城轨信号基础设备—计轴设备

铁路城轨计轴设备概述1. 引言铁路城轨计轴设备是现代铁路交通系统中的重要组成部分。

计轴设备的主要功能是实时监测和记录车轴的运行状态，以确保列车运行的安全性和稳定性。

本文将对铁路城轨计轴设备进行概述，包括计轴设备的类型、工作原理以及在铁路交通系统中的应用。

2. 计轴设备的类型计轴设备根据其工作原理和功能可分为以下几种类型：2.1 轴温检测设备轴温检测设备主要用于监测列车车轴的温度变化。

它通过安装在轨道侧面的传感器，实时测量车轴的表面温度，并将数据传输到中央控制系统。

这种设备可以帮助铁路工作人员监测车轴的温度变化，及时发现问题并采取相应的措施，以防止车轴过热引发事故。

2.2 轴重检测设备轴重检测设备用于测量列车车轴的重量。

它一般安装在轨道上方或轨道侧面，通过传感器测量车轴的压力，并将数据传输到中央控制系统进行分析和记录。

轴重检测设备可以帮助铁路工作人员了解列车车辆的荷载情况，及时调整列车的运行计划，以确保车轴的安全运行。

2.3 轴位检测设备轴位检测设备主要用于监测列车车轴的位置状态。

它安装在轨道上方或轨道侧面，通过传感器检测车轴的位置，并将数据传输到中央控制系统进行处理。

轴位检测设备可以帮助铁路工作人员监测车轴的位置变化，判断列车是否偏离轨道，并及时采取措施进行调整。

3. 计轴设备的工作原理计轴设备的工作原理主要基于传感器和数据传输技术。

根据不同的计轴设备类型，其工作原理略有不同：3.1 轴温检测设备的工作原理轴温检测设备通过安装在轨道侧面的感应器，实时监测车轴的温度变化。

感应器可以是红外线传感器或热电偶传感器，根据车轴表面的热辐射或热电偶效应来测量车轴的温度。

测量到的温度数据通过电缆或无线传输方式传输到中央控制系统进行处理和记录。

3.2 轴重检测设备的工作原理轴重检测设备通过安装在轨道上方或轨道侧面的压力传感器，实时测量列车车轴的重量。

当列车经过压力传感器时，传感器会感受到车轴的压力而产生相应的电信号。

信号设备的介绍一、轨道计轴器的组成计轴器由传感器、计数比较器等部分组成。

当车辆轴数的信息需要远距离传输时，计轴器还需采用传输设备。

1.传感器是计轴器的基础设备，其作用是将机车、车辆通过的车轴数转换成电脉冲信号。

早期使用的传感器一般是机械式，目前一般采用电磁式。

电磁式传感器由磁头、发送器、接收器三部分组成。

磁头有一个发送线圈和一个接收线圈分别装在钢轨的两侧。

发送器向磁头的发送线圈馈送较高频率的电流，使其周围产生交变磁场，并通过空气、钢轨、扣件等不同介质环链到磁头的接收线圈,感应出一交流电压。

车轴通过磁头时,车轮的屏蔽作用和轮缘的扩散作用，使环链到磁头的接收线圈的磁通量发生变化，并使感应电压显著降低。

接收器将这个变化的感应电压转换成车轴电脉冲信号。

2.计数比较器主要由计数器、鉴别器、比较器组成。

它将进出两个计轴点之间的车轴电脉冲信号进行计数和比较，以判断区间（或轨道区段）是否空闲。

3.传输设备主要由电信号发送器和电信号接收器组成。

多采用频率数码传输方式二、轨道计轴器的应用计轴器可应用于半自动闭塞和自动闭塞区段，也可用于铁路道口的防护、驼峰编组场的高轴阻检查、测速、判定钩车数等，还可在行车指挥自动化、列车运行自动化方面作为校正里程的依据。

三、计轴器的工作原理计轴设备利用轨道传感器、计数器来记录和比较驶入和驶出轨道区段的轴数，以此确定轨道区段的占用或者空闲。

其工作原理是：利用电磁感应的原理，当列车出发，车轮进入轨道传感器作用区时，微机开始计时，轮对经过传感器磁头时，计轴磁头可以探测到通过列车的轴数，向微机传送计轴脉冲，并经电子连接单元EAK单元向计轴运算器报告。

判定运行方向，确定对轴数十累加计数还是递减计数。

通常情况下，由2个计轴探头可以确定1个闭塞分区。

计轴探头沿线路安装在钢轨上，其位置也是闭塞分区的分界点。

计轴运算器是计轴的核心部件，收集器控制范围内的计轴探头发来的所有信息。

计轴运算器计算相邻2个计轴报告的轴数关系，就可以确定该闭塞分区是否空闲。

第二章信号机、转辙机、计轴器第一节信号机信号机是用于指挥列车运行的信号设备，信号机显示为开放信号时允许列车通过进路，信号机显示为关闭信号时禁止列车进入进路。

开放信号是指室外信号机点亮绿灯(黄灯或白灯)，关闭信号是指室外信号机点亮红灯(蓝灯)。

一、色灯信号机色灯信号机以其灯光的颜色、数目和亮灯状态来表示信号。

现多采用透镜式色灯信号机，它采用透镜组来将光源发出的光线聚成平行光束，故称为透镜式。

它结构简单，安装方便，控制电路所需电缆芯线少，所以得到到广泛采用。

(一)、透镜式信号机的结构透镜式色灯信号机有高柱和矮型两种种类型，它们的区别主要在于高柱信号机的机构在信号机柱，而矮型信号机的机构安装在水泥基础上。

高柱透镜式色灯信号机如图21—6所示。

它由机往、机构、托架、梯子等部分组成。

用于安装机构和梯子。

机构的每个灯位配备有相应的透镜组和单独点亮的灯泡，给出信示。

托架用来将机构固定在机柱上，每一机构需上、下托架各一个。

作业。

图2－1－1 高柱透镜式色灯信号机图2－1－2 矮型透镜式色灯信号机图2－1－3 透镜式色灯信号机实物图图2－1－4 调车透镜式色灯信号机实物图(二)、透镜式信号机的机构机构的每个灯位由灯泡、灯座、透镜组、遮檐及背板等组成，如图图2－1－5所示。

图2－1－5透镜式色灯信号机构灯泡是色灯信号机的光源。

为保证信号显示的不间断，目前绝大多数信号机均采用直丝双丝铁路信号灯泡。

即当点亮的主灯丝断丝时，可改为副灯丝点亮。

灯座用来安放灯泡，采用定焦盘式灯座，在调整好透镜组焦点后固定灯座，更换灯泡时无需再调整。

透镜组装在镜架框上，由两块带棱的凸透镜组成，里面是有色带棱外凸透镜(可有红、黄、绿、蓝、月白、无色六种颜色)，外面是无色带棱内凸透镜。

之所以采用两块透镜组成光学系统，是利用光的折射和反射原理，将光源发出的光线集中射向所需要的方向，即增加该方向的光强。

这样，就能满足显示距离远且具有很好的方向性的要求。

第六章计轴设备计轴设备是利用轨道传感器计轴设备是利用轨道传感器、、计数器来记录和比较驶入和驶出轨道区段的轴数记录和比较驶入和驶出轨道区段的轴数，，以此确定轨道区段的占用或空闲以此确定轨道区段的占用或空闲。

第一节计轴设备的原理及组成一、工作原理列车进入轨道区段列车进入轨道区段，，驶入端计轴器对轮轴进行累加计数，并发出区段占用信息并发出区段占用信息，，同时同时，，驶入端处理器经传输线向驶出端处理去发送驶入轮轴数线向驶出端处理去发送驶入轮轴数，，列车全部通过驶入端计轴点时端计轴点时，，停止计数停止计数。

当列车到达区段驶出端计轴点时当列车到达区段驶出端计轴点时，，由于列车是驶离区段，驶出端计轴器进行减轴运算驶出端计轴器进行减轴运算，，同时再传送给驶入端处理器处理器。

列车全部通过后列车全部通过后，，两站的微机同时对驶入区间和驶离区间的轮轴数进行比较运算区间的轮轴数进行比较运算，，两站一致时两站一致时，，认为区段已经空闲经空闲，，发出区间空闲信息表示发出区间空闲信息表示，，不一致则认为区间仍将处于占用状态将处于占用状态。

1．轨道传感器轨道传感器。

传感器系统的主要功能是采第一节计轴设备的原理及组成二、组成集轮轴信息并准确地把它变成可计数脉冲送给微机。

（1）传感器电路框图第一节计轴设备的原理及组成（2）磁头磁力线示意图无车轮经过传感器时无车轮经过传感器时，，在接收线圈内感应的交流电压相位与发送电压相位相同压相位与发送电压相位相同。

其产生的磁力线如图所示其产生的磁力线如图所示。

第一节计轴设备的原理及组成当轨面有车通过时当轨面有车通过时，，轮缘改变了磁力线方向轮缘改变了磁力线方向，，TX 产生的磁力线如图第一节计轴设备的原理及组成（3）轴脉冲波形形成图由于两磁头产生的轴脉冲在时间上先后不同后不同。

两脉冲组合后形成具有五种形态第一节计轴设备的原理及组成的轴脉冲对的轴脉冲对，，根据两脉冲的组合时序可确定列车的运行方向定列车的运行方向，，从而产生相应的加轴或减轴运算或减轴运算。

计轴设备在城市轨道交通信号系统中的应用朱鹏飞摘㊀要：在国内外轨道交通信号系统中都会采用到计轴设备，所以文章中就简单论述了计轴设备相关理论，并重点讨论了计轴设备在城市轨道交通信号系统中的技术应用以及应该注意的问题㊂关键词：计轴设备；城市轨道交通信号系统；技术要点；注意问题一㊁计轴设备的基本理论（一）计轴设备的基本特征计轴设备主要用于城市轨道区段占用检查设备端，实际上它早在２０世纪２０年代已经为欧洲铁路所用，拥有着百年发展历史㊂计轴设备当时主要被应用于钢制枕轨线路之上，它能够解决交流轨道电路无法实现轨道区段占用检查这一棘手技术问题，所以它目前能够被应用于不同线路条件与工程环境之中，为各种轨道交通项目所用，也能形成多种城轨交通信号系统设计方案㊂从工作机理层面来看，计轴设备主要安装了能够同步监视轨道区段两端的车轮传感设备，可同时对出入站台的列车进行观察，了解其轮对轴数变化，检测计算其区段空闲表现，并正确判断其占用状态，输出相应安全条件㊂结合上述要点分析可总结计轴设备的以下几点基本特征：第一，其设备安装十分简易；第二，其轨道区段长度不会受到设备闲置；第三，无须任何绝缘节，其无须安装绝缘轨距杆；第四，它与轨道道床条件没有直接关联，不会受到钢轨表面清洁度影响；第五，它能够实现对机车信号传输过程的有效监控，必要时会启用轨道检测系统㊂另外，需要注意计轴设备容易受到金属物影响，所以它无法提供连续式轨道检测功能，且某些故障位置区段状态需要由人工确认㊂而它的系统造价也相对偏高㊂（二）计轴设备的现实应用状况计轴设备在国外城轨交通系统中已经得到广泛应用，它也先后经历了从机械式到数字化的多个发展阶段，目前的数字化计数模式中运用到了大量微处理器，其系统使用功能与安全可靠性到位，可在诸多地区被合理应用，整体看来安全完整性水平已经达到国际ＳＩＬ４级等级㊂鉴于计轴设备在全球范围内应用已经相当普及，所以就以欧洲为例，它已经建立了互联互通㊁横贯欧洲的铁路网络㊂而在国际铁路联盟方面则正在大力㊁全面推进对欧洲列车运行控制系统的完善，他们所提出的诸多规范标准中追求实现多个不同国家之间在铁路信号系统方面的有效兼容，主要利用到欧洲应答器来实现车地有效通信，建立多级点式列控系统线路，其轨道区段占用检测方面则采用到了计轴设备㊂就当前我国国铁与国内城轨交通线路系统而言，他们就已经广泛应用到了计轴设备㊂具体来讲，国内所采用的是国铁单线自动闭塞方式，其轨道分区占用检查机制，如此可解决轨道电路分路不良问题，如此在站内区段中可完成占用检测㊂在该过程中，叠加双规条列车信号就能解决城轨交通移动闭塞后备运营模式，为城市轨道交通车辆段以及停车场轨道区段占用端进行检测㊂㊀㊀二㊁国内城轨交通系统中计轴设备的应用技术特征与注意问题（一）国内城轨交通系统中计轴设备的应用技术特征就国内铁路与城市轨道交通项目运营过程而言，其所运用的计轴设备主要为进口设备，其中像西门子㊁提芬巴赫㊁福豪舍尔等公司的计轴设备都为我国国内所用，且应用效果良好㊂这些计轴设备主要被应用于站内一轨道或多轨道区段之中㊂系统在处理４００ｋｍ／ｈ以上列车速度方面经验相当丰富，具体来讲它其中就涵盖了三点技术应用特征：首先，设备系统在运算单元方面能够与计轴设备点相互关联，最大关联点可达到５个之多，其中４个为计轴设备点，第５个为复用计轴点；其次，它可同时与两个区段的运算单元内容相关联；最后，计轴设备系统可监测区段长度最长可达到４０ｍ以上㊂（二）国内城轨交通系统中计轴设备的应用注意问题国内城轨交通系统中采用计轴设备需要注意几点应用技术问题，结合国内外城轨轨道系统运营经验提高计轴设备使用效率，解决其所存在的各种技术问题㊂１．参考传输线缆特性使用计轴设备由于计轴设备属于室内外兼容设备系统，所以针对它的传输线缆分析必不可少，要了解其传输线缆特性保证计轴设备使用到位㊂在该过程中，要通过传输线缆特性对计轴设备的运用质量㊁计轴设备的信息传输质量进行分析调整，了解可能制约计轴设备稳定运用的关键因素内容㊂比如，要深度分析其电缆接续位置施工工艺差㊁电缆屏蔽接地不达标等问题，结合问题分析计轴设备整体电阻是否对称㊁是否存在大量计轴电缆杂音等㊂在该过程中，还需要分析一下计轴设备的传输信道误码率，如果其误码率较高则说明了计轴设备的可用性相对偏低，此时用必要采用到计轴专用电缆，结合铁路规范验收条件对传输线路质量进行分析，保证其运行稳定㊂在针对繁忙干线的处理方面需要充分考虑到其抗干扰性，可考虑采用铝护套内屏蔽铁路信号电缆机制，如此可更好屏蔽信号干扰问题㊂换言之，需要对计轴设备复零方式进行简化，保证其管理办法制订完善，确保计轴设备在工程项目施工中长期稳定运行到位㊂２．规范施工维修过程在规范施工维修过程中要规避人为干扰问题，保证计轴设备稳定运行到位，建立一套相应完善的施工维护管理策略㊂比如，说要针对列车工务施工段进行严格规范，建立只有列车可通行的独占计轴侧钢轨，这也是最大限度减小人为因素对设备干扰，有效解决工务段施工不够规范㊁信号施工不到位等问题㊂目前，国内计轴设备已经提出了规范施工与维修工作体系，它希望提升对计轴设备的使用效率，提高工程项目整体施工质量㊂三㊁结语在城轨交通铁路信号系统中对于计轴设备的应用还是相对广泛的，其技术优势表现明显且在未来轨道交通领域中也存在着较大应用技术前景㊂而伴随当前应用技术的不断发展完善，计轴设备已经在特定区域与工程条件下实现了轨道区段占用检测功能优化，解决了某些城轨交通铁路信号系统建设问题，为城市轨道交通快速蓬勃发展创造了有利条件㊂参考文献：［１］崔铁柱，王昊．计轴设备在城市轨道交通信号系统中的应用［Ｊ］．建筑工程技术与设计，２０１７（１５）：２３１２．［２］穆石．城市轨道交通信号系统计轴电源的可靠性研究［Ｊ］．铁路通信信号工程技术，２０１７，１４（３）：８３－８６．［３］邓红元．城市轨道交通信号系统发展展望［Ｊ］．现代城市轨道交通，２０１９（８）．作者简介：朱鹏飞，常州市轨道交通发展有限公司㊂０８１。

第六章计轴设备计轴设备是利用轨道传感器计轴设备是利用轨道传感器、、计数器来记录和比较驶入和驶出轨道区段的轴数记录和比较驶入和驶出轨道区段的轴数，，以此确定轨道区段的占用或空闲以此确定轨道区段的占用或空闲。

第一节计轴设备的原理及组成一、工作原理列车进入轨道区段列车进入轨道区段，，驶入端计轴器对轮轴进行累加计数，并发出区段占用信息并发出区段占用信息，，同时同时，，驶入端处理器经传输线向驶出端处理去发送驶入轮轴数线向驶出端处理去发送驶入轮轴数，，列车全部通过驶入端计轴点时端计轴点时，，停止计数停止计数。

当列车到达区段驶出端计轴点时当列车到达区段驶出端计轴点时，，由于列车是驶离区段，驶出端计轴器进行减轴运算驶出端计轴器进行减轴运算，，同时再传送给驶入端处理器处理器。

列车全部通过后列车全部通过后，，两站的微机同时对驶入区间和驶离区间的轮轴数进行比较运算区间的轮轴数进行比较运算，，两站一致时两站一致时，，认为区段已经空闲经空闲，，发出区间空闲信息表示发出区间空闲信息表示，，不一致则认为区间仍将处于占用状态将处于占用状态。

1．轨道传感器轨道传感器。

传感器系统的主要功能是采第一节计轴设备的原理及组成二、组成集轮轴信息并准确地把它变成可计数脉冲送给微机。

（1）传感器电路框图第一节计轴设备的原理及组成（2）磁头磁力线示意图无车轮经过传感器时无车轮经过传感器时，，在接收线圈内感应的交流电压相位与发送电压相位相同压相位与发送电压相位相同。

其产生的磁力线如图所示其产生的磁力线如图所示。

第一节计轴设备的原理及组成当轨面有车通过时当轨面有车通过时，，轮缘改变了磁力线方向轮缘改变了磁力线方向，，TX 产生的磁力线如图第一节计轴设备的原理及组成（3）轴脉冲波形形成图由于两磁头产生的轴脉冲在时间上先后不同后不同。

两脉冲组合后形成具有五种形态第一节计轴设备的原理及组成的轴脉冲对的轴脉冲对，，根据两脉冲的组合时序可确定列车的运行方向定列车的运行方向，，从而产生相应的加轴或减轴运算或减轴运算。