基于單側計軸傳感器的軌道電路不良處理方法

史 坤

（天津市地下鐵道運營有限公司，天津 300000）

1 概述

軌道電路主要負責監測軌道是否被占用，當因種種原因導致軌道電路回路受擾，繼電器無法正常閉合，會造成軌道電路分路不良，從而引發安全事故。本文針對傳統軌道電路分路不良提出一種基于單側計軸設備的監測方法，大大提高了監測列車占用軌道情況的安全性。

1.1 軌道占用檢查的方法

目前軌道區段占用檢查設備有 2 種：

（1）軌道電路：用車軸作為導體來短路帶電的軌道，發出該段線路上有車輛占用的信號。如果某一軌道電路發生故障或軌道電路分路不良，將導致列車運行情況不明，造成安全隱患。

（2）計軸設備：在指定區段的入口和出口處各安裝一套計軸器，當入口記錄的車輛軸數（輪對數）和出口記錄的車軸數不相等時，表明該區段有車輛占用；當車軸數相等時，表明該區段空閑。

1.2 軌道電路分路不良的產生原因與危害

傳統的軌道電路故障。

（1）鋼軌或者輪對表面銹蝕：出現軌道電路故障由于銹蝕或者銹渣所引起的事件在軌道行業占比尤其之高，鋼軌的銹蝕會嚴重影響到與輪對接觸性，接觸不良導致軌道電路分路不良從而引起故障影響列車安全。

（2）其他原因：軌道電路系統中出現絕緣節破損或其他原因，都可能造成軌道電路分路不良。

由于軌道電路出現分路不良，車輛占用軌道時指示燈沒有表示，就有可能出現障礙線接車，使兩列車進入同一軌道，造成重大行車事故。

1.3 各種軌道電路分路不良的解決方案

現今，在軌道交通領域普遍使用的方法有3V 化、高壓脈沖以及鋼軌的噴涂、堆焊、打磨、計數傳感器等。在此軌道電路技術基礎上為解決軌道電路分路不良，提高列車運行的效率和可靠性，提出一種新的思路。本文提出單側計軸傳感器的軌道電路分路不良解決辦法從而保證列車安全運行。

2 單側計軸解決分路不良分析

2.1 單側計軸設備的組成

單側的計軸系統由室內系統與室外設備兩部分組成。室內硬件設備有CPU板，軌道并口處理單元、通信單元、電源模塊等；室外由單側計軸傳感器、電子脈沖箱等設備組成，還有連接室內外設備計軸電纜等。

圖1 計軸結構圖

2.2 工作原理

單側計軸系統按照軌道區段劃分，分別在一個區段的電氣絕緣的兩端安裝兩套單側計軸傳感器，如圖2所示，兩套傳感設備分別安裝在A端與B端，分別對相應的檢測區段進行監測。當列車從一個方向駛入時，先檢測到輪對的傳感器進行操作并且將計數脈沖通過計軸電纜傳遞給室內，并做出方向判斷，后感應到輪軸數的傳感器做出同樣的信息計數并傳遞給室內，室內的控制計算終端將實時比對計軸點數的信息，通過計算判斷此軌道區段是否被占用。

列車從區間 A 端駛入，A端做出判斷并計數A，此時若A-B≠0，軌道區段占用；當列車駛過B端時，B端及時做出信息判斷得到B，此時若A-B=0，單側計軸傳感器A端與B端所計軸的結果一致，表明此監測區段列車出清，列車可以安全駛入。

2.3 單側計軸傳感器的功能與原理

本文利用電磁感應原理作為傳感器的設計基礎。提出將勵磁線圈與感應線圈安裝在鋼軌一側作為完整的傳感器，并且建立單側計軸傳感器周圍電磁場的數學模型，并對影響單側計軸傳感器周圍電磁場分布的因素進行分析，提出可行性方案。

基于法拉第電磁感應定律，當金屬導體切割磁感線產生感應電流，電流在金屬導體內自行閉合，這種由電磁感應原理產生的旋渦狀感應電流稱為電渦流。因此，當我們給傳感器的勵磁線圈持續輸出高頻的交流電，從而在勵磁線圈周圍空間分布交變磁場，當列車通過裝有傳感器的區段時，金屬車輪置于交變的磁場中并且產生電渦流，同時，所產生輪對電渦流會觸發磁場反向作用于感應線圈，使得感應電勢出現電勢差變化，此時室外的單側傳感器將出現的變化差轉化為電子脈沖送給計軸主機進行計算，從而完成對車輪的檢測。

圖3 單側計軸傳感器磁感原理圖

如圖3所示，無車輪時，感應線圈上的感應電動勢記sk1。有車輪時，感應線圈上的感應電動勢變化至sk2。車輪經過后，感應線圈上的感應電動勢又恢復至sk1，這一過程脈沖信號記做一個計軸信號。

3 結束語

本方案旨在普遍的雙側計軸磁頭的基礎上，利用新型的磁感線切割原理來判斷輪對的經過。使用單側傳感器的目的主要是消除電渦流所產生的雜項脈沖波，引起信息誤判所帶來的不穩定性，并且將將勵磁線圈和感應線圈置于鐵軌同側，可以防止列車牽引電流的干擾，提高了傳感器的抗干擾能力。