《城市轨道交通信号与通信设备运用（活页式）》课件 3.信号基础设备-计轴器和应答器

授课教师：城市轨道交通信号与通信设备运用全课导航绪

论

概述项目一

继电器和信号机项目二

轨道电路和转辙机项目三

计轴器和应答器项目四

区间闭塞设备项目五

联锁设备项目六

列车自动控制系统项目七

城市轨道交通通信系统项目三计轴器和应答器项目三计轴器和应答器项目导读同轨道电路一样，计轴器是另一种能够检测轨道区段空闲与否的装置，它的最大优势在于它与轨道状况的无关性，这使其不仅具备检查长轨道区间的能力，而且不受道床潮湿和钢轨生锈的影响，使它成为轨道电路最有潜力的替代者。

查询应答器在车地通信系统中应用广泛，其交换形式有单向和双向两种，可为列车ATP提供所需的各种点式信息，包括进路长度、岔区长度、闭塞分区长度、坡度、曲度等，确保列车在高速运行状态下的安全。任务一认识计轴器任务二认识应答器目录CONTENTS教学目标知识目标能识别查询应答器。技能目标素质目标了解计轴器的作用及组成。掌握计轴器的工作原理。了解应答器的组成、特点及分类。掌握应答器的工作原理、设置原则。通过参加计轴器应用相关的实训项目，提升自身的操作能力和解决实际问题的能力。任务一认识计轴器知识准备一、计轴器的概念及作用二、计轴器的组成一、计轴器的概念及作用计轴器是计算车辆进出区段轮轴数，并分析该区段是否有车占用的一种技术设备。作为检查区段占用情况的安全设备，其作用和轨道电路等效，是目前实现站间闭塞较为理想的设备。能检测两个计轴点之间或轨道区段内的空闲情况能判定列车通过计轴点的位置，自动校正列车行驶里程提示当地铁CBTC系统故障或移动授权尚未开通时，可使用计轴器。同时，计轴器也是无线设备故障时的备用冗余设备。二、计轴器的组成计轴器由室内设备和室外设备两部分组成。计轴器的组成室内设备计轴器室外设备计轴主机计轴传感器机柜电子单元EAK二、计轴器的组成传感器系统的主要功能是采集轮轴信息并准确地把它变成可计数脉冲输送给主机。1．计轴传感器常用的传感器是电磁式有源传感器，它由磁头、发送器、接收器三部分组成。它利用的是线圈互感原理，当列车车轮通过计测点时，磁通发生变化，从而得到轮轴信号。每套磁头包括发送和接收两个磁头，用来采集轮轴信息和鉴别列车运行方向，发送磁头安装在钢轨外侧，接收磁头安装在钢轨内侧。二、计轴器的组成电子单元EAK箱是轨旁的密闭安装盒，俗称“小黄帽”。2．电子单元EAK它由接地板、模拟板卡、核算器等组成。它的作用是给磁头供电，然后接收磁头发回的信号，通过简单逻辑判断及处理后发回室内。拓展视野

电子单元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），再送往车站信号机械室计轴主机进行计轴。二、计轴器的组成计轴主机安装在室内的计轴机笼内，其作用如下：3．计轴主机计轴主机主要包括电源板、CPU板、多个串行I/O板、并行I/O板、光电耦合单元等。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与诊断计算机连接并发送诊断信息。三、计轴器的工作原理当列车驶入该轨道区段，且轮对经过传感器磁头时，传感器将车轴脉冲经EAK传送给室内计轴主机，主机计算车轴数量，并根据两套磁头的作用时机，判断列车的运行方向。当列车车轮抵达轨道区段另一个传感器作用区域时，传感器将车轴脉冲经EAK传送给室内计轴主机，由主机确定对轴数进行累加计数或递减计数。根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，再输出信息控制该区段的轨道继电器。拓展视野轮轴计数方法如下。如图所示，列车进入轨道区段，驶入端计轴器对轮轴进行累加计数，并发出区段占用信息。同时，驶入端处理器经传输线向驶出端处理器发送驶入轮轴数。当列车全部通过驶入端计轴点时，计数停止。如图所示，当列车到达区段驶出端计轴点时，由于列车是驶离区段，驶出端计轴器进行减轴运算，同时再传送给驶入端处理器。列车全部通过后，两站的主机同时对驶入区间和驶离区间的轮轴数进行比较运算。当两站数据一致时，表明进入区段的轮轴数等于离开区段的轮轴数，可认为区段已经空闲，发出区间空闲信息表示。当无法证明进入区段的轮轴数等于离开区段的轮轴数时，则认为区间仍将处于占用状态。计轴器与轨道电路功能对比

相同点：1、都能判定区段内是否有车占用；2、都不能精确定位列车。不同点：1、计轴器能判断列车运行方向，轨道电路不能；2、轨道电路能检测轨道断裂情况，计轴器不能。任务二认识应答器知识准备一、应答器的组成二、查询应答器的工作原理、特点及分类三、查询应答器的设置原则四、查询应答器的安装与维护应答器是一种可以发送数据报文的高速数据传输设备。我国使用的查询应答器基本都是按欧洲标准研制开发的，主要用于车地之间的数据交换。查询应答器系统包括地面设备和车载设备。地面设备主要包括地面应答器；车载设备主要包括车载查询器天线和车载查询器主机。一、应答器的组成地面设备查询应答器系统车载设备地面应答器车载查询器天线车载查询器主机1．地面应答器一、应答器的组成

地面应答器包含特定的地面信息，放置在轨道中间或轨旁。

当列车经过地面应答器时，通过无线射频激活应答器，使其发射预置数据，从而使列车获得公里标、限速、坡度等信息，保障列车运行安全。2．车载设备一、应答器的组成

车载查询器主机检查、校验、解码和传送接收到的报文，并选择激活位于列车两端任一天线，与列车控制系统进行双向数据传输，并具有自检和诊断功能。不同厂家的产品，其结构配置稍有不同，以西门子公司产品为例进行讲解。如图所示，查询器主机包括电源板、发送器、接收器、解码板、通信板等。1）车载查询器主机车载查询器主机前面板图发送器：能产生27.095MHz的能量信号，经由天线电缆传送给车载查询器天线，并可以接收从车载查询器天线返回的应答器数据信号，再将接收到的数据信号传送给接收器。2．车载设备一、应答器的组成电源板：将机车110V电源转换为车载查询器天线所需的+24V和+5V电源。接收器：能接收发送器传来的数据信号，并进行解调，然后发送给解码板。接收器同时还可以监测接收器和天线的工作状态。解码板：接收来自接收器的报文数据，并对报文数据进行解码，然后将用户报文和相关状态信息发送给通信板，同时将解码板工作状态信息发给通信板。通信板：接收解码板的报文和状态数据，同时还与ATP进行通信，并将相关工作状态信息发送给ATP。2．车载设备一、应答器的组成2）车载查询器天线车载查询器天线位于列车底部，如图所示，距轨道约180～300mm。当高频电流流过天线的导体时，该导体周围空间会产生电场与磁场。电磁场能离开导体向空间传播，形成辐射场。当地面应答器被激活后，应答器发射另一个高频信号，在其电磁波传播的方向，天线会产生感应电动势，此时与天线相连接的接收设备会产生高频电流。接收效果除取决于电波强弱外，还取决于天线方向、接收设备匹配情况等。查询器天线的外壳需由硬塑料保护，以防异物撞坏。车载查询器天线实物图1．查询应答器的工作原理二、查询应答器的工作原理、特点及分类应答器是利用无线感应原理在特定地点实现列车与地面相互通信的一种数据传输装置。如图所示。当列车上的查询器通过设置于地面的应答器时，该应答器被发自车上的查询器瞬态功率激活，并进入工作状态，它将向运行中的列车连续发送存于应答器中的可供列车自动控制或地面指挥用的各种数据。在查询器与应答器的有效作用范围之外，应答器将不再工作，直至下次被列车上的查询器功率激活。

查询应答器的工作原理2．查询应答器主要特点二、查询应答器的工作原理、特点及分类（1）无源设备，不要求提供外接电源（有源应答器除外）。（2）可提供固定的信息内容，如里程标、区间长度、限速值、坡道值等。（3）可变编码应答可提供实时信息，如股道号、进出站、通过等。（4）使用寿命长，基本无需维护，可节约维修资金。（5）不受话路限制，传输信息量大，有利于实现系统“故障—安全”。（6）不受频带限制，频率运用灵活。（7）电磁场稳定，可以获得高质量的传输效果。（8）一次性投资可服务于多种运用。3．查询应答器的分类二、查询应答器的工作原理、特点及分类

按供电来源不同，查询应答器可分为有源和无源应答器两种。1）有源应答器

有源应答器需外接电源供电，设置在车站进站信号机前方，它由可变信息应答器、轨旁电子单元（LEU）、车站信息编码设备及连接电缆组成。车站信息编码设备与车站联锁系统结合，采集来自联锁系统的有关信息，通过串行接口传送至轨旁电子单元，再通过它控制可变信息应答器的发送，为列车提供实时信息，解决人工输入易出错的问题。因此，查询应答器系统必须与车站联锁系统进行接口。

LEU是“故障—安全”设备，是应答器系统的重要组成部分，它向可变信息应答器提供实时报文。LEU收到从联锁继电器输出的信息后，根据进路信息选择相应报文，发到可变信息应答器。当列车经过可变信息应答器时，LEU接收并读取报文。二、查询应答器的工作原理、特点及分类3．查询应答器的分类2）无源应答器

无源应答器安装在两根钢轨中心地面上或轨旁，不需要外加电源，平时处于休眠状态，仅在列车通过时由车载查询应答器的信号激活无源应答器，同时发送调制好的数据编码信息。三、查询应答器的设置原则

（1）进站信号机处设置有源应答器和无源应答器，有源应答器在接车进路建立后，进站应答器发送相应的接车进路信息和临时限速信息，无源应答器提供反向线路参数。（2）车站出站口处设置无源应答器和有源应答器。无源应答器提