次數等于出清（傳感器2）的時，說明列車已完全出清。通過列車對區間的占用情況可以判斷出列車的位置。顯然，就其功能而言，電子計軸器是與軌道電路相同。電子計軸器本身不具備向列車傳輸信息的通道，機車上要獲取位置信息除了依靠司機嘹望信號機外，必須要另外增加信道。

5.計軸器存在的缺陷及解決方案

即便現代科技為實現高可靠的計軸設備提供了物質基礎，但設備的故障是不可避免的，因此計軸定位系統必須能夠檢測錯誤并采取一定的措施防止計軸點出錯。

若實際的車軸數與設備給出的軸數不符，則認為出現計數差錯。這種情況的出現將導致出現“不真實的區段占用”。可能會發生撞車事故，不符合故障一安全性準則。通常計數差錯情況有以下兩種：一種是當列車在進入某個區間時，傳感器1少計數了若干輪對，而列車在出清該區間時，傳感器2正常計數，那么就有可能列車在區間運行時，恰好有若干節車廂與列車脫節，而此時脫節的車廂輪對數恰好與傳感器1少計數的輪對數相等。這樣就會導致傳感器1和傳感器2的計數相等，從而給出區間“空閑”的信號。另外一種情況是，列車在進入區間時，傳感器1的計數正確，而列車出清該區間時，傳感器2多計數了若干輪對，那么就有可能列車在區間運行時，恰好有若干節車廂與列車脫節，而此時脫節的車廂輪對數恰好與傳感器2多計數的輪對數相等。這樣就會導致傳感器1和傳感器2的計數也相等，從而給出區間“空閑”的信號。

計軸定位繼承了軌道電路定位的很多特點，和軌道電路定位法一樣，這種方法的定位安全性較高，精度較差，通常也需與測速裝置結合起來使用。由于不依賴于軌道電路，對環境的適應性更強，維護工作量相對較小；但不能作為車一地通信的通道，也無法檢測斷軌故障。