计轴器列车检测及定位分析

（江苏省徐州技师学院轨道交通学院 江苏 徐州 221000）

1.计轴的定义及作用

轨道计轴系统用以检测列车通过钢轨上某一点（计轴点）的车轴数，以检查两个计轴点之间或检测区段状态信息，或判定列车通过计轴点的时间，自动校正列车行驶里程等的设备。计轴技术是以计算机为核心，辅以外部传感器等设备，利用统计车辆通过某一轨道区段的轴数来检测相应轨道区段占用或空闲状态的技术。地铁中主要在CBTC系统故障或移动授权尚未开通时使用，同时也作为无线设备故障时的备用冗余设备。

2.地铁中采用计轴器的意义

2.1 克服电气化铁路的牵引电流回流对轨道电路的较大影响。由于电气化铁路的牵引电流回流与轨道电路共用一个通道，强电流对弱电流的干扰是不可避免的。随着电力机车变流控制技术的发展，牵引电流的高次谐波对轨道电路的干扰影响越来越大。

2.2 克服轨道电路的工作状态严重依赖于道床状态现象。在一些站内轨道电路分路不良及雨季“红光带”等特殊情况下，道床电阻很低，无论采用何种轨道电路都无法正常工作。因此，在这种场合使用计轴系统作为检测轨道区段是否空闲是非常有必要的。

3.计轴器的组成及设置

图1 计轴器定位原理图

电子计轴器列车定位系统主要包括室内和室外两部分。室内部分包括信号处理电路和计数器处理电路；室外部分主要包括地面传感器、电缆盒、传输电缆等。

3.1 传感器。传感器是计轴系统的基础设备，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。

图2 安装在轨道上的计轴磁头

3.2 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。

3.3 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。

4.计轴器的基本原理

在上述结构示意图1中，在轨道区段的分界点安装计轴点，计轴点是一个车轮识别装置。

当车轮驶过计轴点时，在计轴点中形成脉冲或其他信号，通过电缆传输到控制中心，由控制中心联锁设备中计数装置根据这些信号对车轮计数。当列车进入传感器1和传感器2防护的区段时（假定运行方向由左向右），列车轮对首先经过传感器1，列车每一对轮对经过传感器时都会改变一次传感器周围的电磁分布，传感器检测到这一改变后就说明列车已进入区间，传感器对这种改变的次数计数并将计数值传递给控制中心；当列车轮对开始出清该区段时，轮对同样会改变传感器2周围的电磁分布，传感器2也将检测到的变化次数传递给控制中心，当进入（传感器1）的次数等于出清（传感器2）的时，说明列车已完全出清。通过列车对区间的占用情况可以判断出列车的位置。显然，就其功能而言，电子计轴器是与轨道电路相同。电子计轴器本身不具备向列车传输信息的通道，机车上要获取位置信息除了依靠司机嘹望信号机外，必须要另外增加信道。

5.计轴器存在的缺陷及解决方案

即便现代科技为实现高可靠的计轴设备提供了物质基础，但设备的故障是不可避免的，因此计轴定位系统必须能够检测错误并采取一定的措施防止计轴点出错。

若实际的车轴数与设备给出的轴数不符，则认为出现计数差错。这种情况的出现将导致出现“不真实的区段占用”。可能会发生撞车事故，不符合故障一安全性准则。通常计数差错情况有以下两种：一种是当列车在进入某个区间时，传感器1少计数了若干轮对，而列车在出清该区间时，传感器2正常计数，那么就有可能列车在区间运行时，恰好有若干节车厢与列车脱节，而此时脱节的车厢轮对数恰好与传感器1少计数的轮对数相等。这样就会导致传感器1和传感器2的计数相等，从而给出区间“空闲”的信号。另外一种情况是，列车在进入区间时，传感器1的计数正确，而列车出清该区间时，传感器2多计数了若干轮对，那么就有可能列车在区间运行时，恰好有若干节车厢与列车脱节，而此时脱节的车厢轮对数恰好与传感器2多计数的轮对数相等。这样就会导致传感器1和传感器2的计数也相等，从而给出区间“空闲”的信号。

计轴定位继承了轨道电路定位的很多特点，和轨道电路定位法一样，这种方法的定位安全性较高，精度较差，通常也需与测速装置结合起来使用。由于不依赖于轨道电路，对环境的适应性更强，维护工作量相对较小；但不能作为车一地通信的通道，也无法检测断轨故障。