淺析大連地鐵1號線正線軌道檢測設(shè)備

摘 要：本文介紹了大連地鐵1號線軌道檢測設(shè)備的原理、系統(tǒng)組成及技術(shù)特點，并與傳統(tǒng)的軌道電路進行了對比，闡釋了計軸設(shè)備的優(yōu)缺點。

關(guān)鍵詞：計軸;軌道區(qū)段;軌道占用

城市軌道交通自動控制系統(tǒng)中的信號系統(tǒng)，具有指揮列車運行、保證行車安全、提高運營效率、改善行車組織方式的作用。為適應當前城市軌道交通運量大、密度高的載客要求，大連地鐵1號線工程信號系統(tǒng)選用計軸系統(tǒng)來滿足列車對位置檢測的要求。計軸又稱微機計軸，是信號系統(tǒng)中自動檢查軌道區(qū)段空閑與占用的不可缺少的地面設(shè)備，它通過比較進入和駛離軌道區(qū)段兩端計軸點的列車軸數(shù)，來完成軌道區(qū)段空閑與占用狀態(tài)的自動檢查并實現(xiàn)獨立保護區(qū)段功能。為了保證信號系統(tǒng)安全、穩(wěn)定地工作，大連地鐵1號線選用的計軸設(shè)備安全完整性等級達到SIL4級要求。

一、系統(tǒng)組成

信號計軸設(shè)備主要由室內(nèi)的設(shè)備以及室外的設(shè)備構(gòu)成，具體室外的計軸設(shè)備主要包括車輪傳感器、信號放大版，計軸板、輸出板以及復位板等相關(guān)配件，當車輪行駛過后，車輪傳感器就會產(chǎn)生輪軸信號，同時將這個信號輸出到放大板，放大板接受到輪軸信號之后，將信號進行放大和整合，從而形成脈沖信號，再通過計軸板和輸出板將脈沖信號輸出，最終來判斷列車行駛的方向，通過列車軸數(shù)的統(tǒng)計，可以計算出列車的具體行駛情況。通過調(diào)查了解，一般計軸板是有兩套獨立的計算單元，當兩套獨立的計算單位計算出相同結(jié)果之后，才會把信息輸出，這樣確保脈沖信號輸出的準確性。所謂復位板，就是當計軸設(shè)備計算存在問題或者計軸設(shè)備調(diào)試之后，需要將計軸設(shè)備進行復位，重新開始計算行駛過計軸設(shè)備車輛的具體情況。

二、系統(tǒng)功能

計軸設(shè)備就是通過行駛進入和行駛出去的計軸點來確定列車的基本情況，通過車軸數(shù)的來判斷這段軌道是否處在空閑或者占用的狀態(tài)，一般情況下，都是應用到站內(nèi)或者區(qū)間等場所。計軸系統(tǒng)具體的四種功能，首先是為聯(lián)鎖、閉塞以及其他信號系統(tǒng)提供這段軌行區(qū)是被占用還是空閑的具體情況，其次，可以判斷列車運行的方向，然后對于計軸故障或者計軸計算錯誤進行復位，最后可以通過計軸系統(tǒng)自身的故障檢測來判斷每一個計軸設(shè)備的具體情況。

（一）計軸系統(tǒng)的系統(tǒng)原理

計軸系統(tǒng)的系統(tǒng)原理非常的好理解，在軌行區(qū)有兩個計軸點，即A和B，當列車從外部駛?cè)胲壭袇^(qū)后，通過計軸A點，計為CA，當從計軸B點行駛出去之后，計為CB，如果CA=CB，那么該軌行區(qū)就是沒有被占用，屬于空閑區(qū)段，當CA≠CB，那么該軌行區(qū)是被占用，屬于占用狀態(tài)。所有的計軸信號都會通過放大板進行信號放大，然后通過計軸板轉(zhuǎn)換為脈沖信號，最后通過輸出板將信號輸出。

（二）車輪傳感器工作原理

（1）傳感系統(tǒng)構(gòu)成。車輪傳感器內(nèi)部有兩個相對獨立的傳感單元，即SⅠ和SⅡ，兩個傳感器是相互工作，互不干擾。如下圖。

（2）傳感單元工作原理。車輪傳感器內(nèi)部是有一個高頻振蕩的有源振蕩器以及相應的附屬電路，當車輪接近傳感器的時候，車輪的鐵磁裝置會對傳感器內(nèi)部產(chǎn)生阻尼作用，從而導致車輪傳感器的電路開始工作，相應的電路輸出端電壓就會改變和升高，當輸出電壓升高之后，傳感器就會感應出來。如圖2。

車輪傳感器內(nèi)部之所以有兩個相對獨立的傳感單元，就是出于安全方面的考慮，單套傳感器電路的安全性非常差，一旦沒有被傳感器識別或者單套傳感器故障，就會導致整個計軸系統(tǒng)的計算出現(xiàn)問題，軌道是否被占用就會不準確，容易出現(xiàn)車輛行駛的安全隱患。因此，對于車輪傳感器來說，要設(shè)置兩個單獨的傳感單元，兩路輪軸信號必須滿足有先后有重疊的特征，才被認為是有效的車輪信號，從而為信號系統(tǒng)提供準確的車輛行駛信息。

三、計軸與傳統(tǒng)軌道電路的對比

相比于傳統(tǒng)的軌道電路來說，計軸系統(tǒng)不需要安裝軌道絕緣，這樣可以避免對軌道進行在處理，另外，給鋼軌帶的安全性也提供了保障，故障就不會經(jīng)常發(fā)生在因為插入絕緣裝置的斷點位置。此外，計軸設(shè)備與軌道和道床是分離的，絕對不會因為軌道的問題而影響計軸設(shè)備的具體使用情況，加之車輪傳感器都是采用封閉、體積小的電子設(shè)備，它的精密型，靈活性以及穩(wěn)定性都要比傳統(tǒng)的軌道電路好很多，通過計軸系統(tǒng)還可以遠程記錄具體車輛行駛的情況，大大改善了原先軌道電路的不穩(wěn)定型以及因為軌道電路故障導致的列車晚點情況?？傊?，計軸系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)軌道電路來說，它的好處有很多，現(xiàn)如今，絕大多數(shù)的地鐵都已經(jīng)引入計軸系統(tǒng)，穩(wěn)定性比較好，輪軸統(tǒng)計比較準確。

四、結(jié)論

自大連地鐵1號線開通以來，共發(fā)生過計軸設(shè)備故障7起（2016年-2018年），其中2016年1起、2017年4起、2018年2起;同時期大連地鐵3號線共發(fā)生過軌道電路故障126起（2016年-2018年），其中2016年35起、2017年44起、2018年47起。由此可見，用計軸設(shè)備代替?zhèn)鹘y(tǒng)的軌道電路設(shè)備，不僅大幅度的減少了室外設(shè)備數(shù)量，這就可節(jié)約大量的檢修工作，而且極大地提高了軌道檢測設(shè)備的穩(wěn)定性，降低了因信號設(shè)備故障導致的列車晚點率。

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作者簡介：管文麗（1978-），女，遼寧大連人，工程碩士，電氣工程師，大連地鐵運營有限公司通號中心副主任，主要研究方向：軌道交通信號系統(tǒng)設(shè)計及優(yōu)化。