轨道交通信号基础项目八--传感器与计轴器-课题2课件

1、项目八 传感器与计轴系统【学习目标】1. 知识 理解传感器基本原理、分类； 掌握计轴系统的作用、基本工作状态和工作原理。 能力 能识别速度传感器各部件，并知道各部件作用及原理； 能对速度传感器和计轴系统进行简单维护。 情感 培养安全第一、严谨、爱岗敬业等优良的工作作风； 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； 激发浓厚的学习兴趣。【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

2、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。【理论知识】课题二 计轴系统一、计轴系统概述轨道计轴系统用以检测列车通过钢轨上某一点（计轴点）的车轴数，以检查两个计轴点之间或检测区段状态信息，或判定列车通过计轴点的时间，自动校正列车行驶里程等的设备。如图8-6所示为计轴系统的轨旁设备。图8-6 计轴系统的轨旁“黄帽子”设备【理论知识】课题二 计轴系统一、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

3、备用冗余设备。3. 采用计轴设备的意义 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。 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。【理论知识】课题二 计轴系统一、计轴系统概述4. 轨道计轴系统的组成 计轴系统主要由室外传感器、电缆、室内计数比较器等部分

4、组成。当车辆轴数的信息需要远距离传输时，计轴系统还需采用传输设备。 传感器 传感器是计轴系统的基础设备，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。 计

5、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。 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。【理论知识】课题二 计轴系统二、计轴系统的工作原理一般的计轴设备都分为室内和轨旁两部分，如图8-7所示。一个计轴区段在人口和出口各设一套轨旁设备(传感器、电缆盒等)，同时在室内各设有对应的计数器。设在室内的计轴运算器把人口和出口的轴数进行比较来判断轨道区段状态。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

6、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)，这时入口和出口轴数差等于零。图8-7 电子计轴系统结构图轨道区段C轨道区段B轨道区段A室内室外【理论知识】课题二 计轴系统一、计轴系统概述1. 计轴室外轨旁设备 计轴磁头 计轴磁头安装在轨道上，轨道外侧圆柱形磁头能够发送电磁场，轨道内侧方形磁头负责接收该电磁场信号，如图8-8所示。图8-8 安装在轨道上的计轴磁头【理论知识】课题二 计轴系统一、计轴系统概述1. 计轴室外轨旁设备 EAK箱内设备 如图8-10所示，EAK箱的作用是给磁头供电、接收磁头发回的信号，经过简单逻辑判断和处理后发回

7、室内计轴系统。整个EAK内部设备可以从中间分为基本对称的两半，每一半对应一对计轴磁头。图8-9 车轮对磁场的影响作用【理论知识】课题二 计轴系统一、计轴系统概述1. 计轴室外轨旁设备图8-10 EAK设备箱【理论知识】课题二 计轴系统一、计轴系统概述1. 计轴室外轨旁设备1）底板 如图8-11所示，电子单元的底板类似于电脑的主板，整个电子单元的供电由此接入，核算器和模拟板插在底板的插槽中。底板边缘还有一个测试插座，可以连接测试工具用来察看电路板的工作电压抑及磁头发送回来的电信号等。压以及磁头发送回来的电信号等。图8-11 电子单元底板【理论知识】课题二 计轴系统一、计轴系统概述1. 计轴室外轨

8、旁设备2）模拟板 在车轮靠近和远离的过程中，计轴磁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。图8-12 模拟板灯位及电位器功能信息【理论知识】课题二 计轴系统一、计轴系统概述1. 计轴室外轨旁设备参考电压和调整电压是模拟板工作的两个重要数据，将测试工具箱连接到底板的测试工具插头上，通过相应的挡位就可以读出SK1和SK2的这两个数值。调整电压（MESSAB） 调整电压就是磁头发送回EAK的电压。当车轮靠近磁头上方，该电压会急剧变小，当车轮在磁头正上方时，电压值最小。调整电压的最大值和最小

9、值之间的差距基本恒定，绝对数值约为400mV。旋转电位器R2/R4，调整电压波形会在纵轴上发生平移，通过放上和取下模拟车轮，将最大值和最小值调整为绝对值相等的相反数。只要记录有车轮和无车轮的电压绝对值，将它们相加除以2即可得到需要的值。测试工具箱的10挡用来测试SK1的调整电压，12挡测试SK2的调整电压。参考电压（PEGUE） 参考电压是一个定值，其作用就是作为一个参考值。参考电压的调整一般在完成调整电压后进行。改变测试工具挡位测量参考电压，旋转电位器R1/R3，使参考电压值等于没有车轮时的调整电压值。这样平时调整电压值在正常范围内时，模拟板持续送出高电平信号，当调整电压值达到负的参考电压时

10、，模拟板送出低电平信号。测试工具箱的11挡用来测试SK1的参考电压，13挡测试SK2的参考电压。核算器板 核算器的功能是计数和向室内发送数据。核算器板有自检功能，一旦发现本身CPU有故障就会停止向室内发送错误数据，如图8-13所示。【理论知识】课题二 计轴系统二、计轴室内设备 电源/数据调谐单元PDCU PDCU安装在室内计轴核算器ACE机架背面，PDCU一端通过分线盘连接轨旁设备，另一端连接着机架内的串行I/O板。PDCU能将电源和数据的通道进行合理分配，对室外的100V供电和EAK发回的数据走的是同一对线。PDCU的1、2号端口接的是电源屏的100V电源输入，如果1、2号口没有电源配线，说

11、明这个PDCU对应的是一个共享计轴点。 计轴核算器ACE子架 ACE子架是室内计轴设备的核心，一个ACE子架分为三层，每层有16个板位。第一层两块电源板和两块CPU板共占6个板位，其余板位则是并行和串行I/O板，没有板卡的位置用空盖板盖住，防尘的同时保证子架内制冷气流通畅，如图计轴区段有3种状态： 空闲、占用和受扰。图8-14 计轴核算器ACE子架【理论知识】课题二 计轴系统二、计轴室内设备 计轴核算器ACE1）电源板 电源板从电源屏获得60V交流输入后分配给串行I/O和并行I/O板使用。电源模块实物图及前面板指示灯含义如图8-15所示，通过前面板指示灯含义帮助诊断电源板工作状态。图8-15 电源模块及灯位信息【理论知识】课题二 计轴系统二、计轴室内设备 计轴核算器ACE2）串行I/O板、并行I/O板 一块并行I/O板负责一个区段状态的输出，实物如图8-16所示；一块串行I/O板负责两个计轴点的输入，实物如图8-17所示。图8-16 并行I/O板图8-17 串行I/O板【理论知识】课题二 计轴系统二、计轴室内设备 计轴核算器ACE3）CPU板 CPU板是整个计轴系统的核心，计轴点和计轴区段之间的关系的程序预先写入CPU板，它控制着系统并行I/O的输出，与联锁系统的安全密切