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页眉值得一读第四章JZ1型微机计轴设备及其应用第一节研制过程及运用情况在我国现有的5万多公里铁路线中，约80％是单线铁路。在这些单线铁路线上，绝大多数采用半自动闭塞行车。由于半自动闭塞没有区间轨道检查设备，列车的完整到达全凭人工确认，因而它的安全度还不高，同事也阻碍了运能的进一步提高。为此，开发轨道检查监督设备便成为一个重要可研课题。计轴器作为一种区间轨道检查设备不仅能自动检查区间占用与空闲，而且还具有许多优点，例如：其工作状态不受道床、轨道状况、线路状况的影响；防护区段长度可达到20km；区间无需加装轨道绝缘和绝缘轨距杆；安装方便、维护工作量；易于扩展系统功能；设备可靠等等。因此，它能为提高单线铁路的行车安全和通过能力，发展单线自动闭塞（包括大区间的和有闭塞分区的）及调度集中创造条件。为此，通号公司于1984年立项，开发研制微机计轴设备，并确定由原西安信号工厂科研所（现西安器材研究所）承担，主要研究人员王永生、高艺、薛云仙等。在研制过程中，吸取了该所过去用分立元件和小规模集成器件研制的计轴器的经验，并吸收了西德SEL公司的AZL70型计轴器的设计思想，结合我国情况设计了JZ1型微机计轴器，并于1986年申请了专利。1987年用国产工业控制机研制的第一台JZ1型微机计轴设备样机安装于宝成线的杨家湾－观音山区间进行现场试验。经过改进，于1988年1月将该套设备正式接入半自动闭塞设备上进行运营考验。同年5月由通号公司和郑州铁路局对JZ1型计轴设备和2CC型传感器联合进行了鉴定。根据鉴定意见改进提高后，设计成计轴专用的微机，构成新的JZl型微机计轴器。1989年先后安装在宝鸡一秦岭区段5个区间，并接入半自动闭塞设备上试用。试用中设备工作稳定，计数正确，性能达到了原定的技术要求。以后，由资中通信工厂试生产，将宝鸡—凤州间10个站9个区间补齐。1990年8月通过了部级鉴定。1990年在广元一马角坝间，5个不加中间信号点的计轴闭塞（即大区间自动闭塞)页眉值得一读区段，也使用了该计轴设备。第二节设备概况一、系统组成整个系统分室外设备和室内设备，其组成框图如图2-4-1。室内设备主要有微机计轴箱、交流净化稳压电源、轨道占用继电器和防雷单元组合。微机计轴箱是用Z80系列芯片构成的专用微型计算机，其箱内插有主机板、通道板、传感器板、自启动板、开关电源等。机箱面板上设有电源监测表头、微型打印机、数字显示窗、工作显示灯及工作特性测试孔。各印制板用母线板连接，印制板和母线板间选用线簧结构形式的插头插座进行插接连接。室内设备的安装有两种方式，一种是将上下行两台微机计轴箱、轨道占用继电器和防雷单元组合、交流净化稳压电源及电缆连接端子组合集中安装在一个机柜中。这样，产品由工厂运至现场只需将外电缆和结合条件线引入柜内零层端子即可，易于施工，适用于没有足够页眉值得一读空闲组合位置的车站。另一种是托盘式，将室内设备的三部分利用托盘安装在组合架上，这样安装灵活，便于因地制宜。室外设备主要有传感器接收与发送磁头、电缆连接盒、室内外连接电缆等构成的计轴点。电缆采用对绞(或星绞)式音频信号电缆。传感器磁头安装在钢轨轨条上，发送磁头(1T、2T）置于轨条外侧，接收磁头（1R、2R）置于轨条内侧。在每个计轴点（即防护区段的每个端点)的两根钢轨上各安装一套传感器的发送和接收磁头，两套磁头的中心相距170一200mm。这种交错安装方式用于鉴别列车运行方向。为了正确反映区间占用和出清情况，在作为站间区间检查时，计轴点应置于进站信号机内3～5米处〔距绝缘节约6～7根枕木，以防震动过大)。整个传感器为有源传感器，包括发送电路、接收电路及磁头三部分。其发送和接收电路在室内微机计轴箱内。二、系统工作原理由室内微机箱经连接电缆向发送磁头馈送20～30V左右的5000Hz等幅信号。发送磁头产生相应的交变磁通，经过电磁耦合与接收磁头交链，在接收磁头中感应出数百毫伏的同频交流信号，该信号经电缆回送到室内微机计轴箱。在没有列车轮对通过磁头时.接收信号大小不变。当列车轮对进入传感器的作用区时，传感器接收磁头中的信号幅值(或相位)产生变化。这个变化的信号送回室内微机箱，经过处理产生与每一通过轮对相对应的计轴脉冲，然后进行鉴向计数。运行方向不同，轮对通过两个传感器的先后不同，由微机鉴别后，确定对轴数进行累加计数还是递减计数。本系统规定;凡进入防护区段的轮轴数进行加轴运算，凡离去防护区段的轮轴数进行递减运算。列车进入区间，计轴器对轮轴进行计数，并使区间占用继电器QZJ落下。列车全部通过发车站计轴点后，微机对所计的轴数进行编码处理，经通道板及通道外线将出发轮轴数传送至接车站。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。页眉值得一读同样接车站在列车全部通过后又将所计的轴数传送给发车站。然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，并分别控制各自的区间占用继电器，仅当两站的微机计轴器运算结果都得出区间轴数为零时，两端的区间占用继电器QZJ才能同时吸起，从而给出该区间空闲的表示，否则区间仍处于占用状态。三、主要技术特征（1）JZl型微机计轴设备不需借肋于闭塞设备、电气集中的任何条件，也无需借助任何轨道电路条件即可完成对防护区段的占用和出清检查。并且对于区间折返作业，如补机推送中途折返、区间救援、跟踪调车等均无需任何其它设备条件即能完成区间占用与完整出清的检查。并保证在发生任何故障时，均不会导致错误的输出，即不给出防护区段空闲的信号。（2）传感器具备下列主要性能：1)适用于铁路不同类型的钢轨，并不受列车运行方向的限制。2)适应电气化和非电化区段，列车速度为0～l60km/h车轮直径≥470mm.轴距≥900mm;3)在车轮允许磨损及轨头容许误差范围内均能可靠工作;4)轮径为470mm.其信号变化50%时，最小作用距离能保证≥200mm.在传感器中心点变化率≥70%。（3）传感器磁头和室内设备的连接传输线，使用二组四芯扭绞屏蔽电缆时，其传输距离不同缆为≤6km同缆为≤2Km。（4）设备具有鉴别列车运行方向的功能，在同一个计轴点上前进和后退的轮对应能正确计数。（5）设有计数监督电路，用以监视输入端供给的所有计入或计出脉冲是否被接收，解锁信号是否是在轮对正确计入或计出后才给出的。页眉值得一读（6）有定期监视的功能。能监视传感器、传输线路和元器件及电源是否处于正确的工作状态。任何故障均将导致区间占用状态。一旦发生故障，能把故障的性质显示和记录下来，以便于维修。故障排除后，能保持自动恢复的功能。（7）区间占用和空闲情况，轮轴计数结果，均能在计数器上或操纵台的表示盘上显示出来。（8）设有复零故障按钮。故障恢复后，值班员在确认区间空闲情况下，可使设备复原。（9）站间传输距离不大于20km，站间信息传输采用架空线或通信电缆，外线电平满足通信设备技术标准。当与半自动闭塞共线传输时，能保证互不干扰，正常工作。（10）设有能满足《铁路信号设备雷电防护暂行办法》所要求的防雷措施。（11）供电电源是不间断的，电压在%5%10220V范围内波动时，能保证稳定工作。（12）计轴容量为1024轴。（l3）平均无差错计数为1×610。第三节各主要单元构成原理及系统软件流程一、专用微机的组成及系统工作程序流程JZl型微机计轴设备用的是由Z80系列芯片组成的专用单板机，其电路框图如图2-4-2。专用机设有三片2716EPROM存储器芯片提供6K字节的程序存储区，用于固化系统工作程序。还有一片随机存储器芯片6116提供2K字节存储区，存放程序运行过程中的中间参数、变量及标志等。系统中配有可编程接口芯片PIO、CTC和通用I/O芯片244、373等，用于开关量的输入输出，连接打印机、显示器及其它外设。CTC用于为传感器及通道传输提供所需频率的信号源及各种定时和具有秒、分、时读数的时钟，记录行车时间和故障发生时间。模数转换器芯片ADC用于将传感器接收和信号经整流后的模拟量转换为数字量，供给CPU进行判断、运算、计轴。系统组成小而紧凑，功能强，各印刷电路板及外设间连线页眉值得一读少.有利于抗干扰和维修，适合用于工业控制。系统程序采用模块化结构，按功能分为车站计数模块、通道接收与发送模块、QZJ继电器控制模块、自检程序模块、通用子程序库等，由主程序联接构成系统程序。系统程序的简要流程如图2-4-3。页眉值得一读二、传感器构成原理JZl型微机计轴设备采用电磁式有源传感器、它由2CC型磁头、发送、接收三部分组成。其电路框图如图2-4-4。每套2CC型磁头包含发送与接收两个磁头。发送磁头的信号来自室内微机计轴箱的传感器板，其信源由可编程芯片CTC产生，然后由传感器板发送电部分频、整形、功率放大，再经防雷单元隔离，由发送外线送给计轴点的两个发送磁头。由于电磁感应作用，在接收磁头中能感应出数百毫伏的同频交流信号。该信号送到室内传感器板的接收电路.经滤波、选放、整流后，输出一相应的直流电压。发送磁头和接收磁头均由绕在铁氧体磁芯上的线圈和一并联电容组成，均谐振于5kHz，利用其选择性来抗牵引电流谐波干扰及其它信号干扰。槽路包封在坚固的玻璃钢壳体内，里边填充防潮抗震粘结剂，具有较好的防潮和抗震性能。发送线圈和接收线圈的参数设计、磁芯的位置及钢轨的几何形状，如图2-4-5所示，使得发页眉值得一读送线圈S所产生的磁通环绕过钢轨后形成两个磁通1、2，它们以不同的路径相反的方向穿过接收线圈E。由于磁场的不均匀性，两条磁路的磁阻差很大，在无轮对通过传感器时，1高于2，此时在接收线圈内感应出一个基本恒定的交流电压。当有轮对通过传感器时，由于轮对的屏蔽等作用、磁场形态被改变，1减少，而2增大。在它们〔相互抵消一部分)共同作用下接收线圈中感应出的电压比无轮对通过时大大减小。当轮对处于磁头几何中心位置时，接收磁头中感应电压的幅度，下降到无轮对时的30%一20%。从轮对进入磁头作用区接收电压幅度下降到预定门限以下，到轮对离开磁头作用区接收信号又回到预定门限以上时、产生一个相应的轴脉冲。由于两轨条上的磁头是交错设置的.两磁头产生的轴脉冲在时间上先后不同。两脉冲组合后形成乳有5种状态的计轴脉冲对，根据两脉冲的组合时序可确定列车运行方向，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见图2-4-6。轴脉冲形成后，计轴过程完全由软件完成。运行着的程序以查询方式和中断方式探测到有轴脉冲形成时，先经过抗干扰程序处理，区分该脉冲是轴脉冲还是干扰脉冲。确认为轴脉冲后，对具有5状态的组合脉冲分两路处理：一路由硬件形成组合方波序列进行5状态的查对、记忆;另一路将整流后的模拟电压进行A/D变换，用数字量进行5状态的查对、记忆。在进行两种处理的同时，还进行互补照查，页眉值得一读当程序查到一个兖整的5状态组合脉冲信号后，随即进行计数。当查出的组合脉冲状态时序为00、01、11、10、00时加一轴，当查出的组合脉冲状态时序为00、10、11、01、00时减一轴。程序设计保证了列车的每一个轮对在磁头上行进时，不漏轴也不多计轴。三、通道传输单元本单元由发送电路、接收电路、收发控制电路及滤波器等组成。其电路框图如图2-4-7。发送电路在软件控制下，将经过编码的轴数数据，按规定速率以FSK方式发送给对方。即将二进制的每一位.先判断是“0”还是“1”，“0”用频率为1f的信号传送，“1”用频率为2f的信号传送。接收电路将对方发送来的数据信号进行隔离后解调出来，在软件控制下进行串并转换还原，以便进行校验和运算。收发控制电路将外线接向发送电路或者转接到接收电路。这样可共用对外线分别完成发送和接收。通道传输采用异步通信方式，即每组数据字符包括起始位、数据位、奇偶校验位、终止位，在字符串前还加有导引位。字节传送时，先送低位，后透高位。数据位包含有4个字节，以便接收后进行比较。数据传送速度为100baud，根据需要可以提高。通道信息交换采用差错可控的应答方式，即ARQ方式。它要求发送端在发完一组数据后，立即转为接收对方的页眉值得一读问答数据，收到后经过校验核对，发送数