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2020/4/111第三节信号基础设备——计轴器、应答器[知识要点]1.掌握计轴器的工作原理、工作过程及对列车运行方向的判定过程。2.了解计轴系统的部件与系统组成，掌握计轴器的安装。3.熟悉计轴系统的使用、维护与调试4.掌握应答器的原理5.掌握有源应答器与无源应答器的区别一、计轴器工作原理计轴器是用以检测列车通过轨道上某一点（计轴点）的车轴数、检查两个计轴点之间或轨道区段内的空闲情况；或可判定列车通过计轴点的位置，自动校正列车行驶里程等的设备。1.计轴系统的基本原理计轴系统的基本原理如图3－1所示。图3-1计轴基本原理图如图3-1所示，在每个计轴点的轨旁架设有计轴器传感器，也就是通常所说的磁头（为了判别列车的运行方向，每个点的传感器配有两套磁头）。当列车驶入该轨道区段，列车车轮抵达计轴器（传感器）A的作用区域，传感器A将车轴脉冲，经电子连接箱传送给室内计算机主机系统，由主机系统计算车轴数量，并根据两套磁头的作用时机，判明列车的运行方向；一、计轴器工作原理•同样，当列车车轮抵达计轴器（传感器）B的作用区域，传感器B将车轴脉冲，经电子连接箱传送给室内计算机主机系统，由主机系统确定对轴数是累加计数还是递减计数。依据该轨道区段驶入点和驶出点所记录轴数的比较结果，确定该区段的占用或空闲状态，输出控制信息使该区段的轨道继电器吸起。2020/4/114一、计轴器工作原理•计轴系统与轨道电路相比，具有以下优点：•1.具有高可靠性，每年0.1%的故障率；•2.由于计轴系统具有一定独立性，所以大大降低了维护成本3.设备简单，易于维修；•4.易于根据实际情况改变计轴设备布局；•5.传输距离远，在没有分支的情况下，最长可传送20公里；•6.通过串行输出口将信息传输给计算机联锁部分和信号机；一、计轴器工作原理•计轴系统与轨道电路相比，具有以下缺点：•1.设备需要大量的资金投入；•2.不具备轨道断裂检测功能；•3.由于维修车轮对的非标准化，计轴设备将无法可靠地检测到维修车；•4.设备维修后需要重新复位。一、计轴器工作原理2.计轴器的工作过程（1）计轴磁头计轴器实际上是电磁式有源传感器，利用线圈互感原理，当列车车轮通过计测点时，发生的磁通变化，而得到轮轴信号。车轮传感器的每套磁头包括发送（Tx）和接收（Rx）两个磁头。（2）磁场变化车轮发送线圈Tx和接收线圈Rx产生的磁通环绕过钢轨后，分别形成上、下两个磁通Φ1、Φ2，他们以不同的路径、相反的方向穿过接收线圈E。一、计轴器工作原理图3-3表示计轴磁头的磁场变化过程：在无车轮经过车轮传感器时，此时磁通Φ1远大于Φ2，在接收线圈内感应出一定的交流电压信号，其相位与发送电压相位相同；当车轮经过计轴器传感器，由于车轮的屏蔽作用，整个磁通桥路发生变化，此时Φ1减小、Φ2增大，在接收线圈内感应的交流电压相位与发送电压相位相反。该相位变化经车轮电子检测器电路处理后，即形成了的轴脉冲。图3-3车轮对磁场的影响一、计轴器工作原理发射线圈接收线圈轨枕无轮轴22轮轴发射线圈接收线圈轨枕有轮轴2211111,2=场方向图（示例）有轮轴和无轮轴时发送器交变场的改变。一、计轴器工作原理（3）轴脉冲编码为了判明列车行进方向，每个计轴器传感器必须由两套磁头构成。当列车先后经过两组磁头时，每组磁头分别会产生一组轴脉冲，并且产生的轴脉冲在时间上也有先后顺序，通过此时间差可以反应列车的运行方向。一、计轴器工作原理二、设备组成与使用二、设备组成与使用1.电子单元EAK轨旁的密闭安装盒——电子单元EAK箱，EAK的功能是将室内提供的电源转化为各单板所需电压，向车轮传感器发送磁头提供信号电压，并将车轮传感器接收磁头中感应的信号电压送回盒内，转换成便于远距离传输的数字信号（FSK），送往车站信号机械室计轴主机进行计轴。2.计轴评估器ACE计轴评估器(ACE)安装在室内的计轴机笼内，ACE接收并处理来自EAK的数据，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，以及与诊断计算机连接并发送诊断信息。3.ACE巡检（1）计轴复位操作计轴预复位成功的判断黄灯一个都不亮，说明此并口板所对应的轨道区段的受扰已被预复位清零，需要列车清扫计轴复位按住灰色小按钮，顺时针旋转钥匙保持2～3秒即可（复位后观察灯位显示，依据上述计轴复位成功的判断，进行确认是否复位成功），如果上述操作无效可卸下这块并口板再插上等灯位亮起后，重估上述步骤。二、设备组成与使用3.ACE巡检（2）计算机奔腾板工作状态•图3-8计算机奔腾板旋转指示灯必须同步，指示计轴器系统处于正常工作状态。•启动时，数字显示器先点亮一小段时间，然后有大约2.5min的灭灯时间，之后出现“－”，系统开始正常工作。正常工作时“－”不断旋转。•系统故障时，计轴应用程序停止，诊断仍可用，变为X显示；计轴应用程序和诊断均停止，“－”停在当前位置。•计算机模块面板上有一个以太网接口和一个串行接口，进行ACE和所连接检测点的诊断。串行接口的通信是通过手提式PC，使用特殊诊断软件来完成的。以太网接口被预留给远程诊断。二、设备组成与使用图3-8ACE计算机奔腾板旋转指示灯必须同步二、设备组成与使用联锁区域内计轴器的连接示意图联锁区域间计轴设备连接示意图三、计轴器在城轨系统的使用(1)联锁进路与计轴器联锁进路会使用计轴设备来检测无通信列车以及处理正确的联锁进路。为达到进路联锁功能，系统将综合计轴设备和列车的定位信息绑定以监测计轴设备的状态。(2)进入/退出ATC区域与计轴区段列车通过转换区（TZ）进入或退出ATC区域。TZ是连接ATC区域和非ATC区域（即停车场、车辆段）的轨道区域。转换区是一个叠加的计轴区段，包括1个ATC进入信号机、1个TZ信号机、1个ATC退出信号机和1个退出信号。(3)转换锁闭与计轴区段通过联锁，PMI将执行转换锁闭。在后备模式下，PMI接受“取消转换锁闭”命令。如果转换锁闭激活且相应的计轴区段故障，则需要使用“轨道/区段/取消转换锁闭”命令来人工取消转换锁闭。取消转换锁闭是需要2个操作步骤，先需要初始化，随后需要进行确认。(4)列车折返与计轴区段为了允许列车折返，可能需要移动受扰计轴区段的道岔。在CBTC模式下，如果由于计轴区段故障而锁闭道岔的话，调度员可以临时不激活过岔锁闭。在发出取消过岔锁闭命令前，CCO（控制中心调度员）必须确保无列车接近或在岔区。在下述情况中，系统接受取消过岔锁闭的命令。三、计轴器在城轨系统的使用(5)通信列车降级使用与计轴区段当VOBC(车载控制器)失去位置时，VOBC将终止于MAU（移动授权单元）的通信。ATO（列车自动驾驶）、ATPM（列车自动防护人工模式）和WSP（轨旁信号保护）模式的列车施加EB，列车不再以上述的任一模式运行。ATS转换列车为非通信列车，并基于计轴区段的占用来追踪列车。(6)线路/区段/复位与计轴区段计轴区段可以是占用的，出清的或者是受扰的。当一个区段是受扰时，调度可以复位区段，为线路清扫做准备。只有受扰的区段能用这个命令复位。占用和出清的区段不能复位。三、计轴器在城轨系统的使用应答器是一种可以发送数据报文的高速数据传输设备，分为有源应答器和无源应答器两种。地面应答器可以单个设置，也可以按编组形式设置，组内每个应答器均发送一组报文，所有报文综合定义了该应答器组所代表的信息含义。四、应答器工作原理及其应用车载查询器天线接收与校验模块机车地面应答器地面应答器地面设备作用•应答器向车载设备发送点式信息。•（1）无源应答器发送固定信息：•—线路速度、坡度、轨道电路参数、信号点类型等•（2）有源应答器发送实时变化的以及固定的信息：•—临时限速、进路坡度、轨道电路参数、信号点类型等。应答器地面设备主要特性•点式传输设备（地—车）•适应列车速度：200km/h以上•通用性（符合欧洲标准）•安全传输•精度高(精度为1米或更高)•信息传输速率:564.48kbit/s•LEU传输距离：3.5km应答器车载设备功能•应答器车载设备包括：车载天线、解码器、载频发生器与功率放大器。•车载天线是双工收发天线，BTM模块功能:(1)发送地面应答器需要的能量。(2)接收来自地面应答器的信息。(3)分析接收到的数据流，找出完整的报文。(4)形成处理好的无错码报文。(5)确定定位参考点。(6)循环测试车对地发送通道（包括天线）的有效性。应答器工作原理及其应用无源应答器无源应答器没有外接电源供电，平时处于静止休眠状态；当列车经过无源应答器上方时，地面应答器接收到车载天线传递的载频能量，获得电能量使地面应答器中的信号发生器工作。这种应答器包含的信息可以使公里标、线路坡度、限速等各种数据信息。应答器工作原理及其应用有源应答器有源应答器通过电缆与地面电子单元（LEU）连接，可实时发送LEU传送的数据报文。当列车经过有源应答器上方时，有源应答器接收到车载天线发射的电磁能量后，将其转换成电能，使地面应答器中发射电路工作，将LEU传输给有源应答器的数据循环实时发送出去。直至电能消失（即车载天线已经离去）。平常处于休眠状态。当列车上的查询器通过地面应答器时，应答器被查询器瞬态功率激活进入工作状态，并向查询器连续发送存储于应答器中的行车数据。应答器工作原理及其应用地面电子单元（简称LEU）是一种数据采集与处理单元，根据外界变化的条件，选择存储在LEU中的其中一条报文传送给地面有源应答器进行发送，或将外部发送的应答器报文直接向有源应答器传送。应答器工作原理及其应用应答器工作原理及其应用•应答器的设置和分类•应答器的布置应该在保证行车安全和行车效率的前提下满足数据的完整性和冗余覆盖。•在CBTC系统中应答器也称信标，按照设置的位置和功能不同可分为进路信标和信号信标•无源应答器与外界无物理连接——向列车传送固定信息•有源应答器通过电缆与LEU连接——向列车传送实时可变信息应答器工作原理及其应用应答器工作原理及其应用每个应答器中的用户信息包是根据实际的需要，由1个或几个不同的信息模块组合而成。（1）应答器链路信息包（2）线路坡度信息包（3）线路速度信息包（4）级间切换信息包（5）用户数据包（6）特殊区段信息包（7）调车危险信息包（8）轨道区段信息包（9）临时限速信息包（10）区间反向运行信息包（11）大号码道岔信息包