浅析大连地铁1号线正线轨道检测设备

摘 要：本文介绍了大连地铁1号线轨道检测设备的原理、系统组成及技术特点，并与传统的轨道电路进行了对比，阐释了计轴设备的优缺点。

关键词：计轴;轨道区段;轨道占用

城市轨道交通自动控制系统中的信号系统，具有指挥列车运行、保证行车安全、提高运营效率、改善行车组织方式的作用。为适应当前城市轨道交通运量大、密度高的载客要求，大连地铁1号线工程信号系统选用计轴系统来满足列车对位置检测的要求。计轴又称微机计轴，是信号系统中自动检查轨道区段空閑与占用的不可缺少的地面设备，它通过比较进入和驶离轨道区段两端计轴点的列车轴数，来完成轨道区段空闲与占用状态的自动检查并实现独立保护区段功能。为了保证信号系统安全、稳定地工作，大连地铁1号线选用的计轴设备安全完整性等级达到SIL4级要求。

一、系统组成

信号计轴设备主要由室内的设备以及室外的设备构成，具体室外的计轴设备主要包括车轮传感器、信号放大版，计轴板、输出板以及复位板等相关配件，当车轮行驶过后，车轮传感器就会产生轮轴信号，同时将这个信号输出到放大板，放大板接受到轮轴信号之后，将信号进行放大和整合，从而形成脉冲信号，再通过计轴板和输出板将脉冲信号输出，最终来判断列车行驶的方向，通过列车轴数的统计，可以计算出列车的具体行驶情况。通过调查了解，一般计轴板是有两套独立的计算单元，当两套独立的计算单位计算出相同结果之后，才会把信息输出，这样确保脉冲信号输出的准确性。所谓复位板，就是当计轴设备计算存在问题或者计轴设备调试之后，需要将计轴设备进行复位，重新开始计算行驶过计轴设备车辆的具体情况。

二、系统功能

计轴设备就是通过行驶进入和行驶出去的计轴点来确定列车的基本情况，通过车轴数的来判断这段轨道是否处在空闲或者占用的状态，一般情况下，都是应用到站内或者区间等场所。计轴系统具体的四种功能，首先是为联锁、闭塞以及其他信号系统提供这段轨行区是被占用还是空闲的具体情况，其次，可以判断列车运行的方向，然后对于计轴故障或者计轴计算错误进行复位，最后可以通过计轴系统自身的故障检测来判断每一个计轴设备的具体情况。

（一）计轴系统的系统原理

计轴系统的系统原理非常的好理解，在轨行区有两个计轴点，即A和B，当列车从外部驶入轨行区后，通过计轴A点，计为CA，当从计轴B点行驶出去之后，计为CB，如果CA=CB，那么该轨行区就是没有被占用，属于空闲区段，当CA≠CB，那么该轨行区是被占用，属于占用状态。所有的计轴信号都会通过放大板进行信号放大，然后通过计轴板转换为脉冲信号，最后通过输出板将信号输出。

（二）车轮传感器工作原理

（1）传感系统构成。车轮传感器内部有两个相对独立的传感单元，即SⅠ和SⅡ，两个传感器是相互工作，互不干扰。如下图。

（2）传感单元工作原理。车轮传感器内部是有一个高频振荡的有源振荡器以及相应的附属电路，当车轮接近传感器的时候，车轮的铁磁装置会对传感器内部产生阻尼作用，从而导致车轮传感器的电路开始工作，相应的电路输出端电压就会改变和升高，当输出电压升高之后，传感器就会感应出来。如图2。

车轮传感器内部之所以有两个相对独立的传感单元，就是出于安全方面的考虑，单套传感器电路的安全性非常差，一旦没有被传感器识别或者单套传感器故障，就会导致整个计轴系统的计算出现问题，轨道是否被占用就会不准确，容易出现车辆行驶的安全隐患。因此，对于车轮传感器来说，要设置两个单独的传感单元，两路轮轴信号必须满足有先后有重叠的特征，才被认为是有效的车轮信号，从而为信号系统提供准确的车辆行驶信息。

三、计轴与传统轨道电路的对比

相比于传统的轨道电路来说，计轴系统不需要安装轨道绝缘，这样可以避免对轨道进行在处理，另外，给钢轨带的安全性也提供了保障，故障就不会经常发生在因为插入绝缘装置的断点位置。此外，计轴设备与轨道和道床是分离的，绝对不会因为轨道的问题而影响计轴设备的具体使用情况，加之车轮传感器都是采用封闭、体积小的电子设备，它的精密型，灵活性以及稳定性都要比传统的轨道电路好很多，通过计轴系统还可以远程记录具体车辆行驶的情况，大大改善了原先轨道电路的不稳定型以及因为轨道电路故障导致的列车晚点情况。总之，计轴系统相比于传统轨道电路来说，它的好处有很多，现如今，绝大多数的地铁都已经引入计轴系统，稳定性比较好，轮轴统计比较准确。

四、结论

自大连地铁1号线开通以来，共发生过计轴设备故障7起（2016年-2018年），其中2016年1起、2017年4起、2018年2起;同时期大连地铁3号线共发生过轨道电路故障126起（2016年-2018年），其中2016年35起、2017年44起、2018年47起。由此可见，用计轴设备代替传统的轨道电路设备，不仅大幅度的减少了室外设备数量，这就可节约大量的检修工作，而且极大地提高了轨道检测设备的稳定性，降低了因信号设备故障导致的列车晚点率。

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作者简介：管文丽（1978-），女，辽宁大连人，工程硕士，电气工程师，大连地铁运营有限公司通号中心副主任，主要研究方向：轨道交通信号系统设计及优化。