论文部分内容阅读
（南昌轨道交通集团有限公司运营分公司）
摘 要： 伴随国民经济发展与改革步伐的加快，为解决日益增加的交通紧张问题，我国的各大城市均已掀起了轰轰烈烈的轨道交通建设狂潮。本文通过讲述轨道电路及计轴设备在轨道交通信号系统中的应用；在轨道电路及计轴设备的对比中，对轨道电路及计轴设备的优势与缺点进行进一步阐述。
关键词： 轨道电路；计轴设备；优势；缺点
1.背景
随着计算机技术、自动控制技术、网络技术和通信技术的发展，目前城市轨道交通中最常用的信号系统为两大类：一类被称作准移动闭塞信号系统，另一类被称作移动闭塞信号系统。前者基于传统的铁路信号控制技术发展而成；后者的核心控制部分也是基于传统的铁路信号控制技术发展而成，但在外在的传输媒介上更多的采用先进的无线通信技术。因此二者的最基本的区别在于，准移动闭塞信号系统采用数字无绝缘轨道电路作为ATP信息的传输媒介，而移动闭塞信号系统则采用无线天线、波导管、漏缆来传输列车控制所需的ATP信息。准移动闭塞信号系统是传统信号系统发展的顶峰，而移动闭塞信号系统更多的体现了现代信号系统的发展方向与趋势。
列车空闲/占用检测设备作为信号系统的一个重要组成部分，也主要分为两大类：一类即采用传统的轨道电路；另一类采用计轴设备。
2.概述
利用轨道的两根钢轨作导体，在一定长度的钢轨两端装设钢轨绝缘，中间的轨缝用轨端接续线连接起来，并用引接线连接电源和接收设备的电路叫轨道电路。轨道电路是电气集中、自动闭塞，机车信号和调度集中等信号设备的基础设备。
计轴设备可以验证列车是否完整到达，大大提高行车的安全度。另一方面，有了计轴设备，就可以由半自动闭塞，改建成大区间（即区间不划分为闭塞分区，但可划分为所间区间）自动闭塞。这就为发展调度集中，创造了有利的条件。
3.結构与原理
3.1 轨道电路
在准移动闭塞信号系统中，普遍采用轨道电路作为列车空闲/占用检测设备。一种轨道电路被称之为无绝缘轨道电路，通常应用于城轨的正线；另一种轨道电路被称之为有绝缘轨道电路，通常应用于城轨正线的岔区和停车场或车辆段。轨道电路由钢轨、钢轨绝缘、钢轨接续线、轨道电源、轨道电阻器、轨道继电器组成。
有绝缘轨道电路，当相邻轨道电路的钢轨连接时，既要有足够的强度以保证列车运行的安全，又要保证有足够的电气绝缘，以实现电气分割。目前我国均采用尼龙绝缘节作为分隔设备。但由于上述元件要承受车辆行走时的 、剪切力，所以很容易破损，这样电气隔离性能就会消失。此外，绝缘节的安装，给长轨无缝线路的应用带来了麻烦。在轨道电路的分割处，为了安装绝缘节要将长轨锯断，从而降低了轨道强度，使线路维护工作复杂化。因此，有绝缘轨道电路对列车运行并不是理想的。城轨系统中，采用最多的有绝缘轨道电路当属50Hz相敏轨道电路。50Hz相敏轨道电路的基本原理如下：50Hz相敏轨道电路在室外的主要设备为送电端轨道电源变压器和受电端轨道中继变压器等，它们分别置于室外的轨道电路送、受电端变压器箱内；室内除需要设置相应的50Hz电源设备，分别为其送电端供给电源和为受电端的50Hz微电子相敏接收器供给局部电源外，还需设备相敏接收器和其配套的电路组合，作为受电端的接收设备，均构成轨道电路系统。所采用的50Hz相敏轨道电路典型结构如图。
无绝缘轨道电路按原理可分为两大类：
（1）自然衰耗式（无电气分割点），是利用轨道电路的自然衰耗和不同频率，以实现相邻轨道电路进行隔离；
（2）电气隔离式（有电气分割点），又称谐振式，是在轨道电路的分界处采用电容和钢轨部分电感构成谐振回路，并用不同频率以实现电气隔离。
3.2计轴设备
整个系统分室外设备和室内设备两部分，其组成框图如图所示。
室内设备主要由计轴微机、传感器发送、接收电路、动态继电器和通道接收、发送电路等组成。室外设备则主要由传感器T1、T2两个发送磁头和传感器R1、R2两个接收磁头组成。两站间由一对通信传输线路联系。
计轴设备的基本工作原理如下：
由室内微机向发送磁头馈送20-30V的5000Hz等幅信号。发送磁头则产生相应的交变磁通，经电磁耦合与接收磁头交链。于是，在接收磁头中，感应出数百毫伏的同频交流信号，该信号经电缆回送到室内的微机。在没有列车轮对通过磁头时，接收信号大小不变。有轮对通过时，则接收磁头中的信号幅值（或相位）产生变化。
这种变化的信号送回室内微机，经处理产生与每一通过的轮对相对应的计轴脉冲，然后进行鉴别方向和累计轴数。列车的运行方向不同，则轮对通过两个传感器的先后顺序不同，由微机鉴别后，确定对轴数进行累加还是递减计算。
本系统确定，凡进入防护区段的轮轴数按累加运算；凡离去的轮轴数，则按递减计算。当列车进入区间，计轴器对轮轴累加计数，并进行编码处理。然后经通道传送给接收站。列车到达接收站，则接收站的计轴器进行递减计算。
同样，列车全部通过计轴点后，将总轴数发送给发车站。然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，并分别控制各自车站的区间占用继电器。仅当两站的微机计轴器运算的结果都得出区间的轴数为零时，两端的区间占用继电器才能同时吸起，从而给出该区间空闲的表示，否则，该区间仍将处于占用状态。
4.轨道电路与计轴设备的比较
计轴设备的特点主要提现在以下两个方面：
（1）优点：列车空闲占用检测设备不再作为ATP信息传输的载体，因此其功能更加单纯。现在大多数移动闭塞信号系统采用计轴设备作为列车空闲占用检测设备，还可以消除对线路上牵引供电关于均流点与回流点设置位置的限制。适用于道床状态差、道床泄露电阻过低的轨道区段；不需要绝缘节；
（2）缺点：采用计轴设备作为列车空闲占用检测设备，如出现计数错误，则需要进行人工恢复，必要时还需用列车对室外错误计数的计轴设备进行恢复。如果作为站内多区段轨道电路的替代，投资较轨道电路大；电源部分必须可靠确保不因电源瞬间中断造成轴信息的丢失；无法检测钢轨断轨；由于其它铁器如铁等在磁头上的动作可能造成错误计轴。
轨道电路设备的特点主要体现在以下两个方面：
（1）优点：作为ATP信息传输的载体，较为安全可靠，在轨道电路中传输的ATP信息不易受到外界的电磁干扰，同时轨道电路的故障恢复较计轴设备相对容易。
（2）缺点：采用轨道电路作为列车空闲占用检测设备，对钢轨的依赖性较强，轨道电路在轨道上安装时对道床的漏泄电阻及其他参数有一定的要求；对线路上牵引供电关于均流点与回流点位置的设置會有所限制。伴随铁路系统及城市轨道交通的发展，无论信号系统采用何种列车检测设备，也无论信号系统的外在形式发生何种变化，我们都将给予信号系统前所未有的关注。
5.结语
综上，两种设备都是比较成熟的技术，都可以用于移动闭塞的后备模式，基于两种设备的重要特点，轨道电路较适合于准移动闭塞，计轴设备则更适合于移动闭塞，对于新建线路则可以根据线路特点，使用环境及投资情况进行选择。
参考文献
[1]城市轨道交通信号与通信系统 吴汶麟 中国铁道出版社 2003.
[2]计算机联锁系统技术 赵志熙 中国铁道出版社 2003.
摘 要： 伴随国民经济发展与改革步伐的加快，为解决日益增加的交通紧张问题，我国的各大城市均已掀起了轰轰烈烈的轨道交通建设狂潮。本文通过讲述轨道电路及计轴设备在轨道交通信号系统中的应用；在轨道电路及计轴设备的对比中，对轨道电路及计轴设备的优势与缺点进行进一步阐述。
关键词： 轨道电路；计轴设备；优势；缺点
1.背景
随着计算机技术、自动控制技术、网络技术和通信技术的发展，目前城市轨道交通中最常用的信号系统为两大类：一类被称作准移动闭塞信号系统，另一类被称作移动闭塞信号系统。前者基于传统的铁路信号控制技术发展而成；后者的核心控制部分也是基于传统的铁路信号控制技术发展而成，但在外在的传输媒介上更多的采用先进的无线通信技术。因此二者的最基本的区别在于，准移动闭塞信号系统采用数字无绝缘轨道电路作为ATP信息的传输媒介，而移动闭塞信号系统则采用无线天线、波导管、漏缆来传输列车控制所需的ATP信息。准移动闭塞信号系统是传统信号系统发展的顶峰，而移动闭塞信号系统更多的体现了现代信号系统的发展方向与趋势。
列车空闲/占用检测设备作为信号系统的一个重要组成部分，也主要分为两大类：一类即采用传统的轨道电路；另一类采用计轴设备。
2.概述
利用轨道的两根钢轨作导体，在一定长度的钢轨两端装设钢轨绝缘，中间的轨缝用轨端接续线连接起来，并用引接线连接电源和接收设备的电路叫轨道电路。轨道电路是电气集中、自动闭塞，机车信号和调度集中等信号设备的基础设备。
计轴设备可以验证列车是否完整到达，大大提高行车的安全度。另一方面，有了计轴设备，就可以由半自动闭塞，改建成大区间（即区间不划分为闭塞分区，但可划分为所间区间）自动闭塞。这就为发展调度集中，创造了有利的条件。
3.結构与原理
3.1 轨道电路
在准移动闭塞信号系统中，普遍采用轨道电路作为列车空闲/占用检测设备。一种轨道电路被称之为无绝缘轨道电路，通常应用于城轨的正线；另一种轨道电路被称之为有绝缘轨道电路，通常应用于城轨正线的岔区和停车场或车辆段。轨道电路由钢轨、钢轨绝缘、钢轨接续线、轨道电源、轨道电阻器、轨道继电器组成。
有绝缘轨道电路，当相邻轨道电路的钢轨连接时，既要有足够的强度以保证列车运行的安全，又要保证有足够的电气绝缘，以实现电气分割。目前我国均采用尼龙绝缘节作为分隔设备。但由于上述元件要承受车辆行走时的 、剪切力，所以很容易破损，这样电气隔离性能就会消失。此外，绝缘节的安装，给长轨无缝线路的应用带来了麻烦。在轨道电路的分割处，为了安装绝缘节要将长轨锯断，从而降低了轨道强度，使线路维护工作复杂化。因此，有绝缘轨道电路对列车运行并不是理想的。城轨系统中，采用最多的有绝缘轨道电路当属50Hz相敏轨道电路。50Hz相敏轨道电路的基本原理如下：50Hz相敏轨道电路在室外的主要设备为送电端轨道电源变压器和受电端轨道中继变压器等，它们分别置于室外的轨道电路送、受电端变压器箱内；室内除需要设置相应的50Hz电源设备，分别为其送电端供给电源和为受电端的50Hz微电子相敏接收器供给局部电源外，还需设备相敏接收器和其配套的电路组合，作为受电端的接收设备，均构成轨道电路系统。所采用的50Hz相敏轨道电路典型结构如图。
无绝缘轨道电路按原理可分为两大类：
（1）自然衰耗式（无电气分割点），是利用轨道电路的自然衰耗和不同频率，以实现相邻轨道电路进行隔离；
（2）电气隔离式（有电气分割点），又称谐振式，是在轨道电路的分界处采用电容和钢轨部分电感构成谐振回路，并用不同频率以实现电气隔离。
3.2计轴设备
整个系统分室外设备和室内设备两部分，其组成框图如图所示。
室内设备主要由计轴微机、传感器发送、接收电路、动态继电器和通道接收、发送电路等组成。室外设备则主要由传感器T1、T2两个发送磁头和传感器R1、R2两个接收磁头组成。两站间由一对通信传输线路联系。
计轴设备的基本工作原理如下：
由室内微机向发送磁头馈送20-30V的5000Hz等幅信号。发送磁头则产生相应的交变磁通，经电磁耦合与接收磁头交链。于是，在接收磁头中，感应出数百毫伏的同频交流信号，该信号经电缆回送到室内的微机。在没有列车轮对通过磁头时，接收信号大小不变。有轮对通过时，则接收磁头中的信号幅值（或相位）产生变化。
这种变化的信号送回室内微机，经处理产生与每一通过的轮对相对应的计轴脉冲，然后进行鉴别方向和累计轴数。列车的运行方向不同，则轮对通过两个传感器的先后顺序不同，由微机鉴别后，确定对轴数进行累加还是递减计算。
本系统确定，凡进入防护区段的轮轴数按累加运算；凡离去的轮轴数，则按递减计算。当列车进入区间，计轴器对轮轴累加计数，并进行编码处理。然后经通道传送给接收站。列车到达接收站，则接收站的计轴器进行递减计算。
同样，列车全部通过计轴点后，将总轴数发送给发车站。然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，并分别控制各自车站的区间占用继电器。仅当两站的微机计轴器运算的结果都得出区间的轴数为零时，两端的区间占用继电器才能同时吸起，从而给出该区间空闲的表示，否则，该区间仍将处于占用状态。
4.轨道电路与计轴设备的比较
计轴设备的特点主要提现在以下两个方面：
（1）优点：列车空闲占用检测设备不再作为ATP信息传输的载体，因此其功能更加单纯。现在大多数移动闭塞信号系统采用计轴设备作为列车空闲占用检测设备，还可以消除对线路上牵引供电关于均流点与回流点设置位置的限制。适用于道床状态差、道床泄露电阻过低的轨道区段；不需要绝缘节；
（2）缺点：采用计轴设备作为列车空闲占用检测设备，如出现计数错误，则需要进行人工恢复，必要时还需用列车对室外错误计数的计轴设备进行恢复。如果作为站内多区段轨道电路的替代，投资较轨道电路大；电源部分必须可靠确保不因电源瞬间中断造成轴信息的丢失；无法检测钢轨断轨；由于其它铁器如铁等在磁头上的动作可能造成错误计轴。
轨道电路设备的特点主要体现在以下两个方面：
（1）优点：作为ATP信息传输的载体，较为安全可靠，在轨道电路中传输的ATP信息不易受到外界的电磁干扰，同时轨道电路的故障恢复较计轴设备相对容易。
（2）缺点：采用轨道电路作为列车空闲占用检测设备，对钢轨的依赖性较强，轨道电路在轨道上安装时对道床的漏泄电阻及其他参数有一定的要求；对线路上牵引供电关于均流点与回流点位置的设置會有所限制。伴随铁路系统及城市轨道交通的发展，无论信号系统采用何种列车检测设备，也无论信号系统的外在形式发生何种变化，我们都将给予信号系统前所未有的关注。
5.结语
综上，两种设备都是比较成熟的技术，都可以用于移动闭塞的后备模式，基于两种设备的重要特点，轨道电路较适合于准移动闭塞，计轴设备则更适合于移动闭塞，对于新建线路则可以根据线路特点，使用环境及投资情况进行选择。
参考文献
[1]城市轨道交通信号与通信系统 吴汶麟 中国铁道出版社 2003.
[2]计算机联锁系统技术 赵志熙 中国铁道出版社 2003.