淺談計軸設備在軌道交通信號領域的應用

劉良玉

摘要：隨著我國經濟實力的提升，國家基礎交通設施建設正進入發展浪潮并逐步趨于成熟，交通運輸事業得到了空前的發展。本文針對軌道交通信息系統的常用設備——計軸設備進行了簡要的介紹，并分析了其應用方案，闡述國內的計軸設備應用狀況，最后對現有計軸設備存在的問題進行了說明并提出具體做法。

關鍵詞：計軸設備;軌道交通電路;應用方案

引言

隨著科學技術水平的發展，軌道交通技術也在不斷更新，各類專業軌道列車控制設備廣為人熟知。信號系統因其對列車獨到的保衛功能在軌道交通中起到了舉足輕重的作用，在國內與國外應用日漸廣泛，因此掌握信號系統的工作原理，提出更高標準的設計成為當下交通運輸的熱點之一。信號系統的相關專業設備與技術的提升，能夠有效改善列車運營效率，減少故障發生率，因此主要的計軸設備在軌道交通領域得到了廣泛應用。

一、軌道交通信號系統概述

現代通信技術的發展日趨成熟，在諸多領域也有了深入的應用，其中在城市軌道交通中發揮著巨大的作用，能夠有效保障列車行駛，高效調度指揮運營。通用的信號系統一般由列車自控系統（ATC）組成，ATC是以信息交換網絡為通訊手段，以列車安全運營為目標，統一調整指揮列車智能駕駛的自動控制系統。當前基于通信的列車控制系統（CBTC）以其先進的驅動設備與技術手段廣泛應用于國內外各交通軌道平臺中，它主要的站間閉塞功能就是依靠計軸設備來實現[1]。

二、計軸設備

（一）計軸設備的工作原理

上世紀初歐洲大部分鐵路因技術問題無法檢查軌道區段的列車占用情況，計軸設備應運而生。經過百年間的長足發展與實踐應用，計軸設備已在軌道鐵路中得到了廣泛的應用，并針對不同狀況形成了多種實現手段。

其工作原理表現為當列車駛入區間時，處于上面電路相互獨立的傳感器先后輸出感應到具有不同特征的車輪脈沖信號，從而使得車輪傳感器根據相關特征分布判斷列車占用區間的位置，并根據兩路脈沖信號的相關位置判斷列車行駛方向。在列車駛進并駛離這一區段的完整過程中，一個計軸周期形成，軌道區段從占用狀態又恢復到了空閑狀態。

（二）計軸設備的特點

與傳統的軌道電路相比，計軸設備有著如下的特點：1）計軸設備結構簡單，因此安裝修復也較為方便;2）受條件影響因素較小，與鋼軌表面無關;3）計軸設備部分組成要求高，造成整體造價高;4）在信號傳輸過程中需要依托外部設備，例如借用軌道電路傳輸;5）設備的安裝位置與軌道區段的設置參數無關，雙方不受制約;6）計軸設備接收與傳播信號是容易受到金屬介質的影響;7）在停止工作并重新恢復運行后，計軸設備無法連續運行，需重新進行人工操作。

三、計軸設備的應用

從計軸設備初步應用于軌道交通領域開始，在逐步適應軌道的發展先后形成了自己獨特的發展階段，模式從機械式、電子管再到集成電路與晶體管，技術模式也逐步發展為先進的微處理器技術，從而全方面提升信息系統在軌道交通應用上的安全性、可靠性與高效性。JZ型計軸設備是當前應用主流的一款應用設備，下面將以它為例介紹計軸設備在不同功能上的應用[2]。

（一）閉塞分區占用檢查

信號系統單線自動閉塞控制用到了計軸設備的這類功能，檢查的目的為增強軌道運營區段的運輸能力，其主要實現過程為以當前主流的JZ容錯型微機計軸設備為基礎，采用分批次處理、硬件疊加的方式，對閉塞分區進行占用檢查。計軸設備的投入應用能夠有效地增加系統整體的工作性能。

（二）軌道區段占用檢查

對于一般的低道床電阻，加入計軸軌道電路系統，通過傳感器感應檢查電路可以有效地防止道床的各種缺陷造成的危害，保障軌道電路的安全性，并提高相關設備的可靠性，從而確保從列車行駛再到統一調度指揮這一過程系統能夠高效運行。除此之外，計軸設備的應用還能延伸到停車場、公路上，因此其具有的獨立性可以控制計軸設備不受環境條件影響，因此在停車場與公路軌道電路中應用計軸設備，可以解決由于雨雪等氣象條件帶來的“紅光帶”、“白光帶”等各種問題，以行車安全為目的提升行車效率。

（三）區間占用檢查

對于自動站間閉塞方式以區間占用檢查為手段最為高效。目前的軌道交通大多采用64D繼電半自動閉塞，它能夠在區段空閑時跟閉塞設備自動組合成自動站間閉塞，實現通過計軸設備檢查區段空閑。但由于傳統的設備不具有連續性需要采用人工進行檢查，安全性會稍低于其他的設備。在JZ型微機計軸設備對區間進行檢查時，首先會自動與64D繼電半自動閉塞組合疊加，檢查過程采用全自動模式因此不需要人工手動操作，原有設備的安全隱患也將會一一排除。

四、計軸設備在我國的應用

計軸設備發源于歐洲，應軌道電路需要而誕生，并推廣至全球。就目前而言，全球多個地區的計軸設備安全性能水平都達到了4級，在歐洲、亞洲等地區有著廣泛的應用[3]。

我國應用計軸設備始于上世紀80年代，最早是因區間空閑檢查設備的缺乏而引入的，隨后逐漸發展到自動站間閉塞。前期由于計軸設備的造價過高，無法均衡其與軌道電路的配置比，再加上使用經驗缺乏，相關人才配備不充分，計軸設備的發展以及應用在我國有將近10年的停滯期。自21世紀CBTC系統在我國上線以來，并隨著國內在這上面的投入資金變大，計軸設備的發展又進入了一個新的紀元，其中自動站間閉塞、站內軌道電路得到廣泛的應用，表1展示了國內主要的計軸設備技術特點并進行了簡單的比較。

五、計軸設備存在的關鍵問題

雖然目前計軸設備的應用趨于成熟，但還是存在一定的缺陷值得我們注意，尤其在實際應用過程中要加以防范。

首先是人工干擾的問題。傳統的計軸設備存在不連續性，大多數情況下需要人工干預，在這個過程中就加入了很多不確定因素誘發潛在的危險。因此從軌道交通的建立、到計軸設備的加入、再到列車投入運營計軸設備開始檢查空閑區段這一過程中，應積極組織好流程，控制差錯的出現，例如可以完善施工過程，組織不同部門進行溝通協作，讓設備更加穩定、可靠。

其次是計軸設備的運行環境問題。計軸設備的傳感器受環境影響因素很大，尤其是在極端惡劣天氣下，強降水、降雪會給計軸設備帶來很大的影響，雖然當前投入軌道電路使用的設備都具有防水功能，但是會帶來不同程度的影響。同時夏季高溫的影響也是一個很大的問題，靈敏度高的傳感器不具有高強度的耐熱能力，因此在投入使用過程中應加以防范。最后是特殊環境的影響，例如周圍開設化工廠產出的氣體、液體都會對設備造成不同程度的影響，因此需要在設備生產時進行特殊處理，讓設備有效運行，保證整個系統運行正常。

最后是計軸設備的安裝問題。計軸設備的安裝精度要求較高，因此要嚴格按照安裝手冊上的說明進行使用。

結束語：

計軸設備是用來檢測軌道空閑區段的重要工具。本文對城市軌道交通進行了簡要概況，并引入計軸設備。隨后介紹計軸設備的工作原理與通用特點。在此基礎上深入分析從計軸設備產生到現在的各種應用實例，列舉了一些具有代表性的國內設備型號與發展狀況，最后對其現有問題進行了簡要分析與說明。

參考文獻：

[1]郭志軍.軌道交通信號領域中計軸設備的應用[J].河南科技，2014，{4}（12）：163.

[2]吳宏松，張燕.JZ型微機計軸在軌道交通信號領域的應用前景[J].鐵路通信信號工程技術，2011，8（03）：66-68.

[3]王力.計軸設備在軌道交通信號領域的應用[J].鐵道通信信號，2011，47（01）：20-22.