淺談計軸設(shè)備在軌道交通信號領(lǐng)域的應(yīng)用

劉良玉

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)實力的提升，國家基礎(chǔ)交通設(shè)施建設(shè)正進(jìn)入發(fā)展浪潮并逐步趨于成熟，交通運(yùn)輸事業(yè)得到了空前的發(fā)展。本文針對軌道交通信息系統(tǒng)的常用設(shè)備——計軸設(shè)備進(jìn)行了簡要的介紹，并分析了其應(yīng)用方案，闡述國內(nèi)的計軸設(shè)備應(yīng)用狀況，最后對現(xiàn)有計軸設(shè)備存在的問題進(jìn)行了說明并提出具體做法。

關(guān)鍵詞：計軸設(shè)備;軌道交通電路;應(yīng)用方案

引言

隨著科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展，軌道交通技術(shù)也在不斷更新，各類專業(yè)軌道列車控制設(shè)備廣為人熟知。信號系統(tǒng)因其對列車獨到的保衛(wèi)功能在軌道交通中起到了舉足輕重的作用，在國內(nèi)與國外應(yīng)用日漸廣泛，因此掌握信號系統(tǒng)的工作原理，提出更高標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計成為當(dāng)下交通運(yùn)輸?shù)臒狳c之一。信號系統(tǒng)的相關(guān)專業(yè)設(shè)備與技術(shù)的提升，能夠有效改善列車運(yùn)營效率，減少故障發(fā)生率，因此主要的計軸設(shè)備在軌道交通領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

一、軌道交通信號系統(tǒng)概述

現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展日趨成熟，在諸多領(lǐng)域也有了深入的應(yīng)用，其中在城市軌道交通中發(fā)揮著巨大的作用，能夠有效保障列車行駛，高效調(diào)度指揮運(yùn)營。通用的信號系統(tǒng)一般由列車自控系統(tǒng)（ATC）組成，ATC是以信息交換網(wǎng)絡(luò)為通訊手段，以列車安全運(yùn)營為目標(biāo)，統(tǒng)一調(diào)整指揮列車智能駕駛的自動控制系統(tǒng)。當(dāng)前基于通信的列車控制系統(tǒng)（CBTC）以其先進(jìn)的驅(qū)動設(shè)備與技術(shù)手段廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外各交通軌道平臺中，它主要的站間閉塞功能就是依靠計軸設(shè)備來實現(xiàn)[1]。

二、計軸設(shè)備

（一）計軸設(shè)備的工作原理

上世紀(jì)初歐洲大部分鐵路因技術(shù)問題無法檢查軌道區(qū)段的列車占用情況，計軸設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生。經(jīng)過百年間的長足發(fā)展與實踐應(yīng)用，計軸設(shè)備已在軌道鐵路中得到了廣泛的應(yīng)用，并針對不同狀況形成了多種實現(xiàn)手段。

其工作原理表現(xiàn)為當(dāng)列車駛?cè)雲(yún)^(qū)間時，處于上面電路相互獨立的傳感器先后輸出感應(yīng)到具有不同特征的車輪脈沖信號，從而使得車輪傳感器根據(jù)相關(guān)特征分布判斷列車占用區(qū)間的位置，并根據(jù)兩路脈沖信號的相關(guān)位置判斷列車行駛方向。在列車駛進(jìn)并駛離這一區(qū)段的完整過程中，一個計軸周期形成，軌道區(qū)段從占用狀態(tài)又恢復(fù)到了空閑狀態(tài)。

（二）計軸設(shè)備的特點

與傳統(tǒng)的軌道電路相比，計軸設(shè)備有著如下的特點：1）計軸設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，因此安裝修復(fù)也較為方便;2）受條件影響因素較小，與鋼軌表面無關(guān);3）計軸設(shè)備部分組成要求高，造成整體造價高;4）在信號傳輸過程中需要依托外部設(shè)備，例如借用軌道電路傳輸;5）設(shè)備的安裝位置與軌道區(qū)段的設(shè)置參數(shù)無關(guān)，雙方不受制約;6）計軸設(shè)備接收與傳播信號是容易受到金屬介質(zhì)的影響;7）在停止工作并重新恢復(fù)運(yùn)行后，計軸設(shè)備無法連續(xù)運(yùn)行，需重新進(jìn)行人工操作。

三、計軸設(shè)備的應(yīng)用

從計軸設(shè)備初步應(yīng)用于軌道交通領(lǐng)域開始，在逐步適應(yīng)軌道的發(fā)展先后形成了自己獨特的發(fā)展階段，模式從機(jī)械式、電子管再到集成電路與晶體管，技術(shù)模式也逐步發(fā)展為先進(jìn)的微處理器技術(shù)，從而全方面提升信息系統(tǒng)在軌道交通應(yīng)用上的安全性、可靠性與高效性。JZ型計軸設(shè)備是當(dāng)前應(yīng)用主流的一款應(yīng)用設(shè)備，下面將以它為例介紹計軸設(shè)備在不同功能上的應(yīng)用[2]。

（一）閉塞分區(qū)占用檢查

信號系統(tǒng)單線自動閉塞控制用到了計軸設(shè)備的這類功能，檢查的目的為增強(qiáng)軌道運(yùn)營區(qū)段的運(yùn)輸能力，其主要實現(xiàn)過程為以當(dāng)前主流的JZ容錯型微機(jī)計軸設(shè)備為基礎(chǔ)，采用分批次處理、硬件疊加的方式，對閉塞分區(qū)進(jìn)行占用檢查。計軸設(shè)備的投入應(yīng)用能夠有效地增加系統(tǒng)整體的工作性能。

（二）軌道區(qū)段占用檢查

對于一般的低道床電阻，加入計軸軌道電路系統(tǒng)，通過傳感器感應(yīng)檢查電路可以有效地防止道床的各種缺陷造成的危害，保障軌道電路的安全性，并提高相關(guān)設(shè)備的可靠性，從而確保從列車行駛再到統(tǒng)一調(diào)度指揮這一過程系統(tǒng)能夠高效運(yùn)行。除此之外，計軸設(shè)備的應(yīng)用還能延伸到停車場、公路上，因此其具有的獨立性可以控制計軸設(shè)備不受環(huán)境條件影響，因此在停車場與公路軌道電路中應(yīng)用計軸設(shè)備，可以解決由于雨雪等氣象條件帶來的“紅光帶”、“白光帶”等各種問題，以行車安全為目的提升行車效率。

（三）區(qū)間占用檢查

對于自動站間閉塞方式以區(qū)間占用檢查為手段最為高效。目前的軌道交通大多采用64D繼電半自動閉塞，它能夠在區(qū)段空閑時跟閉塞設(shè)備自動組合成自動站間閉塞，實現(xiàn)通過計軸設(shè)備檢查區(qū)段空閑。但由于傳統(tǒng)的設(shè)備不具有連續(xù)性需要采用人工進(jìn)行檢查，安全性會稍低于其他的設(shè)備。在JZ型微機(jī)計軸設(shè)備對區(qū)間進(jìn)行檢查時，首先會自動與64D繼電半自動閉塞組合疊加，檢查過程采用全自動模式因此不需要人工手動操作，原有設(shè)備的安全隱患也將會一一排除。

四、計軸設(shè)備在我國的應(yīng)用

計軸設(shè)備發(fā)源于歐洲，應(yīng)軌道電路需要而誕生，并推廣至全球。就目前而言，全球多個地區(qū)的計軸設(shè)備安全性能水平都達(dá)到了4級，在歐洲、亞洲等地區(qū)有著廣泛的應(yīng)用[3]。

我國應(yīng)用計軸設(shè)備始于上世紀(jì)80年代，最早是因區(qū)間空閑檢查設(shè)備的缺乏而引入的，隨后逐漸發(fā)展到自動站間閉塞。前期由于計軸設(shè)備的造價過高，無法均衡其與軌道電路的配置比，再加上使用經(jīng)驗缺乏，相關(guān)人才配備不充分，計軸設(shè)備的發(fā)展以及應(yīng)用在我國有將近10年的停滯期。自21世紀(jì)CBTC系統(tǒng)在我國上線以來，并隨著國內(nèi)在這上面的投入資金變大，計軸設(shè)備的發(fā)展又進(jìn)入了一個新的紀(jì)元，其中自動站間閉塞、站內(nèi)軌道電路得到廣泛的應(yīng)用，表1展示了國內(nèi)主要的計軸設(shè)備技術(shù)特點并進(jìn)行了簡單的比較。

五、計軸設(shè)備存在的關(guān)鍵問題

雖然目前計軸設(shè)備的應(yīng)用趨于成熟，但還是存在一定的缺陷值得我們注意，尤其在實際應(yīng)用過程中要加以防范。

首先是人工干擾的問題。傳統(tǒng)的計軸設(shè)備存在不連續(xù)性，大多數(shù)情況下需要人工干預(yù)，在這個過程中就加入了很多不確定因素誘發(fā)潛在的危險。因此從軌道交通的建立、到計軸設(shè)備的加入、再到列車投入運(yùn)營計軸設(shè)備開始檢查空閑區(qū)段這一過程中，應(yīng)積極組織好流程，控制差錯的出現(xiàn)，例如可以完善施工過程，組織不同部門進(jìn)行溝通協(xié)作，讓設(shè)備更加穩(wěn)定、可靠。

其次是計軸設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境問題。計軸設(shè)備的傳感器受環(huán)境影響因素很大，尤其是在極端惡劣天氣下，強(qiáng)降水、降雪會給計軸設(shè)備帶來很大的影響，雖然當(dāng)前投入軌道電路使用的設(shè)備都具有防水功能，但是會帶來不同程度的影響。同時夏季高溫的影響也是一個很大的問題，靈敏度高的傳感器不具有高強(qiáng)度的耐熱能力，因此在投入使用過程中應(yīng)加以防范。最后是特殊環(huán)境的影響，例如周圍開設(shè)化工廠產(chǎn)出的氣體、液體都會對設(shè)備造成不同程度的影響，因此需要在設(shè)備生產(chǎn)時進(jìn)行特殊處理，讓設(shè)備有效運(yùn)行，保證整個系統(tǒng)運(yùn)行正常。

最后是計軸設(shè)備的安裝問題。計軸設(shè)備的安裝精度要求較高，因此要嚴(yán)格按照安裝手冊上的說明進(jìn)行使用。

結(jié)束語：

計軸設(shè)備是用來檢測軌道空閑區(qū)段的重要工具。本文對城市軌道交通進(jìn)行了簡要概況，并引入計軸設(shè)備。隨后介紹計軸設(shè)備的工作原理與通用特點。在此基礎(chǔ)上深入分析從計軸設(shè)備產(chǎn)生到現(xiàn)在的各種應(yīng)用實例，列舉了一些具有代表性的國內(nèi)設(shè)備型號與發(fā)展?fàn)顩r，最后對其現(xiàn)有問題進(jìn)行了簡要分析與說明。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭志軍.軌道交通信號領(lǐng)域中計軸設(shè)備的應(yīng)用[J].河南科技，2014，{4}（12）：163.

[2]吳宏松，張燕.JZ型微機(jī)計軸在軌道交通信號領(lǐng)域的應(yīng)用前景[J].鐵路通信信號工程技術(shù)，2011，8（03）：66-68.

[3]王力.計軸設(shè)備在軌道交通信號領(lǐng)域的應(yīng)用[J].鐵道通信信號，2011，47（01）：20-22.