论文部分内容阅读
【摘 要】介绍了单轨条式50Hz相敏轨道电路和计轴设备的基本工作原理及组成，对两者在环境适应性、可维护性、安全性和可用性等方面进行了对比，为车辆段内信号系统列车位置检测方案的选择提供了参考意见。
【关键词】车辆段；轨道电路；计轴设备
车辆段是地铁工程中必不可少的组成部分，是车辆停放、检查、整备、运用和修理的管理中心所在地，具有道岔区段多、行车频率小、车辆重量轻等特点。近年来，如何准确的检测车辆段内线路上是否有车辆占用，减少列车定位设备故障对行车带来的影响越来越引起人们的重视和思考。目前，国内大多地方地铁车辆段内采用单轨条式50Hz相敏轨道电路作为列车定位设备，但为了避免因钢轨生锈引起轨道电路分路不良，影响行车效率，威胁行车安全，一些地方在地铁车辆段内选择采用计轴设备来进行列车位置检测。下面本文将对单轨条式50Hz相敏轨道电路和计轴设备这两种信号系统列车位置检测方案进行探讨。
1 单轨条式50Hz相敏轨道电路基本工作原理及组成
1.1基本工作原理
当两根钢轨完整，且无车占用，即轨道电路空闲时，电流通过两根钢轨和轨道继电器，使轨道继电器吸起，前接点闭合，信号开放。当列车占用轨道电路时，电流通过机车车辆轮对，轨道电路被分路。由于轮对电阻比轨道继电器电阻小得多，使电源输出电流显著加大，限流电阻上的压降随之增加，两根钢轨间的电压降低，流经轨道继电器的电流减少到它的落下值，使轨道继电器落下，后接点闭合，信号关闭。同时，当轨道电路发生断轨、断线时，同样会使轨道继电器落下。
1.2单轨条式50Hz相敏轨道电路组成
单轨条式50Hz相敏轨道电路主要组成有：50Hz微电子相敏接收器、调相防雷器、 报警器、节能器、、送端电源变压器、受电端中继变压器、容断器、送、受电端限流电阻。下面重点介绍室内设备的结构及作用。
1）轨道继电器
轨道继电器可采用JWXC-1700 型。该相敏轨道电路具有频率选择和相位选择特性。频率选择特性可保证微电子接收器在接收到直流牵引电流干扰时， 不会使轨道继电器错误动作， 只有在局部电源端加上50Hz 交流电压， 同时又接收到由钢轨传来的50Hz 轨道信息，且相位合适时， 微电子接收器才能正常工作。相位选择特性可在轨端绝缘破损时进行可靠防护。
2）TFQ调相防雷器
组成：
两个隔离变压器、两个硒堆（XT-22C5C）、两个电容（200V 2.8μF）。
作用：
a）轨道调相：室内送出的轨道电源与局部电源是同相的，但经钢轨的传输，由于道床的漏泄、分布电容、轨道电路室内外设备等因素的存在，造成相位的偏移，这样就需要轨道调相（电容调相）。
b）轨道防雷：横向防雷用硒堆；纵向防雷用隔离变压器。
3）WXJ50-Ⅱ微电子相敏接收器
表示灯作用：
红灯：红灯亮表示直流24V电源工作正常；红灯灭表示直流24V电源断电。
绿灯：绿灯亮表示对应的轨道区段空闲，没有车占用；绿灯灭表示对应的轨道区段有车占用；其执行继电器落下。
红灯、绿灯交替闪光表示局部电源断电。
2 计轴设备基本工作原理及组成
2.1计轴设备基本工作原理
计轴系统设备的基本原理是基于对驶入和驶出计数点所监视的轨道区段轴数的比较结果，以此确定该区段的占用或空闲状态，是检查轨道区段、道岔、道口防护区段占用或空闲状态的安全设备。
如4所示，列车从所监视区段的A端驶入，计入轴数为CA，列车从所监视区段的B端驶出，计出轴数为CB。当CA不等于CB时，区段占用；当CA等于CB时，区段空闲。
2.2计轴设备组成
计轴设备主要组成部分包括：
轨旁计轴点：主要用于产生车轴脉冲，包括轮轴传感器和电气连接箱；信息传输部分：用来传递信息，包括传输线、防雷及线路连接设备；计轴处理部分：主要功能是对计轴点产生的车轴脉冲进行计数和确定列车运行方向，比较计轴点入口点和出入口点所记轴数及记录计数结果，包括计数、比较、监督、表示等装置；电源：提供可靠不间断的电能。以青岛地铁3号线采用的计轴设备-科安达TAZ Ⅱ计轴系统为例。系统包括：车轮传感器（DSS）、放大板（BA）、计轴板（AC）、输出板（WST）、复零板（ACR）和电源板（PWR）等单元。其中，DSS与BA组成车轴检测单元，AC与WST等组成计轴运算单元。
电源板输入交流220V 50Hz电源，输出直流12V或24V电源，为其它板件的工作提供工作电源。车轮驶过传感器作用区域时，DSS产生轴脉冲信号，并将该信号输出至放大板BA和输出板。放大板接收到车轴传感器的轴脉冲信号，并将其放大和整形为数字信号，为计轴板的计轴运算提供数据支持，探测到车轮的信息则由放大板直接传递到输出板。计轴板有2套独立的计轴电路，分别根据放大板传送的车轮传感器信息，判断列车行进方向，并完成经过的列车轴数计入和计出统计，当两套计轴电路计算结果完全相同时，才输出空闲信息给输出板。输出板由六个继电器组成，完成车轮传感器的狀态输出和区间空闲或占用的条件输出。
3两种设备综合对比
单轨条式50Hz相敏轨道电路和计轴设备两者在环境适应性、可维护性、安全性、可用性、成熟度和经济性方面各有利弊，具体情况见下表：
由上表可知，计轴设备在技术先进性、环境适应性、安全性、可维护性、可用性方面均优于轨道道路，且结构简单，同时鉴于很多地铁正线信号系统采用计轴设备，车辆段采用计轴后便于人员的调配及备品备件的统一购置，但计轴设备初始成本约为轨道电路两倍，投资较大，且没有断轨检查功能，所以，单轨条式50Hz相敏轨道电路和计轴设备各有优缺点。车辆段信号系统应结合具体情况综合考虑不同设备环境适应性、经济性等各方面的因素来选择列车位置检测方案。
参考文献：
[1] 深圳市科安达轨道交通技术有限公司.科安达-提芬巴赫TAZ Ⅱ计轴系统设计手册（青岛地铁3号线）.
[2] 何朝阳 有条件接入计轴解决轨道电路重点部件分路不良的研究[J].铁道通信信号，2012，48（12）：9-11.
[3] 贾一梅 着眼FTGS轨道电路可靠性的提交——谈引进设备维修策略[J].现代城市轨道交通，2010，1：37-38.
【关键词】车辆段；轨道电路；计轴设备
车辆段是地铁工程中必不可少的组成部分，是车辆停放、检查、整备、运用和修理的管理中心所在地，具有道岔区段多、行车频率小、车辆重量轻等特点。近年来，如何准确的检测车辆段内线路上是否有车辆占用，减少列车定位设备故障对行车带来的影响越来越引起人们的重视和思考。目前，国内大多地方地铁车辆段内采用单轨条式50Hz相敏轨道电路作为列车定位设备，但为了避免因钢轨生锈引起轨道电路分路不良，影响行车效率，威胁行车安全，一些地方在地铁车辆段内选择采用计轴设备来进行列车位置检测。下面本文将对单轨条式50Hz相敏轨道电路和计轴设备这两种信号系统列车位置检测方案进行探讨。
1 单轨条式50Hz相敏轨道电路基本工作原理及组成
1.1基本工作原理
当两根钢轨完整，且无车占用，即轨道电路空闲时，电流通过两根钢轨和轨道继电器，使轨道继电器吸起，前接点闭合，信号开放。当列车占用轨道电路时，电流通过机车车辆轮对，轨道电路被分路。由于轮对电阻比轨道继电器电阻小得多，使电源输出电流显著加大，限流电阻上的压降随之增加，两根钢轨间的电压降低，流经轨道继电器的电流减少到它的落下值，使轨道继电器落下，后接点闭合，信号关闭。同时，当轨道电路发生断轨、断线时，同样会使轨道继电器落下。
1.2单轨条式50Hz相敏轨道电路组成
单轨条式50Hz相敏轨道电路主要组成有：50Hz微电子相敏接收器、调相防雷器、 报警器、节能器、、送端电源变压器、受电端中继变压器、容断器、送、受电端限流电阻。下面重点介绍室内设备的结构及作用。
1）轨道继电器
轨道继电器可采用JWXC-1700 型。该相敏轨道电路具有频率选择和相位选择特性。频率选择特性可保证微电子接收器在接收到直流牵引电流干扰时， 不会使轨道继电器错误动作， 只有在局部电源端加上50Hz 交流电压， 同时又接收到由钢轨传来的50Hz 轨道信息，且相位合适时， 微电子接收器才能正常工作。相位选择特性可在轨端绝缘破损时进行可靠防护。
2）TFQ调相防雷器
组成：
两个隔离变压器、两个硒堆（XT-22C5C）、两个电容（200V 2.8μF）。
作用：
a）轨道调相：室内送出的轨道电源与局部电源是同相的，但经钢轨的传输，由于道床的漏泄、分布电容、轨道电路室内外设备等因素的存在，造成相位的偏移，这样就需要轨道调相（电容调相）。
b）轨道防雷：横向防雷用硒堆；纵向防雷用隔离变压器。
3）WXJ50-Ⅱ微电子相敏接收器
表示灯作用：
红灯：红灯亮表示直流24V电源工作正常；红灯灭表示直流24V电源断电。
绿灯：绿灯亮表示对应的轨道区段空闲，没有车占用；绿灯灭表示对应的轨道区段有车占用；其执行继电器落下。
红灯、绿灯交替闪光表示局部电源断电。
2 计轴设备基本工作原理及组成
2.1计轴设备基本工作原理
计轴系统设备的基本原理是基于对驶入和驶出计数点所监视的轨道区段轴数的比较结果，以此确定该区段的占用或空闲状态，是检查轨道区段、道岔、道口防护区段占用或空闲状态的安全设备。
如4所示，列车从所监视区段的A端驶入，计入轴数为CA，列车从所监视区段的B端驶出，计出轴数为CB。当CA不等于CB时，区段占用；当CA等于CB时，区段空闲。
2.2计轴设备组成
计轴设备主要组成部分包括：
轨旁计轴点：主要用于产生车轴脉冲，包括轮轴传感器和电气连接箱；信息传输部分：用来传递信息，包括传输线、防雷及线路连接设备；计轴处理部分：主要功能是对计轴点产生的车轴脉冲进行计数和确定列车运行方向，比较计轴点入口点和出入口点所记轴数及记录计数结果，包括计数、比较、监督、表示等装置；电源：提供可靠不间断的电能。以青岛地铁3号线采用的计轴设备-科安达TAZ Ⅱ计轴系统为例。系统包括：车轮传感器（DSS）、放大板（BA）、计轴板（AC）、输出板（WST）、复零板（ACR）和电源板（PWR）等单元。其中，DSS与BA组成车轴检测单元，AC与WST等组成计轴运算单元。
电源板输入交流220V 50Hz电源，输出直流12V或24V电源，为其它板件的工作提供工作电源。车轮驶过传感器作用区域时，DSS产生轴脉冲信号，并将该信号输出至放大板BA和输出板。放大板接收到车轴传感器的轴脉冲信号，并将其放大和整形为数字信号，为计轴板的计轴运算提供数据支持，探测到车轮的信息则由放大板直接传递到输出板。计轴板有2套独立的计轴电路，分别根据放大板传送的车轮传感器信息，判断列车行进方向，并完成经过的列车轴数计入和计出统计，当两套计轴电路计算结果完全相同时，才输出空闲信息给输出板。输出板由六个继电器组成，完成车轮传感器的狀态输出和区间空闲或占用的条件输出。
3两种设备综合对比
单轨条式50Hz相敏轨道电路和计轴设备两者在环境适应性、可维护性、安全性、可用性、成熟度和经济性方面各有利弊，具体情况见下表：
由上表可知，计轴设备在技术先进性、环境适应性、安全性、可维护性、可用性方面均优于轨道道路，且结构简单，同时鉴于很多地铁正线信号系统采用计轴设备，车辆段采用计轴后便于人员的调配及备品备件的统一购置，但计轴设备初始成本约为轨道电路两倍，投资较大，且没有断轨检查功能，所以，单轨条式50Hz相敏轨道电路和计轴设备各有优缺点。车辆段信号系统应结合具体情况综合考虑不同设备环境适应性、经济性等各方面的因素来选择列车位置检测方案。
参考文献：
[1] 深圳市科安达轨道交通技术有限公司.科安达-提芬巴赫TAZ Ⅱ计轴系统设计手册（青岛地铁3号线）.
[2] 何朝阳 有条件接入计轴解决轨道电路重点部件分路不良的研究[J].铁道通信信号，2012，48（12）：9-11.
[3] 贾一梅 着眼FTGS轨道电路可靠性的提交——谈引进设备维修策略[J].现代城市轨道交通，2010，1：37-38.