浅谈计轴设备在轨道交通信号领域的应用

刘良玉

摘要：随着我国经济实力的提升，国家基础交通设施建设正进入发展浪潮并逐步趋于成熟，交通运输事业得到了空前的发展。本文针对轨道交通信息系统的常用设备——计轴设备进行了简要的介绍，并分析了其应用方案，阐述国内的计轴设备应用状况，最后对现有计轴设备存在的问题进行了说明并提出具体做法。

关键词：计轴设备;轨道交通电路;应用方案

引言

随着科学技术水平的发展，轨道交通技术也在不断更新，各类专业轨道列车控制设备广为人熟知。信号系统因其对列车独到的保卫功能在轨道交通中起到了举足轻重的作用，在国内与国外应用日渐广泛，因此掌握信號系统的工作原理，提出更高标准的设计成为当下交通运输的热点之一。信号系统的相关专业设备与技术的提升，能够有效改善列车运营效率，减少故障发生率，因此主要的计轴设备在轨道交通领域得到了广泛应用。

一、轨道交通信号系统概述

现代通信技术的发展日趋成熟，在诸多领域也有了深入的应用，其中在城市轨道交通中发挥着巨大的作用，能够有效保障列车行驶，高效调度指挥运营。通用的信号系统一般由列车自控系统（ATC）组成，ATC是以信息交换网络为通讯手段，以列车安全运营为目标，统一调整指挥列车智能驾驶的自动控制系统。当前基于通信的列车控制系统（CBTC）以其先进的驱动设备与技术手段广泛应用于国内外各交通轨道平台中，它主要的站间闭塞功能就是依靠计轴设备来实现[1]。

二、计轴设备

（一）计轴设备的工作原理

上世纪初欧洲大部分铁路因技术问题无法检查轨道区段的列车占用情况，计轴设备应运而生。经过百年间的长足发展与实践应用，计轴设备已在轨道铁路中得到了广泛的应用，并针对不同状况形成了多种实现手段。

其工作原理表现为当列车驶入区间时，处于上面电路相互独立的传感器先后输出感应到具有不同特征的车轮脉冲信号，从而使得车轮传感器根据相关特征分布判断列车占用区间的位置，并根据两路脉冲信号的相关位置判断列车行驶方向。在列车驶进并驶离这一区段的完整过程中，一个计轴周期形成，轨道区段从占用状态又恢复到了空闲状态。

（二）计轴设备的特点

与传统的轨道电路相比，计轴设备有着如下的特点：1）计轴设备结构简单，因此安装修复也较为方便;2）受条件影响因素较小，与钢轨表面无关;3）计轴设备部分组成要求高，造成整体造价高;4）在信号传输过程中需要依托外部设备，例如借用轨道电路传输;5）设备的安装位置与轨道区段的设置参数无关，双方不受制约;6）计轴设备接收与传播信号是容易受到金属介质的影响;7）在停止工作并重新恢复运行后，计轴设备无法连续运行，需重新进行人工操作。

三、计轴设备的应用

从计轴设备初步应用于轨道交通领域开始，在逐步适应轨道的发展先后形成了自己独特的发展阶段，模式从机械式、电子管再到集成电路与晶体管，技术模式也逐步发展为先进的微处理器技术，从而全方面提升信息系统在轨道交通应用上的安全性、可靠性与高效性。JZ型计轴设备是当前应用主流的一款应用设备，下面将以它为例介绍计轴设备在不同功能上的应用[2]。

（一）闭塞分区占用检查

信号系统单线自动闭塞控制用到了计轴设备的这类功能，检查的目的为增强轨道运营区段的运输能力，其主要实现过程为以当前主流的JZ容错型微机计轴设备为基础，采用分批次处理、硬件叠加的方式，对闭塞分区进行占用检查。计轴设备的投入应用能够有效地增加系统整体的工作性能。

（二）轨道区段占用检查

对于一般的低道床电阻，加入计轴轨道电路系统，通过传感器感应检查电路可以有效地防止道床的各种缺陷造成的危害，保障轨道电路的安全性，并提高相关设备的可靠性，从而确保从列车行驶再到统一调度指挥这一过程系统能够高效运行。除此之外，计轴设备的应用还能延伸到停车场、公路上，因此其具有的独立性可以控制计轴设备不受环境条件影响，因此在停车场与公路轨道电路中应用计轴设备，可以解决由于雨雪等气象条件带来的“红光带”、“白光带”等各种问题，以行车安全为目的提升行车效率。

（三）区间占用检查

对于自动站间闭塞方式以区间占用检查为手段最为高效。目前的轨道交通大多采用64D继电半自动闭塞，它能够在区段空闲时跟闭塞设备自动组合成自动站间闭塞，实现通过计轴设备检查区段空闲。但由于传统的设备不具有连续性需要采用人工进行检查，安全性会稍低于其他的设备。在JZ型微机计轴设备对区间进行检查时，首先会自动与64D继电半自动闭塞组合叠加，检查过程采用全自动模式因此不需要人工手动操作，原有设备的安全隐患也将会一一排除。

四、计轴设备在我国的应用

计轴设备发源于欧洲，应轨道电路需要而诞生，并推广至全球。就目前而言，全球多个地区的计轴设备安全性能水平都达到了4级，在欧洲、亚洲等地区有着广泛的应用[3]。

我国应用计轴设备始于上世纪80年代，最早是因区间空闲检查设备的缺乏而引入的，随后逐渐发展到自动站间闭塞。前期由于计轴设备的造价过高，无法均衡其与轨道电路的配置比，再加上使用经验缺乏，相关人才配备不充分，计轴设备的发展以及应用在我国有将近10年的停滞期。自21世纪CBTC系统在我国上线以来，并随着国内在这上面的投入资金变大，计轴设备的发展又进入了一个新的纪元，其中自动站间闭塞、站内轨道电路得到广泛的应用，表1展示了国内主要的计轴设备技术特点并进行了简单的比较。

五、计轴设备存在的关键问题

虽然目前计轴设备的应用趋于成熟，但还是存在一定的缺陷值得我们注意，尤其在实际应用过程中要加以防范。

首先是人工干扰的问题。传统的计轴设备存在不连续性，大多数情况下需要人工干预，在这个过程中就加入了很多不确定因素诱发潜在的危险。因此从轨道交通的建立、到计轴设备的加入、再到列车投入运营计轴设备开始检查空闲区段这一过程中，应积极组织好流程，控制差错的出现，例如可以完善施工过程，组织不同部门进行沟通协作，让设备更加稳定、可靠。

其次是计轴设备的运行环境问题。计轴设备的传感器受环境影响因素很大，尤其是在极端恶劣天气下，强降水、降雪会给计轴设备带来很大的影响，虽然当前投入轨道电路使用的设备都具有防水功能，但是会带来不同程度的影响。同时夏季高温的影响也是一个很大的问题，灵敏度高的传感器不具有高强度的耐热能力，因此在投入使用过程中应加以防范。最后是特殊环境的影响，例如周围开设化工厂产出的气体、液体都会对设备造成不同程度的影响，因此需要在设备生产时进行特殊处理，让设备有效运行，保证整个系统运行正常。

最后是计轴设备的安装问题。计轴设备的安装精度要求较高，因此要严格按照安装手册上的说明进行使用。

结束语：

计轴设备是用来检测轨道空闲区段的重要工具。本文对城市轨道交通进行了简要概况，并引入计轴设备。随后介绍计轴设备的工作原理与通用特点。在此基础上深入分析从计轴设备产生到现在的各种应用实例，列举了一些具有代表性的国内设备型号与发展状况，最后对其现有问题进行了简要分析与说明。

参考文献：

[1]郭志军.轨道交通信号领域中计轴设备的应用[J].河南科技，2014，{4}（12）：163.

[2]吴宏松，张燕.JZ型微机计轴在轨道交通信号领域的应用前景[J].铁路通信信号工程技术，2011，8（03）：66-68.

[3]王力.计轴设备在轨道交通信号领域的应用[J].铁道通信信号，2011，47（01）：20-22.