项目信号基础设备计轴器
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
《计轴器及应答器》课件
无源应答器的发送功率较低，因此信 号覆盖范围较小。
特点比较
有源应答器在发送信号的稳定性 和覆盖范围方面具有优势，适用 于需要大范围、高精度信号覆盖
的场合。
无源应答器则适用于对成本敏感 、信号覆盖范围较小、外界信号
可用的场合。
具体选择哪种应答器取决于实际 应用需求和环境条件。
04
计轴器及应答器的应用场景
高速铁路
将计轴器和应答器应用于 高速铁路系统中，提高列 车运行的安全性和稳定性 。
有轨电车
将计轴器和应答器应用于 有轨电车系统中，提升有 轨电车运行的安全性和效 率。
发展趋势与展望
集成化
未来计轴器和应答器将更 加集成化，实现更高效、 更可靠、更智能的运行。
绿色环保
未来计轴器和应答器将更 加注重环保和节能设计， 降低能耗和排放。
城市轨道交通
城市轨道交通系统中的列车定位和车次管理
计轴器可以检测列车的位置，确保列车按照预定的计划运行，避免列车冲突和延误。
城市轨道交通系统中的信号控制
计轴器可以检测列车的速度和位置，为信号控制系统提供必要的信息，确保列车安全、高效地运行。
铁路货运
铁路货运列车的位置检测
计轴器可以检测货运列车的位置，确保列车在正确的线路上运行，避免列车脱 轨或越界。
诊断。
无线通信技术
利用5G、物联网等技术提升计轴 器和应答器之间的通信效率和稳定 性，实现远程监控和实时数据传输 。
传感器技术
利用高精度传感器提升计轴器和应 答器的测量精度和可靠性，提高列 车运行的安全性和稳定性。
应用领域的拓展
01
02
03
城市轨道交通
将计轴器和应答器应用于 城市轨道交通系统中，提 升列车运行的安全性和效 率。
城市轨道交通信号基础 第二章项目2信号机
第二章 信号系统基础设备
灯光配列：采用高柱双机构（两个显示机构），带引导信号机构。
自上而下灯位为黄、绿、红、黄、白。
信号名称
色灯信号机(透镜 式)
显示
信号显示的意义 停车，不准越过信号机
进正线准备停车
进站 信号机
进到发线准备停车 按规定速度由正线通过
进站内准备停车表示接车进路信号机在开放状态
引导信号，以不超过20km/h的速度进站或通过接 车进路，并随时准备停车
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第二章 信号系统基础设备
二、地面信号机
正线上防护信号机用 “X”、“F”等命名，以 数字序号作为下标，下行 咽喉编为单号，上行咽喉 编为双号，从站外向站内 顺序编号。
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第二章 信号系统基础设备
二、地面信号机
2、正线信号机及表示器 (2)阻挡信号机 在线路尽头处设置阻挡信号机，表示
列车停车位置。阻挡信号机采用单显示机构，只有一个红 灯。当阻挡信号机显示红灯时，列车应在距信号机至少 10m的安全距离前停下。
(3)信号显示与列车运行根据城市轨道交通列车运行及折返作业的 相关录像，能够指出有关作业过程中相关信号显示意义及信号显示与 有关道岔位置的关系。
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第二章 信号系统基础设备
任务二 认识车辆段信号设备
1．目标
1)掌握城市轨道交通车辆段(车厂)内有关信号机设置及作用。 2)掌握城市轨道交通车辆段(车厂)内有关信号机显示方式及显示 意义。
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第二章 信号系统基础设备
一、城市轨道交通信号概述
(4)色灯信号机 和臂板信号机 臂 板信号机已经淘汰。 色灯信号机是用灯 光的颜色、数目以 及亮灯状态表示信 号含义。目前广泛 使用透镜式，发展 方向是组合式、 LED 式。
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
2
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
计轴器的工作原理
计轴器的工作原理计轴器是一种用于测量和监控旋转轴的装置，它可以精确地测量轴的旋转角度、速度和加速度。
计轴器通常由传感器、信号处理器和显示器组成，其工作原理如下：1. 传感器：计轴器使用不同类型的传感器来检测轴的运动。
常见的传感器包括光电传感器、磁性传感器和电容传感器。
这些传感器可以测量轴的旋转角度，并将其转换为电信号。
2. 信号处理器：传感器产生的电信号被送入信号处理器，该处理器对信号进行放大、滤波和数字化处理。
信号处理器还可以校准传感器的输出，以确保测量结果的准确性和稳定性。
3. 显示器：经过信号处理器处理后的信号被发送到显示器上进行显示。
显示器可以是数字显示屏、液晶屏或者其他类型的显示设备。
它可以显示轴的旋转角度、速度和加速度等相关信息。
计轴器的工作原理可以进一步分为以下几个步骤：1. 安装：计轴器通常需要安装在待测量的旋转轴上。
安装时需要确保计轴器与轴的旋转轴线相切，并且能够稳定地固定在轴上。
2. 传感器测量：当轴开始旋转时，传感器会感知到轴的运动，并将其转换为电信号。
不同类型的传感器使用不同的测量原理，例如光电传感器通过光敏元件感知光线的变化来测量轴的旋转角度。
3. 信号处理：传感器产生的电信号被送入信号处理器进行放大、滤波和数字化处理。
信号处理器可以根据需要对信号进行调整和校准，以确保测量结果的准确性和稳定性。
4. 显示结果：经过信号处理器处理后的信号被发送到显示器上进行显示。
显示器可以实时显示轴的旋转角度、速度和加速度等相关信息。
用户可以根据需要进行数据记录和分析。
计轴器的工作原理可以应用于各种领域，包括机械创造、航空航天、汽车工业等。
它可以匡助工程师和技术人员监测和控制旋转轴的运动，提高生产效率和产品质量。
总结：计轴器是一种用于测量和监控旋转轴的装置，通过传感器检测轴的运动，并经过信号处理器处理后显示在显示器上。
它可以精确测量轴的旋转角度、速度和加速度等相关信息，应用于各种领域，匡助提高生产效率和产品质量。
轨道交通信号基础项目八 传感器与计轴器-课题2
【学习目标】
1. 知识 ⑴ 理解传感器基本原理、分类； ⑵ 掌握计轴系统的作用、基本工作状态和工作原理。 ⒉ 能力 ⑴ 能识别速度传感器各部件，并知道各部件作用及原理； ⑵ 能对速度传感器和计轴系统进行简单维护。 ⒊ 情感 ⑴ 培养安全第一、严谨、爱岗敬业等优良的工作作风； ⑵ 培养良好的团队合作精神、培养学生理论联系实际的良好学习习惯； ⑶ 激发浓厚的学习兴趣。
一、计轴系统概述 2. 作用 计轴技术是以计算机为核心，辅以外部传感器等设备，利用统计车辆通过
某一轨道区段的轴数来检测相应轨道区段占用或空闲状态的技术。地铁中 主要在CBTC系统故障或移动授权尚未开通时使用，同时也作为无线设备 故障时的备用冗余设备。 3. 采用计轴设备的意义 ⑴ 克服电气化铁路的牵引电流回流对轨道电路的较大影响。由于电气化铁 路的牵引电流回流与轨道电路共用一个通道，强电流对弱电流的干扰是不 可避免的。随着电力机车变流控制技术的发展，牵引电流的高次谐波对轨 道电路的干扰影响越来越大。 ⑵ 克服轨道电路的工作状态严重依赖于道床状态现象。在一些站内轨道电 路分路不良及雨季“红光带”等特殊情况下，道床电阻很低，无论采用何 种轨道电路都无法正常工作。因此，在这种场合使用计轴系统作为检测轨 道区段是否空闲是非常有必要的。
【问题导入】
在我们日常生活中，传感器随处可见：电冰箱、电饭煲中 的温度传感器；空调中的温度和湿度传感器；煤气灶中的 煤气泄漏传感器等等，不胜枚举。城市轨道交通自动控制 系统中更少不了传感器的巧妙使用，如列车运行速度的检 测；另外，列车自动控制系统中，在自动控制模式故障的 情况下，如何检测区间占用等？本单元将探讨相关问题。
当有列车驶入区段时，人口计数器 (初值为零)开始计轴，计轴运算器 把人口计数器和出入区段后，轴数 不变；当列车开始从出口驶出时， 出口的计数器开始计数，这时计轴 运算器的数值随列车驶出的数量而 减少。列车完全出清本区段(即驶 出的轴数与进入的轴数相等)，这 时入口和头的磁场变化是 一个渐进的过程，所导致的接收 端电压变化也是随着渐变的。模 拟板的功能就是把这种渐变的信 号转变成核算器板能识别的电脉 冲信号，如图8-12所示。
精选版3-信号基础设备-信号机
在透镜框上
透镜组
• 为什么采用两块透镜？
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。
• 为什么采用带棱型透镜？
它比不带棱的透镜轻，且光学效果好。
透镜式色灯信号机
设置各种信号机，它是各种信号系统中不可缺少的 组成部分。
• 信号机的功能：
用来行车信号显示，指示运行条件。
色灯信号机
色灯信号机
（1）透镜式色灯信号机
透镜式色灯信号机是以凸透镜组为集光器的色灯信号 机，在曲线上不能保证连续显示。
（2）组合式色灯信号机
组合式色灯信号机是为克服透镜式信号机的缺点而研 制的新型信号机构。信号机构采用组合形式，一个灯位为 一个独立单元，配一种颜色，使用时根据需要进行组合。
三显示机构：有三个灯室。
透灯式色灯信号机
• 透镜式色灯信号机构的型号含义：
G—高柱； A—矮型； B — 表示；F—发车； J — 进路；Y — 引导 H—红色；L—绿色； U—黄色； B—白色；A—蓝色
透镜式色灯信号机
透镜式色灯信号机的优缺点：每一种颜色的光都需 要设一组透镜和一个光源，其主要优点是结构简单 ，便于维修；缺点是光源利用率低，而且在曲线上 不能保证连续显示。
LED寿命可达10万小时，是信号灯泡的100 倍，有利于实现免维修。
（3）节省能源 信号灯泡功率为25W，发光盘功率不足信号
灯泡的1/4，LED节能效果显著。
LED信号机
LED信号机优点：
（4）聚焦稳定 发光盘焦距在设计和生产中已经确定，并能
够始终保持良好的聚焦状态，不需现场调整。 （5）无冲击电流 LED信号机没有点灯过程中冷丝状态的冲击
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。
轨道交通信号基础实践课程中的计轴器
一、引言上海工程技术大学城市轨道交通信号与控制专业是“卓越工程师”试点专业，专业培养与上海申通地铁集团建立了密切的合作关系，依托申通集团维保通号公司的场地、技术和设备等资源，开展了专业实习基地的建设，现已建成蒲汇塘实训中心和梅陇实训中心。
2014年已经有53名卓越班学生在基地完成了19周的专业实习项目3个，其中涉及到计轴器的实训项目。
此外，与上海申通地铁集团有限公司培训中心合作，建设的地铁试验线包含无源信标、有源信标、计轴器、无线接入节点AP （Access Point ）、波导管等信号硬件设备，同时配备的卡斯柯CBTC 信号系统和泰雷兹CBTC 信号系统都是以计轴器为后备模式的。
为此，有必要对计轴器做深入认识。
二、计轴器的特点计轴器同轨道电路一样是用于检测区间空闲与否的设备，经验表明，计轴的可用性一般都达到了完全同样功能的轨道电路的五倍以上。
也就是说它与轨道电路相比有很多优点。
可归纳如下：1.不受道床电阻影响；2.钢轨表面生锈不会影响对列车的检测；3.对轨道区段的长度没有限制，其防护区段长度可达20km ；4.牵引回流和接地线连接无限制；5.磁头可靠性和抗干扰能力较强；6.可适应列车高速行驶；7.软硬件均采用模块化设计，所以现场配置灵活；8.具有自我诊断和报警功能。
三、计轴器的组成与结构计轴器由室内设备和室外设备组成。
室内设备即用于计数处理的计轴主机（简称ACE ）；室外设备由计轴点设备组成，计轴点设备包括安装在钢轨腰线上的磁头（简称SK ）和安放电子检测器（简称EAK ）的电子盒。
（一）磁头磁头是依据电磁感应原理，利用列车走行轮对引起线圈中磁场的变化从而实现将磁能转换成电能的转换装置。
馈送给发射磁头的高频电流产生的交变磁场绕过钢轨在接收磁头感应出交变磁场，发送线圈T 所产生的磁通环绕过钢轨后形成两个磁通Ф1和Ф2，如图1所示。
Ф1和Ф2以不同的路径相反的方向穿过接收线圈R ，它们会随着有无列车轮对通过磁头而发生变化，当无车轮切割磁力线时，Ф1大于Ф2，产生的感应交流压VR 与励磁电压VT 同频同相，反义，有车通过时，Ф1小于Ф2，VR 与VT 同频反相，此时由于轮缘的屏蔽作用，V R 电压幅度很低。
第2章信号系统基础设备
第2章信号系统基础设备计轴信号系统，在国外运用很普遍，我国铁路的计轴闭塞系统研究也有运用的成果，计轴器的国产化也已成熟。
而城市轨道交通信号系统中采用计轴器，是近年米出现的新景象；当列车运行自动控制(A TC)系统故障的情况下，计轴器作为轨道电路的替代品，由其构成联锁、闭塞系统，以确保列车运行安全。
有些城市轨道交通在运营初期，列车运行自动控制(A TC)系统的A TP子系统还不能运用，所以，基于计轴器的信号系统可以作为后备的信号系统，投入运营。
对于CBTC系统而言，车载信号作为主体信号；但是对于非通俯列车或CB'IC 发生故障时，没有车载信号，列车只能由司机操纵，根据地面信号的显示运行，而没置于道岔区域的地而信号联锁控制，还是依赖于计轴器，来检测轨道区段的空闲。
2 5 1计轴设备的组成讣轴没嵛在铁路和城市轨道交通中都有广泛的应用。
计轴设备的生产商有国内也有围外的。
在城市轨道交通中主要用国外厂商生产的计轴设备。
由于生产厂商的不同，在计轴设备的设计上也存在差异。
计轴设备如图2．55所示，它要完成检查区段状态的功能，包含室内设备和室外设备，室外设备有传感器(磁头)和电子连接箱；窀内设备有运算器、UPS电源、继电器以及由计算机构成的计轴器主机系统。
室内设备和室外没备由专用计轴电缆相连。
图2 55计轴设备系统构成示意㈦城市轨道交通正线区问内一般不设置计轴器，但是为了提高行车效率，可以在区间设嚣信号机，以缩短行车问隔，这种情况下，在没置信号机的位拨，必须设置计轴器；另外，在正线无岔站，一般将计轴器没置于站台的出口处；而有岔站的道岔区域，每一条进路的两端，都必须设置计轴器，如图2．55所示。
2 5 2计轴系统工作原理1．计轴系统的基本工作原理如图2·56示，在检测轨道区段的人口处和出口处，分别设置计轴器(传感器)，每个点的传感器配有两套磁头，每套分别设置发送磁头和接收磁头；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，判别列车运行方向；同样，当列车车轮抵达计轴器(传感器)B的作用区域，计轴器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。
第02章 城市轨道交通基础信号设备
信号与通信概论 第 2 章 城市轨道交通基础信号设备 27
2.4 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的 一种技术设备。它不受轨道线路、道床 状况的影响。对采用CBTC（基于无线通 信的列车运行控制系统）的城市轨道线 路，当无线传输设备发生故障时，可用 计轴器设备检查列车位置，构成“降级” 信号。
第2章 城市轨道交通基础信号设备
信号与通信概论 第 2 章 城市轨道交通基础信号设备 1
城市轨道交通基础信号设备包括信 号机、转辙机、轨道电路、计轴器、应 答器等，它们是城市轨道交通信号系统 的重要基础设备，它们的运用质量和可 靠性，是信号系统正常运行和充分发挥 效能的保证。城市轨道交通信号基础设 备沿袭铁路信号基础设备，但是有的基 础设备，例如信号机的设置和显示、轨 道电路的制式等，又不同于铁路。
信号与通信概论 第 2 章 城市轨道交通基础信号设备 28
2.4.1 计轴器的基本组成 计轴器由室内设备和室外设备两部分组成。
信号与通信概论 第 2 章 城市轨道交通基础信号设备 22
1．音频轨道电路的基本构成及原理 谐振式电气隔离音频轨道电路，是在轨道电 路分界处，采用电容和钢轨构成的电感组成谐 振回路，相邻轨道电路采用不同频率的信号电 流，使谐振回路对不同频率信号呈现不同阻抗， 实现轨道电路的无绝缘电气隔离。
信号与通信概论 第 2 章 城市轨道交通基础信号设备 23
信号与通信概论 第 2 章 城市轨道交通基础信号设备 13
2.3 轨道电路
轨道电路是由钢轨线路和钢轨绝缘 构成的电路。轨道电路的作用是监督列 车的占用状态，反映线路的空闲状况， 为开放信号、建立进路或构成闭塞提供 依据；传递行车信息（ATP信息），决 定通过信号机的显示或决定列车运行的 目标速度，从而控制列车运行。轨道电 路是信号的重要基础设备之一，它的性 能直接影响行车安全和运输效率。
铁路信号基础设备-第六章 计轴设备
第二节 计轴设备的应用
第二节 计轴设备的应用
2. 一送多受区段检测时的计轴点设置 一送多受区段计轴点设置如图 6.8 所示，由 A、B、C 三个计轴 点来检查一送多受区段（例如 1DG）的空闲、占用状态。 当列车运行经过计轴点顺序由 A→B 或 A→C 时，计轴作出如下 判断： （1）当 A 轴数＝B 轴数，则 1DGJ 吸起。 （2）当 A 轴数＝B 轴数，则 1DGJ 落下。 （3）当 A 轴数＝C 轴数，则 1DGJ 吸起。 （4）当 A 轴数＝C 轴数，则 1DGJ 落下。 反之，当列车运行经过计轴点顺序由 B→A 或 C→A 时，微机也 是使用同样的原理进行判断。
（2）设备应适用于电气化和非电气化牵引区段，并能与站内联 锁设备和半自动闭塞相结合构成闭塞系统。
（3）保证只有驶入车轴脉冲和驶出车轴脉冲一致时，才能给出 轨道出清信号。
第一节 计轴设备的原理及组成
（4）设备系统任一部分出现故障时，应立即给出故障表示，即 要有故障-安全措施。
（5）一旦计数错误，计数器应能恢复到零位。 （6）电源应连续稳定工作，一旦电源发生故障，计数器应显示 区段占用状态。 （7）设备应能适应各种行车业务需要，如中途折返列车、站外 调车等。 （8）对计轴设备计轴平均正确计轴数≥1×106 轴，平均无故障 时间在 150～200 天。 此外，对环境温度、传输线及传输距离等也有一定的要求，此 节不一一介绍，可参阅各类型计轴设备的具体要求。
第二节 计轴设备的应用
第二节 计轴设备的应用
二、计轴自动站间闭塞
计轴自动站间闭塞是将计轴设备的空闲检查与半自动区间闭塞设备 结合的技术，系统结构如图 6.5 所示。该系统保留 64D 半自动闭塞的所 有条件，在闭塞办理过程中，64D 继电半自动闭塞设备工作，只是通过 结合电路，利用计轴设备检查区间空闲的条件，它的主要功能是：当发 车站办理发车进路时，站间自动构成闭塞状态，列车到达接车，经计轴 检查区间空闲后，自动解除闭塞。根据两站办理发车进路情况及区间空 闲条件，自动实现闭塞申请，同意接车及到达确认，取消过去人工办理 闭塞、人工同意接车及人工确认到达手续，实现站间自动闭塞，提高区 间运输效率，保障行车安全性。
计轴器的工作原理
计轴器的工作原理计轴器是一种用于测量和监测旋转机械设备转速的仪器。
它在工业生产中起着重要的作用，能够帮助工程师和技术人员确保机械设备的运行安全和稳定性。
本文将详细介绍计轴器的工作原理，包括其基本原理、使用方法、优势和应用领域。
一、基本原理1.1 传感器：计轴器使用传感器来检测旋转机械设备的转速。
传感器通常是通过测量设备上的旋转部件（如轴）的运动来实现的。
常见的传感器类型包括光电传感器、磁感应传感器和霍尔传感器等。
1.2 信号处理：传感器会将检测到的旋转运动转化为电信号，并传送给计轴器的信号处理部分。
信号处理部分会对电信号进行放大、滤波和数字化处理，以得到准确的转速数据。
1.3 显示和输出：计轴器通常配备有显示屏或数码显示器，用于显示测量到的转速数值。
此外，计轴器还可以通过输出接口将转速数据传输给其他设备，如计算机或数据采集系统，以便进一步分析和处理。
二、使用方法2.1 安装：计轴器通常需要安装在旋转机械设备上，以便能够准确地测量转速。
安装时需要注意传感器的位置和方向，以确保其能够正常接收到旋转部件的运动信号。
2.2 校准：在使用计轴器之前，需要进行校准操作以确保测量结果的准确性。
校准通常包括设置转速范围、调整灵敏度和校准零点等步骤。
2.3 数据记录：计轴器可以记录转速数据，并根据需要进行存储和导出。
这对于长时间监测和分析旋转设备的运行状态非常有用。
三、优势3.1 高精度：计轴器采用先进的传感器和信号处理技术，能够实现高精度的转速测量。
这对于一些对转速要求较高的应用场景非常重要，如航空航天、汽车制造和精密机械等领域。
3.2 实时监测：计轴器能够实时监测旋转设备的转速变化，及时发现异常情况并采取相应的措施。
这有助于提高设备的可靠性和安全性，减少故障和停机时间。
3.3 灵活性：计轴器通常具有多种功能和参数设置选项，可以根据不同的应用需求进行灵活配置。
同时，计轴器的体积小巧，便于安装和携带。
四、应用领域4.1 工业制造：计轴器在工业制造中广泛应用，用于监测各种旋转设备的转速，如发动机、风机、泵和电机等。
《轨道交通信号基础设备应用与维护》教学课件—03计轴器与应答器的认知与维护
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三、应答器系统的组成 应答器系统分为地面设备和车载设备两部分。地面设备包括地面应答器和地面电子 单元（LEU）。车载设备包括车载天线、车载解码器和应答器传输模块（BTM）。车 载解码器的作用主要是对应答器报文进行解码还原，此外还包含载频发生器与功率 放大器。 1．地面应答器 地面应答器包含特定的地面信息，放置在轨道中间。当机车经过地面应答器时，可 以获得保障列车运行安全所学的线路信息如公里标、限速、坡度等信息。
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2．有源应答器 有源应答器，或称可变信息应答器，通过外接电缆获得电源。有源应答器中的信息 是可以通过外接电缆由地面控制设备实时改变的，一般设置在进站和出站信号机前 方，用于向列车传送实时可变信息，如临时限速、前方进路等。
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二、查询应答器的安装 查询器与应答器配对使用。若地面为了获取列车的有关信息（如车次号、列车类型 等），则将应答器安装在机车上，查询器安装在地面上。若列车为了获取地面的信 息，查询器安装在机车上，应答器安装在地面上。应答器在地面的安装一般有两种 方法：一种方法是安装在钢轨间中央道床上，另一种方法是安装在某一根钢轨外侧。 在我国列控系统（CTCS）应用中都是把应答器安装在中央道床上。根据应答器在地 面的安装方法，机车上的查询器与之对应进行安装。
项目引入
从项目二所介绍的轨道电路功能可知，部分轨道电路除了可以监督列车是否占用轨 道区段外，还可以传输行车信息。点式设备及机车底部均安装有感应线圈，点式设 备的线圈可以发射特定的频率信号，当列车在其上方经过时，机车上的线圈与点式 设备线圈之间产生电磁感应，使机车接收到停车信息。早期的点式设备传输的信息 太少，随着电子技术的进步，一种可以发送数据报文的高速数据传输点式设备得到 广泛应用，它已经成为现代铁路信号系统中的重要地面设备，成为沟通列车与地面 的一种点式信息交换装置，当列车通过装有该设备的点时，列车与该设备发生信息 交换，它不仅可以实现列车与地面的信息交换，还可以根据它安装的物理位置检测 列车的当前位置。它就是本项目的另一个主角——查询应答器，又称为点式应答器 （Balise）。在发达国家，铁路信号系统特别是列车运行控制系统得到了越来越广泛 的应用，已经完成定型化与标准化，20世纪90年代，欧洲国家研制开发了具有统一 尺寸标准、类型标准、接口标准及技术参数参考标准的点式应答器（Euro-balise）。 我国在点式应答器方面的研究起步较晚，但为了适应列控系统的发展，正在大力开 展欧洲标准的点式应答器的应用与研究。
城轨信号基础设备—计轴设备
LED灯 位 1 2
3
通道 通道1、2 通道1、2 通道1、2
4
通道1
4
通道2
5
通道1
5
通道1、2
6
通道1、2
颜色 绿 绿 绿 黄 黄 黄
黄 绿
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
图8 串行I/O模块面板
.
计轴系统
LOGO
(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模块面板如图9所示。
图9 并行I/O模块面板
.
计轴系统
表 I/O模块面板状态指示灯释义
?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logo计轴系统轨道磁头组成
计轴系统
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计轴系统
LOGO
一、计轴设备的组成
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。
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。
图4 EAK内部连接背板图
.
第二章 信号基础设备 第五节 计轴器
通过计算脉冲个数，进而计算有多少组轮对通过计轴设备。
两组计轴器并用时，通过两组脉冲间的时序，可确定列车运行方向。
三.计轴系统的工作原理
6
当列车驶入轨道区段时，传感器A的计数结果为N，此时传感器B的 计数结果为零，所以根据轴数信息，主机可判断出区段占用信息，控 制该区段的轨道继电器落下； 当列车驶出该区段，传感器B计数为N，经主机系统比较，与传感 器A的计数结果一致，确认区段空闲。 通过计轴系统获得列车占用区段的状态，为联锁/闭塞系统提供条 件。不具备轨道断裂检测功能。
1. 具有高可靠性； 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。 计轴系统的缺点：
1. 不具备轨道断裂检测功能；
2. 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； 3. 设备维修后需要重新复位。
四.计轴器的设置方式
当两节以上编组列车运行发生车头、车体分离时会如何？
三.计轴系统的工作原理
7
三.计轴系统的工作原理
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三.计轴系统的工作原理
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三.计轴系统的工作原理
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计轴系统的组成
室外轨旁系统（探测点：磁头、电子单元）、室内系统（计轴评估
器，ACE）。
三.计轴系统的工作原理
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计轴系统 vs 轨道电路
计轴系统的优点：
12
在每个轨道区段的开始端及结束端安装计轴设备，目的是检测
每个区段的占用情况，其功能与轨道电路相似。
计轴系统的输出为GJ状态，GJ的接点组接入联锁/闭塞系统， 为进路联锁/区间闭塞提供区段占用情况。
当区段有多个入口或出口时，计轴器设置的原则是什么？
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。
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[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
2018/12/26
1
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3-3 车轮对磁场的影响
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。
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E AK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。
明列车的运行方向； 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。
一、计轴器工作原理
三、计轴器在城轨系统的使用
(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（ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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。
二、设备组成与使用
图3-8
ACE计算机奔腾板旋转指示灯必须同步
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。
二、设备组成与使用
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。
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3-1 计轴基本原理图
2018/12/26 3
一、计轴器工作原理
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
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。
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。
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。