轨道交通信号基础设备应用与维护PPT第三章.pptx

轨道交通信号基础设备应用与维护XXXX 项目三计轴器与应答器的认知计轴器与应答器的认知与维护与维护项目引入自19世纪70年代美国工程师鲁宾逊发明轨道电路以来，轨道电路在铁路信号自动控制领域就扮演了关键的角色，它是监督判断列车是否占用或出清本轨道区段的直接依据然而，轨道电路在长期的应用中也暴露出不少的问题比如，它的工作参数（工作电压和电流）会随着道床电阻的改变而改变，严重时会导致轨道电路无法正常工作又比如，雨过天晴钢轨轨面生锈或是一些粉尘等不导电的杂物落在轨面上，会造成轨道电路分路不良，列车通过此段钢轨时，轨道继电器GDJ无法落下另外，在我国采用半自动闭塞的单线铁路区段，站间一般没有装设轨道电路，此时如果要检测相应区段（或区间）是否处于空闲状态，不仅要检测到列车进入本区段，还必须证明驶入的列车确实已经离开该区段由于列车可能在该区段发生脱钩，致使一部分车体离开而另一部分车体还留在本区段，所以简单的检测就会产生误判在上述这些情况下，可以采用一种新的技术设备来检测相应区段（或区间）是否处于空闲状态，这种可用来替代轨道电路的设备就是本项目的主角之一计轴器项目引入从项目二所介绍的轨道电路功能可知，部分轨道电路除了可以监督列车是否占用轨道区段外，还可以传输行车信息。

点式设备及机车底部均安装有感应线圈，点式设备的线圈可以发射特定的频率信号，当列车在其上方经过时，机车上的线圈与点式设备线圈之间产生电磁感应，使机车接收到停车信息早期的点式设备传输的信息太少，随着电子技术的进步，一种可以发送数据报文的高速数据传输点式设备得到广泛应用，它已经成为现代铁路信号系统中的重要地面设备，成为沟通列车与地面的一种点式信息交换装置，当列车通过装有该设备的点时，列车与该设备发生信息交换，它不仅可以实现列车与地面的信息交换，还可以根据它安装的物理位置检测列车的当前位置它就是本项目的另一个主角查询应答器，又称为点式应答器（Balise）在发达国家，铁路信号系统特别是列车运行控制系统得到了越来越广泛的应用，已经完成定型化与标准化，20世纪90年代，欧洲国家研制开发了具有统一尺寸标准、类型标准、接口标准及技术参数参考标准的点式应答器（Euro-balise）我国在点式应答器方面的研究起步较晚，但为了适应列控系统的发展，正在大力开展欧洲标准的点式应答器的应用与研究相关知识知识点一 计轴器设备一、计轴设备的组成一、计轴设备的组成计轴设备主要由轨旁计轴点设备、信息传输部分、计轴处理部分及电源组成。

各部分作用如下：（1）轨旁计轴点设备主要用于产生车轴脉冲，包括轮轴传感器和电气连接箱；（2）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；（3）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口点所计轴数及记录计数结果此部分包括计数、比较、监督、表示等装置；（4）电源提供可靠不间断的电能计轴设备按技术性能和应用范围分为行车用计轴设备和调车用计轴设备调车用计轴设备主要用在编组场，行车用计轴设备在车站和区间中使用，与车站联锁和区间闭塞等设备相结合构成计轴闭塞我国单线铁路现使用的计轴设备有4种类型，其中有国内研制的JWJ-C型和JZ1型两种，另两种是引进德国的AZL 70型和AZL 90型产品相关知识1轨道传感器轨道传感器传感器系统的主要功能是采集轮轴信息并准确地把它变成可计数脉冲送给微机传感器类型很多，按工作原理又分为变耦合式和变衰耗式电磁式有源传感器由磁头、发送、接收3部分组成，其电路框图如图3.1所示图2.1 轨道电路的基本组成相关知识图3.1 电磁式有源传感器电路框图相关知识传感器的每套磁头包括发送和接收两个磁头，用以采集轮轴信息和鉴别列车运行方向，发送磁头TX安装在钢轨外侧，接收磁头RX安装在钢轨内侧。

无车轮经过传感器时，TX产生的磁力线如图3.2（a）所示，在接收线圈内感应的交流电压相位与发送电压相位相同当轨面有车通过时，轮缘改变了磁力线方向，TX产生的磁力线如图3.2（b）所示，这样在RX中产生的感应电压相位改变180，即车轮对载频信号进行了相位调制，在接收线圈内感应的交流电压相位与发送电压相反，这个载有“轮轴”信息的信号已调好经传输电缆送到室内接收电路，经整形、检波后产生一个轴脉冲图3.2 磁头磁力线示意图相关知识图3.2 磁头磁力线示意图相关知识由于在每个监测点安装有两套传感器，每套传感器的RX磁头产生的脉冲在时间上存在先后顺序两个RX磁头产生的数字脉冲组合后可形成五种形态的轴脉冲对，如图3.3所示7、8的计轴脉冲，按时间先后可以组成00、10、11、01和00五种脉冲对，根据两脉冲的组合时序可确定列车的运行方向（从左到右或从右到左运行），从而产生相应的加轴或减轴运算传感器轴脉冲形成过程的波形如图3.3所示轴脉冲形成后，计轴过程完全由微机来完成T1、T2发送磁头；R1、R2接收磁头；1无车时R1中的信号波形；2无车时R2中的信号波形；3有车时R1中的信号波形；4有车时R2中的信号波形变化；5有车时由R1信号检出的波形；6有车时由R2信号检出的波形；7R1信号整形后的计轴脉冲；8R2信号整形后的计轴脉冲图3.3 轴脉冲波形的产生相关知识T1、T2发送磁头；R1、R2接收磁头；1无车时R1中的信号波形；2无车时R2中的信号波形；3有车时R1中的信号波形；4有车时R2中的信号波形变化；5有车时由R1信号检出的波形；6有车时由R2信号检出的波形；7R1信号整形后的计轴脉冲；8R2信号整形后的计轴脉冲图3.3 轴脉冲波形的产生相关知识2计轴处理部分计轴处理部分计轴处理系统接收来自计轴点的轴脉冲，对轴脉冲进行计算并校对，以防止两个线圈所计轴数不一致。

区段（或区间）一端的计轴系统将本系统所计轴数送给相应区段（或区间）的另一端计轴系统，并接收对方子系统送来的轴数；根据两段系统计轴数量是否一致，确定区段的占用或空闲状态许多计轴设备还要为联锁、闭塞等其他系统提供“轨道空闲”或“轨道占用”的表示信息，另外，计轴处理部分还要对计轴点进行监测，发现计轴点故障，显示计轴故障相关知识3信息传输部分信息传输部分一个区段（或区间）是否处于占用或空闲状态，必须由该区段（或区间）两端计轴系统所计轴数共同判定一般轴数相同为空闲，轴数不相同为占用因此，两端计轴系统必须进行轴数互传，两端计轴系统的轴数互传是由传输子系统实现的由于所传输的信息具有很高的安全特性，因此，要求传输子系统具有安全传输能力图2.5 交流计数电码示意图相关知识4输入输出部分输入输出部分该部分一般有轴数显示模块、区间轨道继电器（QGJ）驱动及计轴设备正常继电器（JZCJ）驱动等部分轴数显示模块用来为值班员提供车轴信息区间轨道继电器（QGJ）采用一个由故障安全电子电路驱动的安全型偏极继电器，用于监视区间或区段处于占用还是空闲状态，当电路出现故障时，应当使区间轨道继电器（QGJ）落下，以导向安全侧。

计轴设备正常继电器（JZCJ）也是一个由故障安全电子电路驱动的安全型偏极继电器，用于区别“设备故障”和“区间占用”状态，当计轴设备正常继电器（JZCJ）落下，说明计轴系统出现故障，无法判断所属区段（或区间）的空闲与占用相关知识二、计轴器基本原理二、计轴器基本原理当列车驶入，车轮进入轨道传感器作用区时，轮对经过传感器磁头时，向驶入端处理器传送轴脉冲，轨道区段驶入端处理器开始计轴，驶入端处理器首先判定运行方向，确定对轴数是累加计数还是递减计数列车进入轨道区段，驶入端计袖器对轮轴进行累加计数，并发出区段占用信息，同时，驶入端处理器经传输线向驶出端处理器发送驶入轮轴数，列车全部通过驶入端计轴点时，停止计数当列车到达区段驶出端计轴点时，由于列车是驶离区段，驶出端计轴器进行减轴运算，同时再传送给驶入端处理器，列车全部通过后，两站的微机同时对驶入区间和驶离区间的轮轴数进行比较运算，两站一致时，证明进入区段的轮轴数等于离开区段的轮轴数，就认为区段已经空闲，发出区间空闲信息表示，当无法证明进入区段的轮轴数等于离开区段的轮轴数，则认为区间仍将处于占用状态综上所述，计轴设备是利用轨道传感器、计数器来记录和比较驶入和驶出轨道区段的轴数，以此确定轨道区段的占用或空闲。

相关知识三、计轴设备的主要技术条件三、计轴设备的主要技术条件（1）设备应适用于电气化和非电气化牵引区段，并能与站内联锁设备和半自动闭塞相结合构成闭塞系统2）轨道传感器应能在0200 km/h速度下可靠地采集车轴脉冲3）设备系统任一部分出现故障时，应立即给出故障表示，即要有故障安全措施4）保证只有驶入车轴脉冲和驶出车轴脉冲一致时，才能给出轨道出清信号5）对计轴设备，计轴平均正确计轴数1106轴，平均无故障时间在150200天6）电源应连续稳定工作，一旦电源发生故障，计数器应显示区段占用状态7）设备应能适应各种行车业务需要，如中途折返列车、站外调车等8）一旦计数错误，计数器应能恢复到零位9）对环境温度、传输线及传输距离等也有一定的要求，可参阅各类型计轴设备的具体要求相关知识知识点二 应答器一、应答器的分类一、应答器的分类根据能源供应及信息提供方式，应答器可分为无源应答器及有源应答器1无源应答器无源应答器点式无源应答器，或称固定信息应答器，与外界无物理连接，不需要外加电源，平时处于休眠状态，无源应答器自身功耗很低，仅在列车通过并获得车载查询器发送的功率载波能量时被激活，激活后立即发送调制好的数据编码信息。

无源应答器中的信息是经特殊设备固化在应答器存储单元里的，一般安装以后不能改变，用于发送固定信息，在我国CTCS2级系统中，用于发送线路速度、坡度、轨道电路参数、信号点类型等信息相关知识2有源应答器有源应答器有源应答器，或称可变信息应答器，通过外接电缆获得电源有源应答器中的信息是可以通过外接电缆由地面控制设备实时改变的，一般设置在进站和出站信号机前方，用于向列车传送实时可变信息，如临时限速、前方进路等相关知识二、查询应答器的安装二、查询应答器的安装查询器与应答器配对使用若地面为了获取列车的有关信息（如车次号、列车类型等），则将应答器安装在机车上，查询器安装在地面上若列车为了获取地面的信息，查询器安装在机车上，应答器安装在地面上应答器在地面的安装一般有两种方法：一种方法是安装在钢轨间中央道床上，另一种方法是安装在某一根钢轨外侧在我国列控系统（CTCS）应用中都是把应答器安装在中央道床上根据应答器在地面的安装方法，机车上的查询器与之对应进行安装相关知识三、应答器系统的组成三、应答器系统的组成应答器系统分为地面设备和车载设备两部分地面设备包括地面应答器和地面电子单元（LEU）车载设备包括车载天线、车载解码器和应答器传输模块（BTM）。

车载解码器的作用主要是对应答器报文进行解码还原，此外还包含载频发生器与功率放大器1地面应答器地面应答器地面应答器包含特定的地面信息，放置在轨道中间当机车经过地面应答器时，可以获得保障列车运行安全所学的线路信息如公里标、限速、坡度等信息相关知识2地面电子单元（地面电子单元（LEU）地面电子单元（简称LEU）是一种数据采集与处理单元，一个LEU可以同时向4个地面有源应答器发送4种不同数据报文LEU实时监测与地面有源应答器之间信息通道的状态，并及时向车站列控中心回送当LEU与地面有源应答器通信中断时，不应产生危及行车安全的后果当外部控制条件无效或通信故障时，LEU应向有源应答器发送默认报文相关知识3车载天线车载天线车载天线置于机车底部，距轨道180300 mm车载天线是一个双工的收发天线，既要向地面发送激活地面应答器的功率载波，还要同时接收地面应答器发送的数据报文当天线的导体通过高频电流时，在其周围空间会产生电场与磁场，电磁场能离开导体向空间传播，形成辐射场发射天线正是利用辐射场的这种性质，使车载主机传送的高频信号经过发射天线后能够充分地向空间辐射当地面应答器被激活后，应答器发射另一个。