（江蘇省徐州技師學(xué)院軌道交通學(xué)院 江蘇 徐州 221000）

1.計(jì)軸的定義及作用

軌道計(jì)軸系統(tǒng)用以檢測(cè)列車通過(guò)鋼軌上某一點(diǎn)（計(jì)軸點(diǎn)）的車軸數(shù)，以檢查兩個(gè)計(jì)軸點(diǎn)之間或檢測(cè)區(qū)段狀態(tài)信息，或判定列車通過(guò)計(jì)軸點(diǎn)的時(shí)間，自動(dòng)校正列車行駛里程等的設(shè)備。計(jì)軸技術(shù)是以計(jì)算機(jī)為核心，輔以外部傳感器等設(shè)備，利用統(tǒng)計(jì)車輛通過(guò)某一軌道區(qū)段的軸數(shù)來(lái)檢測(cè)相應(yīng)軌道區(qū)段占用或空閑狀態(tài)的技術(shù)。地鐵中主要在CBTC系統(tǒng)故障或移動(dòng)授權(quán)尚未開(kāi)通時(shí)使用，同時(shí)也作為無(wú)線設(shè)備故障時(shí)的備用冗余設(shè)備。

2.地鐵中采用計(jì)軸器的意義

2.1 克服電氣化鐵路的牽引電流回流對(duì)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(gè)通道，強(qiáng)電流對(duì)弱電流的干擾是不可避免的。隨著電力機(jī)車變流控制技術(shù)的發(fā)展，牽引電流的高次諧波對(duì)軌道電路的干擾影響越來(lái)越大。

2.2 克服軌道電路的工作狀態(tài)嚴(yán)重依賴于道床狀態(tài)現(xiàn)象。在一些站內(nèi)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(wú)論采用何種軌道電路都無(wú)法正常工作。因此，在這種場(chǎng)合使用計(jì)軸系統(tǒng)作為檢測(cè)軌道區(qū)段是否空閑是非常有必要的。

3.計(jì)軸器的組成及設(shè)置

圖1 計(jì)軸器定位原理圖

電子計(jì)軸器列車定位系統(tǒng)主要包括室內(nèi)和室外兩部分。室內(nèi)部分包括信號(hào)處理電路和計(jì)數(shù)器處理電路；室外部分主要包括地面?zhèn)鞲衅?、電纜盒、傳輸電纜等。

3.1 傳感器。傳感器是計(jì)軸系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)備，其作用是將機(jī)車、車輛通過(guò)的車軸數(shù)轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)。早期使用的傳感器一般是機(jī)械式，目前一般采用電磁式。電磁式傳感器由磁頭、發(fā)送器、接收器三部分組成。磁頭有一個(gè)發(fā)送線圈和一個(gè)接收線圈分別裝在鋼軌的兩側(cè)。發(fā)送器向磁頭的發(fā)送線圈饋送較高頻率的電流，使其周圍產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，并通過(guò)空氣、鋼軌、扣件等不同介質(zhì)環(huán)鏈到磁頭的接收線圈，感應(yīng)出一交流電壓。車軸通過(guò)磁頭時(shí)，車輪的屏蔽作用和輪緣的擴(kuò)散作用，使環(huán)鏈到磁頭的接收線圈的磁通量發(fā)生變化，并使感應(yīng)電壓顯著降低。接收器將這個(gè)變化的感應(yīng)電壓轉(zhuǎn)換成車軸電脈沖信號(hào)。

圖2 安裝在軌道上的計(jì)軸磁頭

3.2 計(jì)數(shù)比較器。主要由計(jì)數(shù)器、鑒別器、比較器組成。它將進(jìn)出兩個(gè)計(jì)軸點(diǎn)之間的車軸電脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)和比較，以判斷區(qū)間（或軌道區(qū)段）是否空閑。

3.3 傳輸設(shè)備。主要由電信號(hào)發(fā)送器和電信號(hào)接收器組成，多采用頻率數(shù)碼傳輸方式。

4.計(jì)軸器的基本原理

在上述結(jié)構(gòu)示意圖1中，在軌道區(qū)段的分界點(diǎn)安裝計(jì)軸點(diǎn)，計(jì)軸點(diǎn)是一個(gè)車輪識(shí)別裝置。

當(dāng)車輪駛過(guò)計(jì)軸點(diǎn)時(shí)，在計(jì)軸點(diǎn)中形成脈沖或其他信號(hào)，通過(guò)電纜傳輸?shù)娇刂浦行?，由控制中心?lián)鎖設(shè)備中計(jì)數(shù)裝置根據(jù)這些信號(hào)對(duì)車輪計(jì)數(shù)。當(dāng)列車進(jìn)入傳感器1和傳感器2防護(hù)的區(qū)段時(shí)（假定運(yùn)行方向由左向右），列車輪對(duì)首先經(jīng)過(guò)傳感器1，列車每一對(duì)輪對(duì)經(jīng)過(guò)傳感器時(shí)都會(huì)改變一次傳感器周圍的電磁分布，傳感器檢測(cè)到這一改變后就說(shuō)明列車已進(jìn)入?yún)^(qū)間，傳感器對(duì)這種改變的次數(shù)計(jì)數(shù)并將計(jì)數(shù)值傳遞給控制中心；當(dāng)列車輪對(duì)開(kāi)始出清該區(qū)段時(shí)，輪對(duì)同樣會(huì)改變傳感器2周圍的電磁分布，傳感器2也將檢測(cè)到的變化次數(shù)傳遞給控制中心，當(dāng)進(jìn)入（傳感器1）的次數(shù)等于出清（傳感器2）的時(shí)，說(shuō)明列車已完全出清。通過(guò)列車對(duì)區(qū)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(jì)軸器是與軌道電路相同。電子計(jì)軸器本身不具備向列車傳輸信息的通道，機(jī)車上要獲取位置信息除了依靠司機(jī)嘹望信號(hào)機(jī)外，必須要另外增加信道。

5.計(jì)軸器存在的缺陷及解決方案

即便現(xiàn)代科技為實(shí)現(xiàn)高可靠的計(jì)軸設(shè)備提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，但設(shè)備的故障是不可避免的，因此計(jì)軸定位系統(tǒng)必須能夠檢測(cè)錯(cuò)誤并采取一定的措施防止計(jì)軸點(diǎn)出錯(cuò)。

若實(shí)際的車軸數(shù)與設(shè)備給出的軸數(shù)不符，則認(rèn)為出現(xiàn)計(jì)數(shù)差錯(cuò)。這種情況的出現(xiàn)將導(dǎo)致出現(xiàn)“不真實(shí)的區(qū)段占用”?？赡軙?huì)發(fā)生撞車事故，不符合故障一安全性準(zhǔn)則。通常計(jì)數(shù)差錯(cuò)情況有以下兩種：一種是當(dāng)列車在進(jìn)入某個(gè)區(qū)間時(shí)，傳感器1少計(jì)數(shù)了若干輪對(duì)，而列車在出清該區(qū)間時(shí)，傳感器2正常計(jì)數(shù)，那么就有可能列車在區(qū)間運(yùn)行時(shí)，恰好有若干節(jié)車廂與列車脫節(jié)，而此時(shí)脫節(jié)的車廂輪對(duì)數(shù)恰好與傳感器1少計(jì)數(shù)的輪對(duì)數(shù)相等。這樣就會(huì)導(dǎo)致傳感器1和傳感器2的計(jì)數(shù)相等，從而給出區(qū)間“空閑”的信號(hào)。另外一種情況是，列車在進(jìn)入?yún)^(qū)間時(shí)，傳感器1的計(jì)數(shù)正確，而列車出清該區(qū)間時(shí)，傳感器2多計(jì)數(shù)了若干輪對(duì)，那么就有可能列車在區(qū)間運(yùn)行時(shí)，恰好有若干節(jié)車廂與列車脫節(jié)，而此時(shí)脫節(jié)的車廂輪對(duì)數(shù)恰好與傳感器2多計(jì)數(shù)的輪對(duì)數(shù)相等。這樣就會(huì)導(dǎo)致傳感器1和傳感器2的計(jì)數(shù)也相等，從而給出區(qū)間“空閑”的信號(hào)。

計(jì)軸定位繼承了軌道電路定位的很多特點(diǎn)，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(cè)速裝置結(jié)合起來(lái)使用。由于不依賴于軌道電路，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性更強(qiáng)，維護(hù)工作量相對(duì)較?。坏荒茏鳛檐囈坏赝ㄐ诺耐ǖ?，也無(wú)法檢測(cè)斷軌故障。