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1、HHJZ-01型计轴系统目 录1概述-21.1系统简介-21.2研制背景-21.3设计原则-42基本工作原理-53系统结构-53.1 室外设备-83.1.1 车轴传感器-83.1.2 信息处理单元-133.2 室内设备-163.2.1 机械室设备-173.2.2 控制台设备-243.3 传输电缆-263.3.1 站内传输电缆-263.3.2 站间传输电缆-284 系统主要特点-285 主要技术参数-296 东双桥车站使用系统简介-301 概述1.1系统简介HHJZ-01型计轴系统（以下简称计轴系统）是用于检测轨道、道岔区段、道口以及区间线路的占用或空闲的确保行车安全的重要信号设备。计轴系统把微
2、处理器技术、通信技术、自动控制技术、冗余技术、传感器技术、防雷技术融为一体，通过安装在轨道、道岔区段、道口或区间线路上的车轴传感器，将信号调制后传送到室内，经微处理器的分析处理、存储、显示、输出，判断线路是否被占用。同时可以较好地解决轨道电路分路不良（俗称“压不死”）的问题，防止轨道绝缘破损的问题，确保行车安全；在处理“红光带”区段，提高传输效能方面，也是很有效的。1.2研制背景随着铁路现代化的发展和多次铁路大提速以来，列车速度在不断的增加，列车的运行时间也在不停的缩短，确保线路是否被占用是保证行车安全、高速运行的必要条件。列车在区间内运行的主要特点是：列车运行速度高，质量重，制动距离长，不能
3、避让。鉴于以上特点，为了确保列车在区间内的运行安全，列车由车站发车时，必须保证区间内没有列车，以免发生列车正面冲突或追尾事故。对于半自动闭塞区段，不具备区间检查功能，存在安全隐患。为了能够确保行车安全，提高运输效率，必须实现自动闭塞。采用计轴系统作为区间空闲状态的检查手段，并通过增加有关结合电路，即可实现自动站间闭塞系统，对保障行车安全、提高运输能力起到了重要的作用。特别是随着提速向半自动区段的延伸，增加计轴区间检查设备更为迫切。站内轨道电路有其特定的优点，但是也有本身无法克服的缺点。1、 不经常行车的区段，钢轨生锈；2、 码头，由于潮湿，钢轨也会生锈；3、 沙漠地带，风沙大，沙尘浮在钢轨表面
4、；4、 轨道区段跳线锈断；5、 轨道绝缘破损。站内轨道电路是信号联锁的重要组成部分，以上情况经常会造成轨道电路分路不良，分路不良区段占总区段数量的3%，成为当前安全生产的一个突出薄弱环节，由于轨道电路分路不良造成的事故给全路带来了重大损失和惨痛的教训。而计轴系统在钢轨表面生锈、污染的条件下，仍能安全可靠地检测列车。如果在相应区段安装计轴系统后，一旦区段有车占用，相应轨道继电器落下，就可以避免事故的发生。在铁路跨越式发展会议上，铁道部已明确将半自动闭塞提速区段和计轴系统相结合实现站间闭塞作为进一步提速的条件。并要求科研和设计部门针对站内分路不良轨道电路开展技术攻关，力争尽快突破。另外在隧道内部等
5、地方，由于潮湿等客观原因影响，道床电阻极低，现有的轨道电路不能正常工作，经常出现红光带，严重影响了行车效率。而计轴系统不受道床条件影响，可以彻底解决红光带问题。1.3设计原则系统设计在充分考虑其功能的可靠性、技术的先进性的基础上还充分考虑以下原则：a) 系统设计严格遵循铁道部自动站间闭塞技术条件。b) 保证不影响现有的轨道电路正常工作c) 保证不影响原有信号设备的正常工作。d) 系统要具有较高的可靠性和实用性。e) 系统电源部分要具有较高的可靠性。f) 系统应能满足轨道、道岔区段、道口以及区间线路的使用。g) 软、硬件设计保证大中小站、各种型号类钢轨、车轮兼容，便于系统扩充。h) 软、硬件部分
6、采用模块化、小型化，使系统应安装简单，方便维护。i) 具有抗电化干扰能力，在电化区段能正常工作。j) 具有抗恶劣环境能力，在站场的高温、低温、潮湿及列车通过时的强烈震动下均能可靠运行。k) 支持较远的通讯传输距离，能满足较大站场的要求。2 基本工作原理 在所监测的区段端口各设一个计轴点，利用计轴点来记录驶入和驶出所监测区段的列车轴数。为了准确地判断所监测区段内的车轴数，在每一个计轴点安装两对车轴传感器，不仅能计算经过计轴点的车轴数，而且能判断列车的运行方向。 列车经过所检测区段的计轴点，每当有一个车轮经过时，车轴传感器就产生一个相应的轴信号，信息处理单元对传感器所产生的轴信号进行处理，然后传入
7、到室内的CPU。 CPU通过处理信息处理单元传来的信息，结合运行方向记录轴数（增轴或减轴），不断地对区段的各个计轴点的轴数进行统计和比较，然后给出相应区段的占用或空闲状态。 对于区间，则两站之间的CPU通过MODEM通讯，不断地对区间的两端计轴点的轴数进行统计和比较，然后给出区间的占用或空闲状态。3 系统结构计轴系统可以分为室内设备、室外设备和传输电缆三大部分。室内部分方框图如图1所示，室外部分方框图如图2所示。4 图1 室内部分方框图 图2 室外部分方框图3.1 室外设备3.1.1车轴传感器 车轴传感器由两对安装在钢轨上的磁头传感器组成，每对磁头又包括一个发送磁头（T）和一个接收磁头（R）。
8、 车轴传感器采用电磁式有源探测方式，采用调幅和调相制相结合，具有很高的可靠性和良好的抗干扰性。当有车轮经过传感器时，将改变固定于钢轨两边的发射磁头（T）和接收磁头（R）之间磁场的幅度和相位。发射磁头（T）安装在钢轨外侧，接收磁头（R）安装在钢轨内侧。发射磁头（T）线圈产生的交变磁场穿过接收磁头（R），并在其中产生感应电压。将发射磁头（T）和接收磁头（R）的位置调整到合适的位置，当车轮边缘通过磁头时，接收磁头（R）内的电压翻转。具体过程如下：当车轮边缘距磁头中心线200mm以外时，发射磁头（T）的磁力线与接收磁头（R）中线圈绕组的截面以角相交，感应的交流电压相位与发送电压相同。如图3所示。当车轮
9、进入距磁头中心线200mm范围（作用区）以内时，发射磁头（T）的磁力线与接收磁头（R）中线圈绕组的截面几乎垂直，感应电压为零。如图4示。当车轮越过磁头时，发射磁头（T）的磁力线与接收磁头（R）中线圈绕组的截面以-角相交，感应的交流电压相位与发送电压相移180。如图5所示。为了能够鉴别列车运行的方向，在每一个检测点需要安装两对磁头传感器组成（T1、R1和T2、R2）。为了防止两对磁头之间相互影响，两对磁头分别采用不同的发送频率，另外为了与电力牵引装置所产生的电流的频率范围保持较大的差距，一对为41K Hz，另一对为37K Hz，并且所有金属部件采用绝缘管及绝缘垫板与钢轨绝缘。车轴传感器安装在区段
10、的各个端口，安装在钢轨绝缘节外侧，距离钢轨绝缘节约2米处。车轴传感器和信息处理单元之间通过屏蔽电缆进行连接，为了防止外界的破坏，电缆外部采用软胶管防护起来因为采用调幅和调相相结合的方式，要求发射磁头和接收磁头之间保持一定的角度和距离，安装孔尺寸如图6所示。 3.1.2 信息处理单元 信息处理单元连接车轴传感器和室内的CPU。它给发射磁头提供信号源，并将接收磁头接收到的信号处理后传送给室内的CPU。信息处理单元包含1个电源板、2个收发板、1个调制板和防雷单元。电源板将室内送来的交流电压经过防雷、隔离、降压、整流、滤波后供收发板和调制板工作，收发板用来给磁头提供发射和接收信号，由于高频信号传送距离
11、有限，调制板将接收磁头的高频信号转换为低频信号通过2芯线传送到室内。信息处理单元的额定电压为AC 110V，为了适应不同站场的距离，电源电压最高极限230V，最低极限65V，由室内冗余电源经过隔离后对每一个信息处理单元采用两芯供电，所有的信息处理单元供电可以并联使用。为了防止两对磁头之间的相互干扰，两个收发板连接到相应的发射、接收磁头，向发射磁头发送频率信号，并处理来自接收磁头的信息，两块收发板的谐振频率是不一样的，一块为发射频率为41K Hz10Hz，接收频宽为41K Hz60Hz；另一块为发射频率为37K Hz10Hz，接收频宽为37K Hz60Hz。发射频率由LC振荡器产生，发射电流和发
12、射电压是同相位的。在接收磁头上感应的电压，通过收发板上的相敏整流器整流，该相敏整流器采用发射部分的发射频率电压作为参考电，用以和感应电压比较相位。相敏整流器又称相敏放大器，广泛应用于工业检测中，是一个伺服放大器，其输出信号的极性和相位由输入信号和参考电压之间的相位关系而定。当发射电压和接收电压同相时，输出电压为正；异相时，输出电压为负；二者相位相差90时，输出为零。调制板把来自两块收发板的信号，分别作为6370Hz和5150Hz振荡器的开关，这两个信号共同送入与门，进而控制4030Hz振荡器，只有两者均在允许范围内的数值时，才能有输出，三个频率信号通过合成后，利用2根芯线送往室内。如图7所示。 图 7室外部分的波形变化示意图如图8所示。为了降低雷击的损害，室外电源和通道均采用了防雷。信息处理单元外壳必须接大地，接地电阻最好小于4欧姆。信息处理单元安装在钢轨旁的一个底座上，先在安装点做一个混凝土基础平台，并预
