计轴原理

计轴原理计轴器是以安装在钢轨轨腰上的轨道传感器为探测手段，直接计取和检查通过列车的轴数，并通过运算比较器判别计轴轨道区段是否有车占用的信号基础设备。列车从所检测区间的一端出发，驶入区间，经过计轴点时，运算单元对传感器产生的轴信号进行处理、判别及计数，此时轨道继电器落下，与此同时向所检测区间的另一端发送“占用”信号，使接车点控制的轨道继电器落下。发车端不断将“计轴数”及“驶入状态”等信息编码传给接车端。当列车驶出区间，经过接车端计轴点时，接车端计数，接车端将“计轴数”及“驶出状态”传给发车端。当两端对“计轴数”及“驶入、驶出状态”校核无误后方可使两端轨道继电器吸起，给出所检测区间的空闲信号。与轨道电路相比，计轴设备具有：•轨道区段的长度几乎没有限制•勿需绝缘节•不受道床电阻影响•在钢轨表面生锈、污染条件下，仍能可靠安全地检测列车•对电气化区段牵引回流的连接及接地线无限制•不能检测断轨（现已采用超声波检测）•计轴站间自动闭塞时，需与机车信号发送设备配套使用基本结构阿尔卡特•AzLM计轴系统•该系统由室内ACE主机和室外轨旁计轴点设备组成。轨旁计轴点设备包括SK30H轨道磁头传感器和ZP30H电子盒。室内主机与室外计轴点之间采用ISDN数据线进行通信，且电源与通信可以共线传输。每台主机最多可以检测32个计轴点、监控32个区段，适用于一般区段和复杂站场。计轴评估器AzLM示意图2电源4轨道占用继电器输出44Evaluator传输线轨道磁头电子单元检测点ACE计轴评估器I/O-SlotI/O-SlotI/O-SlotI/O-SlotI/O-SlotI/O-SlotI/O-SlotI/O-SlotI/O-SlotI/O-SlotComputerComputerPowerSupplyPowerSupplyI/O-SlotI/O-SlotI/O-SlotI/O-SlotI/O-SlotI/O-SlotI/O-SlotI/O-SlotI/O-SlotI/O-SlotI/O-SlotI/O-SlotI/O-SlotI/O-SlotI/O-SlotI/O-Slot机架总体配置AzLM计轴系统由下列部件组成：轨旁检测点（ZP30H）：由轨道磁头、电子单元E-Es及密闭安装盒组成。计轴评估器（ACE）由具有串行和/或并行I/O口的安全计算机模块组成。联锁接口可配置为串行（以太网）、并行（继电器/光电耦合器）或两种均可。检测点与计轴评估器间的数据传输和供电线路•图中给出AzLM型计轴系统的主要设备：•分别为：1、磁头（SK30H）•2、电子盒（E-Es30H）•3、安装盒（黄帽子）•4、计轴评估器（ACE）1234•轨道磁头（车轮传感器）：•轨道磁头由两个物理偏移线圈装置Sk1和Sk2组成，它们安装在同一根轨道上。轨道外侧是两个Tx线圈，轨道内侧为两个Rx线圈，产生约为30kHz的不同频率的两种信号，在轨道附近形成电磁场。这些装置提供了两个时间偏移的感应电压，利用这些装置就可以在电子单元中确定是否通过轮轴以及轮轴的行驶方向。基于可靠性原因，磁头中除线圈外不存在其他电子部件。•车轮电子检测盒(EAK)：•电子单元E-Es30H为Tx磁头供电，检测并计算轮轴脉冲，监控磁头，进行自检并向ACE发送包含计数和监控信息的报文。计数、监控和报文生成功能由两个受计轴主机安全模块监控的独立微控制器执行。•室内计轴评估单元：•室内计轴评估单元通过评估室外计轴区段计入及计出的轴数来判断次区段是否空闲。•轨道配置•检测点位于轨道区段的两端。在轨道区段分界线上，需要有1个被两个区段共同使用的检测点。轨道区段的布置可以很复杂，可能的轨道区段配置情况如下所示：单区段（无道口和道岔）尽头线道岔复杂道岔布置道口一组区段一组道岔、一个道口和闭塞线路•复零程序•复零的目的是在开通期间或在出现干扰时清除计轴区段，干扰是指区段内无列车，但计轴器由于干扰显示占用。•计轴区段复零是一个安全作业程序，它必须在调度和维护人员规章制度中加以明确定义。AzLM系统提供四种复零方式，每个计轴区段可以采集复位接点任意配置两种方式进行复位，计轴主机并口板上复位钥匙也可配置复位方式：•本系统支持四种类型的复零方式，对于用串行口接至联锁的计轴，用来自联锁的不同命令进行复零，不要求ACE内部定义现场复零特殊数据；对于用并行接口接至联锁的计轴，复零方式在现场具体数据中定义。通过使用并行I/O板上的光耦输入和钥匙/按钮可以定义一个区段的不同复零方式；出于可靠性考虑，不允许对一个区段同时使用不同的复零程序。现场具体数据是否包括适当的登录条件，应该由调度和维修规则来作规定。（例外情况：在进行预复零的过程中可以使用无条件复零）。•无条件复零•执行复零前，调度员必须确保区段内无车。执行轨道区段复零前，一旦接收到复零命令，ACE检查无禁止复零的技术条件，例如持续故障等。用串行接口的计轴不提供无条件复零。•有条件复零•执行复零前，调度员必须确保区段内无车。执行轨道区段复零前，一旦接收到复零命令，ACE检查无禁止复零的技术条件，例如持续故障等。•当区段确实处于被占用状态时，只有在最后一个计数动作为离开区段的计数时，才能执行复零（有条件复零）。当区段处于“受干扰”状态，不用考虑最后一个计数动作就可以执行复零。进行这种检查，来减少调度员犯错误时的风险。•在并行I/O板上的光耦输入和钥匙/按钮，可在现场具体数据里被定义，来消除这种限制。•选项：•在现场具体数据内，可以确定在以下情况时限制是否应该一直被激活：•a)ACE启动（标准：编号）•b)区段受干扰（标准：编号）•预复零•执行轨道区段复零前，一旦接收到复零命令，ACE检查无禁止复零的技术条件，例如持续故障等。随后列车通过区段，ACE检查检测点的正确运行，只有当进入和离开该区段的轴数相同时，ACE才会清除区段。•选项：有条件预复零。当区段未受干扰但是被占用，仅当最后计数动作为出区段计数时，执行复零。•带确认的预复零•执行轨道区段复零前，一旦接收到复零命令，ACE检查无禁止复零的技术条件，例如持续故障等。随后列车通过区段，要求信号员确认列车正确通过区段。这意味着信号员必须确保列车已经完全出清该区段，随后向ACE发送一个确认命令。•ACE检查检测点的正确运行，如果能够正确计算进入和离开该区段的轴数，当接收到确认命令时，ACE将清除该区段。•选项：带确认和条件的预复零•当区段未受干扰但是被占用时，只有在最后一个计数动作为离开区段的计数时，才能执行复零（有条件复零）。•接线示意图•关于与微机监测系统接口•1，每个区段轨道继电器信息；•2，每个区段复零输入继电器信息；•3，每个区段收到复位命令的信息输出；•4，每个区段故障的信息输出。•关于诊断•AzLM计轴系统主机提供本地诊断的RS－232串行接口，还提供以太网口进行远程诊断，诊断方式采用问询－应答方式。•关于与联锁设备接口•与联锁设备接口采用继电器接口方式。每个区段设有一个区段轨道继电器。•计轴设备与联锁设备结合原理图如下：KZKFGJFWJGJ区段空闲输出区段空闲输出FWJFWJ12轨道继电器采集计算机联锁设备计轴复位输出114计轴复位输入计轴设备接口架接口架KZKF输入1正输入2正输入2负UE=20V...72IE=10mA安全输入1(通道1)安全输入1(通道1)安全输入2(通道2)安全输入2(通道2)输出1正输出1负输出2正输出2负非安全输出1非安全输出2输入1负GFIaGFIbGF/GBIIaGF/GBIIb轨道空闲(通道1)轨道空闲/占用(通道2)GFGB并口板外部信号•关于电缆配置说明•1．室内主机至室外各计轴点采用星型连接。•2．当室外计轴点距室内主机小于4.28km时，电源与通信通道合用，采用计轴电缆中通信四芯组(ф0.9)中的一组线对直线沟通。建议每个室外计轴点单用一根四芯ф0.9通信计轴电缆至室内。•3．当室外计轴点距离室内主机大于4.28km时，可采用2个方案解决：•3.1改变电缆线径•采用计轴电缆通信四芯组线径为ф1.4时，电源与通信通道合用，室外计轴点至室内主机的距离可达10.43km。•3.2室外计轴点的电源及通信线分设•电源线：•室外计轴点采用由室内的直流120V供电，允许最大电缆电阻为280欧。室外电子盒功耗为9W。以计轴电缆中信号四芯组（ф1.0）、环阻47欧为例：•供电芯线单去单回，室外计轴点距室内主机的距离不大于5.9公里•供电芯线二去二回，室外计轴点距室内主机的距离不大于11.9公里•供电芯线三去三回，室外计轴点距室内主机的距离不大于17.8公里•通信线：•室外计轴点至室内主机采用计轴电缆中通信四芯组（ф0.9）中的一组线对直接沟通，其传输距离不大于9.23公里。当传输距离大于9.23公里，采用有源增音设备可延长一倍距离。中继处所可根据需要设置。•4．站间分界点处计轴点，电源可由一端站提供，但是其通道必须与二端站分别连接。•5．电缆要求：采用经铁道部鉴定的低烟无卤阻燃综合屏蔽铝护套计轴电缆WDZ-GJZL23型。•可靠性指标：•所提供的计轴设备满足以下要求：•设备已达到EN50129的最高的安全完整性水平（SIL4）。•计轴设备的可靠性指标：•平均无差错计轴数≥1×109轴；•平均无故障工作时间MTBF=14.6年；•平均修复时间MTTR=0.5小时•所提供的计轴设备可满足本工程25年寿命周期要求。•列车进入区间时，设备表示占用，设备在任何故障状态下，均表示占用，满足“故障—安全”的原则；•设备能区分列车运行方向，适用列车各种正常作业；•设备能向维修子系统提供工作状态、故障信息等信息；•满足《计轴设备通用技术要求》TB2296-91以及中国铁道部针对计轴设备的有关技术标准和规定；•设备具有较强的抗雷电冲击能力，并符合铁道部颁发的《铁路信号设备雷电防护办法》的规定；•电磁兼容性能符合TB/T3073-2003《铁路信号电气设备电磁兼容性试验及其限值》的相关规定。•关于反应时间•1.占用反应时间：最小为220ms，最大为1000ms，平均为400ms；•2.出清反应时间：最小为420ms，最大为1200ms，平均为600ms；•关于电源屏供电•AzLM系统需要三种电源，由电源屏直接供出•1．直流120V电源10A给室外电子单元EAK供电；•2．直流60V电源10A给室内主机ACE供电；•3．直流24V电源5A给复零继电器，区间轨道继电器供电。•关于接地•1.室外每个计轴点的设备屏蔽地和防雷地可合用，接地电阻要求＜1Ω；•2.室内设备地与防雷地的接地电阻要求＜1Ω。•关于机柜•机柜尺寸为标准配置，2000（2200）mm/600mm/600mm，色号可根据具体要求进行定制。西门子•西门子AzS(M)350微机计轴系统，是一种新型微机计轴系统，它采用西门子SIMIC安全型微机为控制核心，配以完善的外围电路构成运算单元，每个运算单元可以直接连接多个（T型3个、M型4个、U型5个）先进的西门子ZP43E计轴点设备，同时具备检查多个（T型和M型2个、U型4个）轨道区段的能力，并且通过多个运算单元之间的有机组合来构成一个整体系统，用以检查不同规模的站场和区间轨道空闲或占用状态。•经过基于验证的SIMIS原理，采用2取2配置的故障-安全型计算机•西门子AzS(M)350U型微机计轴系统可用于检测轨道、道口和道岔区段的占用或空闲,适用于一或多轨道区段，该系统可处理列车速度达到400ｋm/h的信息。它采用西门子SIMIS微机系统，以保证车辆的安全运行。•AzS具有以下特点：•运算单元之间的数据传输是通过MODEM（调制解调器）和双芯电缆，或通过MODEM和光缆实现的。•一个运算单元可直接连接5个计轴点。•一个运算单元可给出4个区间的表示。•一个运算单元最多可传输24个闭塞信息。闭塞信息通过光电耦合器件输入，通过安全型继电器输出。运算单元之间的闭塞信息以电讯码形式传输。•AzS采用符合故障—安全的SIMIS微机系统，它适用于43、50、60kg/m等各种型号钢轨,可在电气化或非电气化区段使用,不受轨枕、道床电阻