基于接觸感應(yīng)的地鐵信號系統(tǒng)計軸設(shè)備設(shè)計

萬 霞

（大連地鐵運營有限公司，遼寧 大連 116037）

信號系統(tǒng)軌道區(qū)段占用檢查設(shè)備包括軌道電路設(shè)備和計軸設(shè)備，能夠連續(xù)檢查列車占用軌道區(qū)段的情況，并傳輸信息，必須滿足信號安全設(shè)備的“故障-安全”原則，即出現(xiàn)故障后均應(yīng)導致占用的表示[1]。軌道電路設(shè)備通常用于鐵路以及較早修建的輕軌、地鐵等固定閉塞模式行車的信號系統(tǒng)中，計軸設(shè)備較軌道電路設(shè)備是 CBTC 系統(tǒng)中常采用的軌道區(qū)段占用檢查設(shè)備，其優(yōu)點是更準確、更穩(wěn)定，且便于安裝維護。在應(yīng)用計軸設(shè)備的過程中，計軸點安裝于線路區(qū)間軌道一側(cè)，靈敏度高，磁場區(qū)域易受干擾。當?shù)罔F運營結(jié)束后，車輛、線路、機電等各個專業(yè)檢修維護人員攜帶工具、梯子等金屬物品掃過計軸點，都會造成紅光帶故障，為計軸設(shè)備檢修增加難度。需要改進計軸點的檢測形式，徹底解決其他施工對計軸設(shè)備造成誤報故障的問題[2]。

1 既有計軸設(shè)備現(xiàn)狀分析

使用軌道計軸器來檢測列車通過線路上某一點（計軸點）的車軸數(shù)，以檢查2 個計軸點之間或軌道區(qū)段內(nèi)的空間情況，或判定列車通過計軸點的時間，自動校正列車行駛里程等的設(shè)備。既有計軸系統(tǒng)主要由安裝在軌道上的車輪傳感器和室內(nèi)計軸主機柜組成，車輪傳感器和室內(nèi)主機柜通過外部電纜連接，在車輪傳感器旁邊需要設(shè)置室外電纜接線箱（盒）。每個設(shè)備集中站主機柜數(shù)量及主機數(shù)量根據(jù)集中站內(nèi)區(qū)段數(shù)量來確定車輪傳感器。

既有計軸設(shè)備采用電磁感應(yīng)原理來檢測其周圍鐵磁物質(zhì)有無的有源傳感器，其特點是與周圍其他的媒介無關(guān)，且具有較好的大氣適應(yīng)性，車輪傳感器采用先進的車輪輪緣傳感技術(shù)，可精確判定車輪信息。傳感器采用專用安裝卡具直接固定于鋼軌的內(nèi)側(cè)，無須室外電子設(shè)備，傳感器通過電纜接線盒直接和室內(nèi)設(shè)備相連，具有室外設(shè)備簡單，安裝緊固方便的特點[3]。

當鐵路施工人員持鐵鍬等金屬物劃過車輪傳感器磁場區(qū)域時，容易對傳感器判別是否有列車經(jīng)過造成干擾，不利于實際計軸。因此，紅光帶故障經(jīng)常發(fā)生，造成大量人力資源浪費及相應(yīng)經(jīng)濟損失。

2 改進計軸設(shè)備檢測形式

針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的易受干擾造成紅光帶故障的缺點，該文提出改進地鐵信號系統(tǒng)計軸設(shè)備的室外檢測組件。

既有計軸設(shè)備的檢測形式：電磁感應(yīng)。

改進后的計軸設(shè)備的檢測形式：接觸感應(yīng)。

改進后的地鐵信號系統(tǒng)計軸設(shè)備的室外計軸檢測組件，通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)實際計軸：該文列車滾輪移動至計軸組件的活動接觸組件的列車滾輪活動連接板處，列車滾輪推動列車滾輪活動連接板沿著復位組件的固定軸向下轉(zhuǎn)動，固定軸轉(zhuǎn)動至與感應(yīng)組件的接近開關(guān)接觸，接近開關(guān)感應(yīng)到信號，地鐵信號系統(tǒng)計軸一次，列車滾輪與列車滾輪活動連接板分離扭簧恢復力帶動列車滾輪活動連接板沿著固定軸向上轉(zhuǎn)動，列車滾輪活動連接板轉(zhuǎn)動至設(shè)定位置，列車滾輪活動連接板轉(zhuǎn)動至待計軸狀態(tài)，計軸組件能準確判斷列車是否經(jīng)過，有利于實際計軸。

地鐵信號系統(tǒng)的計軸設(shè)備安裝于鐵軌側(cè)壁，計軸設(shè)備用于檢測地鐵車輛的車軸數(shù)量，計軸設(shè)備包括活動連接座，活動連接座安裝于鐵軌側(cè)壁處。

活動連接座頂部連接計軸組件，計軸組件包括復位組件、感應(yīng)組件和活動接觸組件，復位組件和感應(yīng)組件安裝于活動連接座頂部，復位組件活動連接活動接觸組件，活動接觸組件安裝在感應(yīng)組件感應(yīng)端上方?；顒舆B接座包括第一軌道貼合連接部、第二軌道貼合連接部和加固組件，第一軌道貼合連接部與鐵軌外側(cè)壁貼合接觸，第一軌道貼合連接部與第二軌道貼合連接部活動連接，第二軌道貼合連接部與鐵軌內(nèi)側(cè)壁貼合接觸，加固組件與鐵軌、第一軌道貼合連接部、第二軌道貼合連接部連接，實現(xiàn)活動連接座固定安裝[4]。

地鐵信號系統(tǒng)的計軸設(shè)備中第一軌道貼合連接部由插槽、第一折疊連接板2 個部件構(gòu)成，第二軌道貼合連接部由頂板、底板、第二折疊連接板3 個部件構(gòu)成，加固組件由連接螺栓、固定螺帽、第二折疊連接板3 個部件構(gòu)成。活動連接座在第一軌道貼合連接部、第二軌道貼合連接部、加固組件共同作用下，可將地鐵信號系統(tǒng)的計軸設(shè)備牢牢的固定在鐵軌上，同時為安裝計軸組件提供牢靠的基礎(chǔ)。

感應(yīng)組件選用接近開關(guān)，接近開關(guān)安裝于頂板頂部。復位組件包括固定軸、扭簧和支撐座，支撐座側(cè)壁固定連接固定軸，固定軸外壁與扭簧里端固定連接。活動接觸組件包括列車滾輪活動連接板和限位環(huán)，固定軸里端固定連接2 個相同的限位環(huán)，限位環(huán)之間貼合滑動連接有列車滾輪活動連接板，列車滾輪活動連接板底部通過橫孔與固定軸貼合滑動連接。扭簧外端安裝于列車滾輪活動連接板側(cè)壁上。該文保留原有計軸系統(tǒng)成熟、穩(wěn)定和可靠的特點，改進計軸檢測組件，解決電磁感應(yīng)易受干擾導致故障紅光帶問題。

3 基于接觸感應(yīng)的地鐵信號系統(tǒng)計軸設(shè)備詳細設(shè)計

基于接觸感應(yīng)的地鐵信號系統(tǒng)計軸設(shè)備的詳細設(shè)計如圖1～ 圖4 所示，構(gòu)件為鐵軌、活動連接座、計軸組件、限位板、頂板、插槽、連接螺栓、第一折疊連接板、底板、橫孔、固定螺帽、第二折疊連接板、列車滾輪活動連接板、固定軸、扭簧、支撐座、限位環(huán)以及接近開關(guān)。將地鐵信號系統(tǒng)的計軸設(shè)備安裝于鐵軌側(cè)壁，其用于檢測地鐵車輛的車軸數(shù)量，計軸設(shè)備包括活動連接座，活動連接座安裝于鐵軌側(cè)壁處。

圖1 地鐵信號系統(tǒng)計軸設(shè)備結(jié)構(gòu)立體圖一

圖2 地鐵信號系統(tǒng)的計軸設(shè)備結(jié)構(gòu)立體圖立體圖二

圖3 地鐵信號系統(tǒng)的計軸設(shè)備結(jié)構(gòu)立體圖三

圖4 結(jié)構(gòu)A 處的放大圖

活動連接座包括第一軌道貼合連接部、第二軌道貼合連接部和加固組件，第一軌道貼合連接部與鐵軌外側(cè)壁貼合接觸，第一軌道貼合連接部與第二軌道貼合連接部活動連接，第二軌道貼合連接部與鐵軌內(nèi)側(cè)壁貼合接觸，加固組件與鐵軌、第一軌道貼合連接部、第二軌道貼合連接部連接，實現(xiàn)活動連接座固定安裝。

第一軌道貼合連接部包括插槽和第一折疊連接板，第一折疊連接板下端直立部位開設(shè)插槽，第一折疊連接板內(nèi)壁與鐵軌1 外側(cè)壁貼合接觸。

第二軌道貼合連接部包括頂板、底板和第二折疊連接板，第二折疊連接板底部固定連接有底板，第二折疊連接板內(nèi)壁與鐵軌內(nèi)側(cè)壁貼合接觸，第二折疊連接板頂部固定連接有頂板。

底板外端與第一折疊連接板開設(shè)的插槽內(nèi)壁貼合滑動連接。

加固組件包括連接螺栓、固定螺帽和第二折疊連接板，第一折疊連接板上端直立部位、第二折疊連接板上端直立部位和鐵軌均開設(shè)有橫孔，橫孔與固定螺帽的細端貼合滑動連接，固定螺帽螺紋端貫穿第二折疊連接板后與固定螺帽螺紋連接，固定螺帽內(nèi)壁與第二折疊連接板側(cè)壁貼合接觸，第二折疊連接板的粗短內(nèi)壁與第一折疊連接板外側(cè)壁貼合接觸。

活動連接座的第一軌道貼合連接部的第一折疊連接板與鐵軌外側(cè)壁貼合接觸好，第二軌道貼合連接部的第二折疊連接板與鐵軌內(nèi)側(cè)壁貼合接觸好，且底板與插槽插接，然后加固組件的連接螺栓和固定螺帽配合將插槽和第二折疊連接板連接，實現(xiàn)活動連接座快速安裝。

如圖1～圖4 所示，活動連接座頂部連接計軸組件，計軸組件包括復位組件、感應(yīng)組件和活動接觸組件，復位組件和感應(yīng)組件安裝于活動連接座頂部，復位組件活動連接有活動接觸組件，活動接觸組件設(shè)于感應(yīng)組件感應(yīng)端上方。

感應(yīng)組件選用接近開關(guān)，接近開關(guān)安裝于頂板頂部，接近開關(guān)與地鐵信號系統(tǒng)的計數(shù)系統(tǒng)連接。

復位組件包括固定軸、扭簧和支撐座，支撐座側(cè)壁固定連接有固定軸，固定軸外壁與扭簧里端固定連接。

活動接觸組件包括列車滾輪活動連接板和限位環(huán)，固定軸里端固定連接兩個相同的限位環(huán)，限位環(huán)之間貼合滑動連接列車滾輪活動連接板，列車滾輪活動連接板底部通過橫孔與固定軸貼合滑動連接。

當列車滾輪在鐵軌上時列車滾輪與列車滾輪活動連接板頂面貼合活動連接。扭簧外端安裝于列車滾輪活動連接板側(cè)壁上。

4 基于接觸感應(yīng)的地鐵信號系統(tǒng)計軸設(shè)備實現(xiàn)原理

列車滾輪移動至計軸組件的活動接觸組件的列車滾輪活動連接板處，列車滾輪推動列車滾輪活動連接板沿著復位組件的固定軸向下轉(zhuǎn)動，固定軸轉(zhuǎn)動至與感應(yīng)組件的接近開關(guān)接觸，接近開關(guān)感應(yīng)到信號地鐵信號系統(tǒng)計軸一次，列車滾輪與列車滾輪活動連接板分離扭簧恢復力帶動列車滾輪活動連接板沿著固定軸向上轉(zhuǎn)動，列車滾輪活動連接板轉(zhuǎn)動至設(shè)定位置，列車滾輪活動連接板轉(zhuǎn)動至待計軸狀態(tài)，計軸組件能準確判斷列車是否經(jīng)過，利于實際計軸。

活動連接座頂部固定連接限位板，限位板橫向部位底部與列車滾輪活動連接板貼合接觸，當列車滾輪活動連接板轉(zhuǎn)動至與限位板橫向部位底部貼合接觸時，列車滾輪活動連接板頂面上端底部高于鐵軌的列車滾輪底部。

扭簧恢復力帶動列車滾輪活動連接板沿著固定軸向上轉(zhuǎn)動，限位板將列車滾輪活動連接板限位在待檢測位置處。

使用時，將活動連接座的第一軌道貼合連接部的第一折疊連接板與鐵軌外側(cè)壁貼合接觸好，第二軌道貼合連接部的第二折疊連接板與鐵軌內(nèi)側(cè)壁貼合接觸好，且底板與插槽插接，然后加固組件的連接螺栓和固定螺帽配合將插槽和第二折疊連接板連接，實現(xiàn)活動連接座快速安裝，列車滾輪移動至計軸組件3 的活動接觸組件的列車滾輪活動連接板處，列車滾輪推動列車滾輪活動連接板沿著復位組件的固定軸向下轉(zhuǎn)動，固定軸轉(zhuǎn)動至與感應(yīng)組件的接近開關(guān)接觸，接近開關(guān)感應(yīng)到信號地鐵信號系統(tǒng)計軸一次，列車滾輪與列車滾輪活動連接板分離扭簧恢復力帶動列車滾輪活動連接板沿著固定軸向上轉(zhuǎn)動，列車滾輪活動連接板轉(zhuǎn)動至設(shè)定位置，列車滾輪活動連接板轉(zhuǎn)動至待計軸狀態(tài)，計軸組件能準確判斷列車是否經(jīng)過，利于實際計軸。

5 結(jié)論

采用該文提供的技術(shù)方案，與已知的公有技術(shù)相比，具有以下效果：該文列車滾輪移動至計軸組件的活動接觸組件的列車滾輪活動連接板處，列車滾輪推動列車滾輪活動連接板沿著復位組件的固定軸向下轉(zhuǎn)動，固定軸轉(zhuǎn)動至與感應(yīng)組件的接近開關(guān)接觸，接近開關(guān)感應(yīng)到信號地鐵信號系統(tǒng)計軸一次，列車滾輪與列車滾輪活動連接板分離扭簧恢復力帶動列車滾輪活動連接板沿著固定軸向上轉(zhuǎn)動，列車滾輪活動連接板轉(zhuǎn)動至設(shè)定位置，列車滾輪活動連接板轉(zhuǎn)動至待計軸狀態(tài)，計軸組件能準確判斷列車是否經(jīng)過，利于實際計軸。該文設(shè)計的活動連接座的第一軌道貼合連接部的第一折疊連接板與鐵軌外側(cè)壁貼合接觸好，第二軌道貼合連接部的第二折疊連接板與鐵軌內(nèi)側(cè)壁貼合接觸好，且底板與插槽插接，然后加固組件的連接螺栓和固定螺帽配合將插槽和第二折疊連接板連接，實現(xiàn)活動連接座快速安裝。

該文設(shè)計的地鐵信號系統(tǒng)的計軸設(shè)備解決了現(xiàn)有計軸設(shè)備受干擾而出現(xiàn)的紅光帶問題。增強信號系統(tǒng)穩(wěn)定性，降低設(shè)備故障率，節(jié)約成本，實現(xiàn)降本增效。具有成本低，可靠性高的優(yōu)點，可以在各城市地鐵中推廣使用，是計軸設(shè)備未來發(fā)展的方向。