城轨信号基础设备—计轴设备
城市轨道交通信号基础设备—计轴器
传感器
轨道区段
电缆盒 室外 室内
传输线路 计算机
计轴器工作原理图
传感器 电缆盒
计轴系统的工作原理
当车轮抵达计轴器A作业区，
计轴器A将车轴脉冲经电子连接
箱传给室内计算机主机系统，并
轮轴传感器（K1、K2） 计轴参考方向
钢 轨
枕 木
RR X1 X2
RR X1 X2
计 （轴 zp点301）TX1 电子连 TX2 接盒
室外设备 传输线路
TX2
电子连TX2
计轴点2 （zp30）
接盒
室内设备（运算器和继电器接口）
计轴器的系统组成
轨道磁头
计轴系统：是通过对车轮轮对的计数来判断区间的占用情况。利用高频磁头发射 磁场，当有列车通过时，列车轮对会切割磁力线，使接收端接收到的场强变小，从而 计算有多少组轮对通过计轴设备。
轨道磁头实物图
电子单元
电子单元有称电子连接盒。电子单元将室内提供的电源转化为单元模块所需的 电压，并向计轴器的发送磁头提供信号电压。为了给电子单元提供良好的工作环境， 应将电子单元安装在具有防尘、防潮、防电磁干扰的密闭安装盒（黄帽子）中。
电子单元实物图
密闭安装盒实物图
电子单元
电子连接盒：将室内提供的电源转换为电子电路所用电压，用电缆接一对TX/RX磁 头，分别向两个TX线圈发送调频电源；接收及处理来自相应RX线圈的信息，直接处理和 计算进、出车轮轮轴数，将模拟车轮脉冲转变为便于远距离传输的数字车轮脉冲，并将 计数和计轴数据送到室内的计轴核算器。
区段长度可达20km
铁路城轨计轴设备概述
铁路城轨计轴设备概述1. 引言铁路城轨计轴设备是现代铁路交通系统中的重要组成部分。
计轴设备的主要功能是实时监测和记录车轴的运行状态，以确保列车运行的安全性和稳定性。
本文将对铁路城轨计轴设备进行概述，包括计轴设备的类型、工作原理以及在铁路交通系统中的应用。
2. 计轴设备的类型计轴设备根据其工作原理和功能可分为以下几种类型：2.1 轴温检测设备轴温检测设备主要用于监测列车车轴的温度变化。
它通过安装在轨道侧面的传感器，实时测量车轴的表面温度，并将数据传输到中央控制系统。
这种设备可以帮助铁路工作人员监测车轴的温度变化，及时发现问题并采取相应的措施，以防止车轴过热引发事故。
2.2 轴重检测设备轴重检测设备用于测量列车车轴的重量。
它一般安装在轨道上方或轨道侧面，通过传感器测量车轴的压力，并将数据传输到中央控制系统进行分析和记录。
轴重检测设备可以帮助铁路工作人员了解列车车辆的荷载情况，及时调整列车的运行计划，以确保车轴的安全运行。
2.3 轴位检测设备轴位检测设备主要用于监测列车车轴的位置状态。
它安装在轨道上方或轨道侧面，通过传感器检测车轴的位置，并将数据传输到中央控制系统进行处理。
轴位检测设备可以帮助铁路工作人员监测车轴的位置变化，判断列车是否偏离轨道，并及时采取措施进行调整。
3. 计轴设备的工作原理计轴设备的工作原理主要基于传感器和数据传输技术。
根据不同的计轴设备类型，其工作原理略有不同：3.1 轴温检测设备的工作原理轴温检测设备通过安装在轨道侧面的感应器，实时监测车轴的温度变化。
感应器可以是红外线传感器或热电偶传感器，根据车轴表面的热辐射或热电偶效应来测量车轴的温度。
测量到的温度数据通过电缆或无线传输方式传输到中央控制系统进行处理和记录。
3.2 轴重检测设备的工作原理轴重检测设备通过安装在轨道上方或轨道侧面的压力传感器，实时测量列车车轴的重量。
当列车经过压力传感器时，传感器会感受到车轴的压力而产生相应的电信号。
铁道信号 第二章信号基础设备-计轴设备
一、传感器
敏感元件：能直接感受，获取被测量并能输出与被测 量有确定函数关系的非电量元件； 传感元件：不能直接感受被测量，而是将敏感元件输 出的非电量转换成电量输出； 信号调节和控制电路：把传感元件输出的电信号转换 成便于显示、记录、处理和控制的有用电信号电路。 1
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二、计轴设备 1、定义、作用： 计轴设备和轨道电路一样是用来检查区间是否有列 车或车辆的检查监督设备。 优点：工作不受道床、轨道状态和气候条件影响，而 且控制距离可达20km，区间无需装设钢轨绝缘等。 缺点：不能检查断轨，不能传输与行车有关的信息。 继电半自动闭塞列车完整到达及在区间有没有丢失 是靠人工确定的（值班员）但人总是会犯错误的，如果 装设了计轴设备，通过此设备可验证列车是否完整到达， 以设备作为保证，则可大大提高行车的安全性。
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列车进入区间，计轴器对轮轴进行计数， 列车进入区间，计轴器对轮轴进行计数，并发 出区间占用信息，列车全部通过车站计轴点时， 出区间占用信息，列车全部通过车站计轴点时，停 止计数， 止计数，并经传输线向对方车站发送本站所计车轴 数。 当列车到达接车站计轴点时， 当列车到达接车站计轴点时，由于列车是驶离 区间，计轴器进行减轴运算， 区间，计轴器进行减轴运算，同时接车站在列车全 部通过后，将所计轴数再传送给发车站。 部通过后，将所计轴数再传送给发车站。 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， 数进行比较运算，两站一致时，发出区间空闲信息 表示，这时微机控制闭塞设备自动复原， 表示，这时微机控制闭塞设备自动复原，否则区间 仍将处于占用状态。 仍将处于占用状态。
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2、组成： 在区间的两头各装有一套计轴设备，设备分室内、室 外两部分，两站间用一对通信传输线路联系。 （1）室外：传感器 T1、T2 发送磁头 R1、R2 接收磁头 电缆 通信传输线
城市轨道交通通信信号系统—信号设备
6.3.2 轨道电路
• 轨道电路是以轨道线路的两根钢轨作为导体，两端加以机械绝缘或是电气绝缘，并接上送 电和受电设备构成的电路。
6.3.3 计轴器
• 计轴器是用于完成计算车辆进出区段的轮轴数、监督列车占用轨道区段状况的一种技术设 备，它不受轨道线路、道床状况的影响。
6.3.4 查询应答器
查询应答器是采用电磁感应原理构成的 高速点式数据采集/传输设备，用于实现城 市轨道交通地面与列车间相互通信。
固定信号是将信号机固定在一个位置 上，用颜色的变化显示信号指示列车运行。
固定信号机设置原则： ① 城市轨道交通采用右行车制，地面 信号机设于列车运行方向的右侧，地下隧 道中的信号机一般装在隧道壁上； ② 特殊情况下，固定信号机可设于列 车运行方向的左侧或3.1 信号及其显示设备
6.3.2 轨道电路
轨道电路的安全可靠性直接影响行车安全和运输效率。 1、轨道电路的作用
①监督列车占用线路的情况，利用轨道电路可反映该段线路是 否空闲，为开放信号、建立进路或构成闭塞提供依据;
6.3.2 轨道电路
轨道电路的安全可靠性直接影响行车安全和运输效率。
1、轨道电路的作用
②传递列车信息，例如音频数字编码轨道电路中传送的行车信息， 为ATC 系统直接提供控制列车运行所需要的前行列车位置、运行 前方信号机状态和线路条件等有关信息，以决定本次列车运行的 目标速度，控制列车在当前运行速度下是否停车或减速。
6.3.1 信号及其显示设备
• 城市轨道交通列车在各自轨道上的行驶必须遵从一定的信号指挥。为了保证列车行驶安全， 提高运输效率，设有多种信号来指挥列车的行车作业。城市轨道交通的信号主要有固定信 号、车载信号、轨旁指示标志和手信号等。
固定信号
城市轨道交通计轴设备认识及维护
件。 ➢ 检查室外磁头是否有损坏。如有损坏，更换磁头。 ➢ 排除故障后，进行区段复零操作。
2.一个或几个计轴轨道继电器落下 故障查找：计轴系统的故障一般由信号员发现一个区段无车但是却
显示占用,并且不能复零。 ➢ 定位室外计轴点及室内相应的串口板、并口板 ➢ 确定是否是由磁头故障或者位置不合适引起的瞬时故障。 ➢ 确定是否是由于通信中断,检测点断电,或者检测点故障。 ➢ 检查室内相关串口板，并口板工作状态，如有故障，更换相应器
任务1 计轴设备基本组成
磁头
室外电子盒
室内主机
室外钢轨上安装两个磁头，其作用： 1、有效计轴，检查空闲、占用状态； 2、鉴别列车运行方向。
磁头部分名称
枕木 钢轨 发送磁头 接收磁头 磁头电缆 防护套管 托架
完整的磁头电缆
轨道磁头
No
黄帽子
Image
安装基座
室外电子单元
电子盒 支座
安装基座
ACE室内主机
件。 ➢ 检查室外计轴点模拟板、评估板工作状态，如有故障，更换相应器
件。 ➢ 检查室外磁头是否有损坏。如有损坏，更换磁头。 ➢ 排除故障后，进行区段复零操作。
三、故障维护工作注意事项
1、故障维护工作必须执行铁路运营的有关规章制度,以确保行车及人身 安全。
2、ACE主机电源板、CPU板不支持热插拔； 串口板、并口板以及室外计轴点EAK模拟板、评估板支持热插拔； ACE主机重启前至少断电30秒。
室外计轴点电源DC120V 轨道继电器电源DC24V
更换故障板卡
检查计轴主机的电 源板及CPU板指示
灯状态
定位室外计轴点及 室内相应的串口 板、并口板
信号设备介绍
信号设备的介绍一、轨道计轴器的组成计轴器由传感器、计数比较器等部分组成。
当车辆轴数的信息需要远距离传输时，计轴器还需采用传输设备。
1.传感器是计轴器的基础设备，其作用是将机车、车辆通过的车轴数转换成电脉冲信号。
早期使用的传感器一般是机械式，目前一般采用电磁式。
电磁式传感器由磁头、发送器、接收器三部分组成。
磁头有一个发送线圈和一个接收线圈分别装在钢轨的两侧。
发送器向磁头的发送线圈馈送较高频率的电流，使其周围产生交变磁场，并通过空气、钢轨、扣件等不同介质环链到磁头的接收线圈,感应出一交流电压。
车轴通过磁头时,车轮的屏蔽作用和轮缘的扩散作用，使环链到磁头的接收线圈的磁通量发生变化，并使感应电压显著降低。
接收器将这个变化的感应电压转换成车轴电脉冲信号。
2.计数比较器主要由计数器、鉴别器、比较器组成。
它将进出两个计轴点之间的车轴电脉冲信号进行计数和比较，以判断区间（或轨道区段）是否空闲。
3.传输设备主要由电信号发送器和电信号接收器组成。
多采用频率数码传输方式二、轨道计轴器的应用计轴器可应用于半自动闭塞和自动闭塞区段，也可用于铁路道口的防护、驼峰编组场的高轴阻检查、测速、判定钩车数等，还可在行车指挥自动化、列车运行自动化方面作为校正里程的依据。
三、计轴器的工作原理计轴设备利用轨道传感器、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者空闲。
其工作原理是：利用电磁感应的原理，当列车出发，车轮进入轨道传感器作用区时，微机开始计时，轮对经过传感器磁头时，计轴磁头可以探测到通过列车的轴数，向微机传送计轴脉冲，并经电子连接单元EAK单元向计轴运算器报告。
判定运行方向，确定对轴数十累加计数还是递减计数。
通常情况下，由2个计轴探头可以确定1个闭塞分区。
计轴探头沿线路安装在钢轨上，其位置也是闭塞分区的分界点。
计轴运算器是计轴的核心部件，收集器控制范围内的计轴探头发来的所有信息。
计轴运算器计算相邻2个计轴报告的轴数关系，就可以确定该闭塞分区是否空闲。
地铁信号基础第二章、 信号基础设备-信号机、转辙机和计轴器
第二章信号机、转辙机、计轴器第一节信号机信号机是用于指挥列车运行的信号设备，信号机显示为开放信号时允许列车通过进路，信号机显示为关闭信号时禁止列车进入进路。
开放信号是指室外信号机点亮绿灯(黄灯或白灯)，关闭信号是指室外信号机点亮红灯(蓝灯)。
一、色灯信号机色灯信号机以其灯光的颜色、数目和亮灯状态来表示信号。
现多采用透镜式色灯信号机，它采用透镜组来将光源发出的光线聚成平行光束，故称为透镜式。
它结构简单，安装方便，控制电路所需电缆芯线少，所以得到到广泛采用。
(一)、透镜式信号机的结构透镜式色灯信号机有高柱和矮型两种种类型，它们的区别主要在于高柱信号机的机构在信号机柱，而矮型信号机的机构安装在水泥基础上。
高柱透镜式色灯信号机如图21—6所示。
它由机往、机构、托架、梯子等部分组成。
用于安装机构和梯子。
机构的每个灯位配备有相应的透镜组和单独点亮的灯泡，给出信示。
托架用来将机构固定在机柱上，每一机构需上、下托架各一个。
作业。
图2－1－1 高柱透镜式色灯信号机图2－1－2 矮型透镜式色灯信号机图2－1－3 透镜式色灯信号机实物图图2－1－4 调车透镜式色灯信号机实物图(二)、透镜式信号机的机构机构的每个灯位由灯泡、灯座、透镜组、遮檐及背板等组成，如图图2－1－5所示。
图2－1－5透镜式色灯信号机构灯泡是色灯信号机的光源。
为保证信号显示的不间断，目前绝大多数信号机均采用直丝双丝铁路信号灯泡。
即当点亮的主灯丝断丝时，可改为副灯丝点亮。
灯座用来安放灯泡，采用定焦盘式灯座，在调整好透镜组焦点后固定灯座，更换灯泡时无需再调整。
透镜组装在镜架框上，由两块带棱的凸透镜组成，里面是有色带棱外凸透镜(可有红、黄、绿、蓝、月白、无色六种颜色)，外面是无色带棱内凸透镜。
之所以采用两块透镜组成光学系统，是利用光的折射和反射原理，将光源发出的光线集中射向所需要的方向，即增加该方向的光强。
这样，就能满足显示距离远且具有很好的方向性的要求。
第二章_信号基础设备——信号机、转辙机和计轴器
第三节 计轴器
3.室内光纤电路与故障安全计轴处理器 室内光纤电路与故障安全计轴处理器
该部分电络将计轴点送来的预处理过的信号, 该部分电络将计轴点送来的预处理过的信号 经光电转换 接收电路榆出适合于TTL电路的逻辑电平，经过相应的电 电路的逻辑电平， 接收电路榆出适合于 电路的逻辑电平 路处理后，送给故障安全计轴处理器计数、测速、 路处理后，送给故障安全计轴处理器计数、测速、故障监 测等控制。 测等控制。
传感器 T/R电 路 电
光纤发 光纤 光纤 接 送电 路 收电路
I/O 接口
FS 处理 器
第三节 计轴器
二、计轴器的部件 1.轮轴传感器 轮轴传感器 K1和K2两组磁头，每组磁头又由 个发 两组磁头， 和 两组磁头 每组磁头又由1个发 送磁头（ ） 个接收磁头（ 送磁头（TX）和1个接收磁头（RX）组 个接收磁头 ） 成。发送磁头的信号来自电子连接盒的发 送接收板。在接受磁头中感应出交流信号。 送接收板。在接受磁头中感应出交流信号。 该信号送到电子连接盒的发送接收板， 该信号送到电子连接盒的发送接收板，输 出一相应的直流电压。 出一相应的直流电压。
第三节 计轴器
三、计轴器的基本工作原理 计轴设备利用轨道传感器、 计轴设备利用轨道传感器、计数器来记录和比较 驶入和驶出轨道区段的轴数。 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，其工作原理是：当列车出发， 的占用或空闲，其工作原理是：当列车出发，车 轮进入轨道传感器作用区时，微机开始计轴， 轮进入轨道传感器作用区时，微机开始计轴，轮 对经过传感器磁头时，向微机传送轴脉冲， 对经过传感器磁头时，向微机传送轴脉冲，微机 开始计数，判定运行方向， 开始计数，判定运行方向，确定对轴数是累加计 数还是低贱计数。系统规定， 数还是低贱计数。系统规定，饭进入防护区段的 轮轴数进行加轴运算， 轮轴数进行加轴运算，凡是离去防护区段的轮轴 进行递减运算。 进行递减运算。
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计轴系统
(1)安全计算机模块
计算机模块是一个2取2安全计 算机系统，每个主机可处理计算32个轨 道区段的计轴数据。双CPU接收来自计 轴点的带有计轴信息的报文，对同一区 段的两个计轴点的轮轴信息进行比较处 理，根据计轴数量是否一致来确定区段 的占用或空闲状态。计算机模块面板如 图6所示。 图6 计算机模块面板
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计轴系统
(4)并行I/O模块
安全CPU对区段状态的报文信息 经过逻辑运算及判断比较后，将区段占 用信息通过并行I/O预处理器模块从安全 模块输出，它同样使用CAN总线传输。并 行I/O模块面板如模块面板
计轴系统
表
LED灯 位
1 2 3 4 4 5 通 道 通道1、2 通道1、2 通道1、2 通道1 通道2 通道1
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I/O模块面板状态指示灯释义
颜 色 绿 绿 绿 黄 黄 黄 含 义 外部输入1激活，定义预复零 外部输入2激活，未定义 输出区段状态：空闲（绿灯亮），轨道继电器吸 起；占用/受扰（绿灯灭）轨道继电器落下 输出左灯：非安全输出1激活，定义为技术故障 输出右灯：非安全输出2激活，未定义 输出左灯：非安全输出3激活，具有预复零能力， 黄灯预复位有效 灭灯预复位无效 输出右灯：非安全输出4激活，具有直接复零能 力，黄灯直接复位有效 灭灯直接复位无效 绿闪：轮询通道1、2，进行通信检测
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计轴系统
(2) 电源模块
每个CPU通道都有自己的DC/DC转 换器，它向设备提供5V和12V电源。电 源模块面板如图7所示。电源模块面板有 3个工作状态指示灯，分别是LED IN、 LED OUT1和LED OUT2，LED IN为输入电 压指示灯，正常情况下亮绿色；LED OUT1和LED OUT2为输出指示灯，正常情 况下亮绿色。 图7 电源模块面板
（a）
（b）
（c）
图3 车轮与磁头磁力线分布关系
计轴系统
（2）电子单元（EAK）
包括核算器板和模拟板， 用来处理计算进出轨道区 间的轮轴数，将模拟车轮 信息转换成数字车轮脉冲， 并将计数脉冲送到室内计 轴评估器（ACE）。将模 拟车轮信息转换成数字车 轮脉冲如图4所示。
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图4 EAK内部连接背板图
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计轴系统
(3)串行I/O模块
轨旁设备发出的数据由串行I/O 模块接收，并通过预处理器对来自EAK的 数据进行处理转换成报文信息传送给安 全CPU模块。预处理器与安全CPU模块之 间的接口使用现场CAN总线。室内主机与 检测点设备之间采用容错的ISDN通信方 式。串行I/O模块面板如图8所示。 图8 串行I/O模块面板
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通道1、2 通道1、2
黄 绿
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图2 AzLM系统轨道磁头
计轴系统
工作原理：
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图3中Tx为发送磁头，Rx为接收磁头。当车轮距Tx/Rx中心线200mm以 外时，其感应电势最大，且相位与发送电压同相，如图4.44（a）所示。 当车轮进入距Tx/Rx中心线200mm范围以内时，接收线圈中的感应电 势为零，如图4.44（b）所示。 当车轮压在磁头的中心线上时，接收线圈中的感应电势达到负的最大 值，其相位与发送电压相反，如图4.44（c）所示。
计轴系统
2.室内设备-计轴评估器ACE
室内设备计轴评估器ACE（Axle Counter Evaluator）的主要作用是判 定区段占用状况，向联锁设备发送区段占用或空闲的信息，以及发送 诊断信息。由安全计算机模块、串行I/O口、并行I/O口组成，ACE面 板如图5所示。
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图5 计轴评估器ACE面板图
计轴系统
计轴系统 一、计轴设备的组成
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计轴设备包括室外部分及室内部分，室外部分包括轨道传感器（磁头）、
电子单元；室内部分包括信号处理电路及计数处理电路，如图1所示。
图1 AzLM计轴系统组成
计轴系统 1.室外轨旁设备
•轨道磁头
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安装在轨道上的双磁头SK30，电磁式有源传感器，是车轮轮对探 测点，也是轨道区段的分界点，用于采集车轴信息和判定列车运行 方向。
•电子单元EAK
电子单元EAK又称电子盒，安装在轨旁密闭安装盒（黄帽子）内， 通过四根电缆分别与两套轨道磁头相连，分别向发送磁头发送信号、 接收及处理来自接收磁头的信息、监控磁头、进行自检并向ACE发 送包含轴数和监控信息的报文 。
计轴系统
（1） 轨道磁头
组成：轨道磁头包括发送磁头和接收磁头，磁头由2套物理上分离 的线圈组Sk1和Sk2构成，安装在同一根钢轨上。发送磁头安装在 钢轨外侧，接收磁头安装在钢轨内侧，如图2所示。