计轴设备-铁路-城轨课件.ppt
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- 设备 铁路 课件
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1、 计轴技术讲座计轴技术讲座介绍内容介绍内容一、计轴设备发展简介一、计轴设备发展简介二、计轴应用的名词术语二、计轴应用的名词术语三、计轴设备基本构成三、计轴设备基本构成四、计轴设备原理四、计轴设备原理五、国内主要应用情况五、国内主要应用情况六、存在问题及解决方案六、存在问题及解决方案七、主要计轴厂家设备介绍七、主要计轴厂家设备介绍一、计轴设备发展简介一、计轴设备发展简介国外:国外:计轴设备的运用开始于上世纪初,计轴设备的运用开始于上世纪初,1913年瑞士铁路在钢年瑞士铁路在钢枕区段首先采用。枕区段首先采用。30至至40年代在欧洲特别是德国、瑞士年代在欧洲特别是德国、瑞士铁路推广使用。到目前为止,
2、使用计轴设备的国家有:铁路推广使用。到目前为止,使用计轴设备的国家有:德国、丹麦、芬兰、比利时、英国、荷兰、挪威、西班德国、丹麦、芬兰、比利时、英国、荷兰、挪威、西班牙、瑞士、葡萄牙、印度、印度尼西亚、土耳其、波兰牙、瑞士、葡萄牙、印度、印度尼西亚、土耳其、波兰、俄罗斯、南非、澳大利亚、奥地利、保加利亚、墨西、俄罗斯、南非、澳大利亚、奥地利、保加利亚、墨西哥等等。国外产品主要集中在阿尔卡特、西门子为代表哥等等。国外产品主要集中在阿尔卡特、西门子为代表。计轴设备发展简介计轴设备发展简介国内:国内:国产计轴设备的研究开始于上世纪国产计轴设备的研究开始于上世纪50年代,从分立元件、到集成电年代,从分
3、立元件、到集成电路、微处理器,历经几代,水平明显提高。但由于对高可靠性、安路、微处理器,历经几代,水平明显提高。但由于对高可靠性、安全性的要求,真正上道使用却是近几年的事。全性的要求,真正上道使用却是近几年的事。国内产品主要厂家是:国内产品主要厂家是:成都铁路通信厂;成都铁路通信厂;齐齐哈尔科研所(哈尔滨科研所);齐齐哈尔科研所(哈尔滨科研所);黑龙江瑞星公司;黑龙江瑞星公司;河南辉煌公司河南辉煌公司基本上是以阿尔卡特公司设备原理为基础,仿制、改进、研发。基本上是以阿尔卡特公司设备原理为基础,仿制、改进、研发。计轴设备发展简介计轴设备发展简介国内的应用:国内的应用:计轴设备的应用铁路局主要有:
4、计轴设备的应用铁路局主要有:成都、柳州、广州、兰州、南昌、西安等铁路局。成都、柳州、广州、兰州、南昌、西安等铁路局。涉及的主要线路有:涉及的主要线路有:武广线、成渝线、冷桂线、宝成线等,另外还有几千公里的单线区段。武广线、成渝线、冷桂线、宝成线等,另外还有几千公里的单线区段。主要的应用范围有以下几个方面:主要的应用范围有以下几个方面:1、站内(针对个别区段的分路不良)、站内(针对个别区段的分路不良)2、半自动区间(作为检查设备、半自动区间(作为检查设备、CTC结合)结合)3、自动闭塞区段(主要针对低阻道床,以进口设备为主)、自动闭塞区段(主要针对低阻道床,以进口设备为主)在了解计轴有关内容之前
5、,下面首先介绍轨道电路功能。在了解计轴有关内容之前,下面首先介绍轨道电路功能。轨道电路原理简介轨道电路原理简介 IIII轨道电路优点:轨道电路优点:1、能够连续检查轨道区段的空闲、占用状态;、能够连续检查轨道区段的空闲、占用状态;2、能够实现断轨检查;、能够实现断轨检查;3、能够完成机车信号传输;、能够完成机车信号传输;4、抗外界干扰强;、抗外界干扰强;5、便于维护;、便于维护;6、价格适当。、价格适当。轨道电路存在不足:轨道电路存在不足:1、受道床影响,变化是动态的;(一次调整时受晴雨天、受道床影响,变化是动态的;(一次调整时受晴雨天、道床干燥、潮湿表现明显)、道床干燥、潮湿表现明显)2、传
6、输长度有限制;(一般闭塞分区长度、传输长度有限制;(一般闭塞分区长度1.5公里左右)公里左右)I轨道电路存在的问题:红光带轨道电路存在的问题:红光带产生原因:由于道床漏泄过大,电阻太低。多发生在隧产生原因:由于道床漏泄过大,电阻太低。多发生在隧道、阴雨潮湿季节、金属矿石粉末遗撒。道、阴雨潮湿季节、金属矿石粉末遗撒。I轨道电路存在的问题:白光带(分路不良)轨道电路存在的问题:白光带(分路不良)产生原因:由于轨面生锈等原因,造成车轮不能可靠分产生原因:由于轨面生锈等原因,造成车轮不能可靠分路。如:车站侧线长时间不走车、沿海、风沙、粉尘严路。如:车站侧线长时间不走车、沿海、风沙、粉尘严重地区。重地区
7、。二、计轴设备在应用中的名词术语二、计轴设备在应用中的名词术语1、计轴轨道检查装置、计轴轨道检查装置 通过计入、计出轴数的算术运算,输出控制条件,通过计入、计出轴数的算术运算,输出控制条件,实现对轨道区段空闲、占用检查的安全装置。实现对轨道区段空闲、占用检查的安全装置。2、计轴轨道区段、计轴轨道区段 采用计轴轨道检查装置检查空闲的轨道区段。采用计轴轨道检查装置检查空闲的轨道区段。术语定义术语定义3、空闲、空闲 计轴轨道区段在计入轴数和计出轴数相等时的状态。计轴轨道区段在计入轴数和计出轴数相等时的状态。4、占用、占用 计轴轨道区段在计入轴数和计出轴数不等时的状态。计轴轨道区段在计入轴数和计出轴数
8、不等时的状态。术语定义术语定义5、负轴、负轴 计轴轨道区段在无计入轴数而有计出轴数或计出轴数计轴轨道区段在无计入轴数而有计出轴数或计出轴数多于计入轴数时的状态。多于计入轴数时的状态。6、大区段、大区段 包含多个闭塞分区的区段。包含多个闭塞分区的区段。术语定义术语定义7、复零、复零 对计轴轨道区段从占用状态改为空闲状态的操作。复对计轴轨道区段从占用状态改为空闲状态的操作。复零分为预复零和立即复零。零分为预复零和立即复零。8、预付零、预付零 按压计轴轨道区段的预复零按钮后,该区段保持占用按压计轴轨道区段的预复零按钮后,该区段保持占用状态,只有在经该区段运行一列车,当计轴轨道检查装状态,只有在经该区
9、段运行一列车,当计轴轨道检查装置确认计入和计出轴数相等后,该区段才可恢复为空闲置确认计入和计出轴数相等后,该区段才可恢复为空闲状态。状态。术语定义术语定义9、立即复零、立即复零 同时按压计轴立即复零按钮和呈占用状态计轴轨道区同时按压计轴立即复零按钮和呈占用状态计轴轨道区段的予复零按钮后,该区段立即呈空闲状态。段的予复零按钮后,该区段立即呈空闲状态。在操控台或显示器需要设置的按钮、表示在操控台或显示器需要设置的按钮、表示1)1)计轴轨道区段空闲或占用表示;计轴轨道区段空闲或占用表示;2)2)计轴使用计轴使用/停用按钮;停用按钮;3)3)计轴使用计轴使用/停用表示;停用表示;4)4)计轴轨道区段预
10、复零按钮;计轴轨道区段预复零按钮;5)5)计轴轨道区段预复零表示;计轴轨道区段预复零表示;6)6)大区段空闲或占用表示。大区段空闲或占用表示。三、计轴设备的基本构成三、计轴设备的基本构成 磁头 室外电子盒 室内主机室外钢轨上安装两个磁头,其作室外钢轨上安装两个磁头,其作用:用:1、有效计轴,检查空闲、占用、有效计轴,检查空闲、占用状态;状态;2、鉴别列车运行方向。、鉴别列车运行方向。枕木枕木钢轨钢轨发送磁头发送磁头接收磁头接收磁头磁头电缆磁头电缆防护套管防护套管托架托架磁头部分名称磁头部分名称轨道磁头完整的磁头电缆黄帽子安装基座 电子盒电子盒支座支座安装基座安装基座室外电子单元室外电子单元由金
11、属支架固定在轨边基础上,盒内有一插笼,内插四由金属支架固定在轨边基础上,盒内有一插笼,内插四种共种共6块欧洲标准尺寸块欧洲标准尺寸(100 x 160 mm)的印制板单元板,的印制板单元板,它们分别是:它们分别是:S/EA1、S/EA2-发送发送/接收板;接收板;ZPR1、ZPR2-CPU板;板;MOD-调制解调器板;调制解调器板;SV-电源板。电源板。室外电子单元室外电子单元1Blis CA防雷2Blis CA防雷3S/E A 1发送/接收器 4S/E A 2发送/接收器 5ZpR 1CPU 16ZpR 2CPU 2 7Mod调制解调器8SV电源板 9TP 1 15接线端 1 1510TP
12、16 30 接线端 16 3011BgtEAK30CA子机架 电子单元前示图 z b d3 23 02green redS E-AS E-AZ p RZ p RS VS E-A 1S E-A 2Z p R 1Z p R 2M odS V1 6-3 0 1-1 51611151924diagnostic pluggreengreen green red red red red red red redgreen green3102456918711磁头的结构磁头的结构每套磁头包括两个发送磁头每套磁头包括两个发送磁头(TX)和两个接收磁头和两个接收磁头(RX),发送磁头安装在轨道外侧,而接收磁头安装
13、在轨道内侧发送磁头安装在轨道外侧,而接收磁头安装在轨道内侧,并与相应的发送磁头一一对应,发送磁头由塑料外壳,并与相应的发送磁头一一对应,发送磁头由塑料外壳保护,并有铝制底座与之相连,内部为绕制在铁芯上的保护,并有铝制底座与之相连,内部为绕制在铁芯上的线圈线圈四、计轴设备工作原理四、计轴设备工作原理磁头电气原理磁头电气原理两组发送线圈中,电流的频率各不相同两组发送线圈中,电流的频率各不相同(约为约为30KHz和和29KHz)它们产生的交变磁场使接收线圈产生感应电压。它们产生的交变磁场使接收线圈产生感应电压。只要把发送只要把发送/接收线圈调整在适当的位置,当有车轮轮缘接收线圈调整在适当的位置,当有
14、车轮轮缘压在钢轨上时,接收线圈产生的感应电压的相位将反转压在钢轨上时,接收线圈产生的感应电压的相位将反转180度,度,EAK可根据其相位变化检测到一个轴。以下画图可根据其相位变化检测到一个轴。以下画图说明:说明:如果车轮距离磁头中心超过如果车轮距离磁头中心超过200mm,发送线圈产生的交发送线圈产生的交变磁场穿过接收线圈,其磁力线与接收线圈的垂直线成变磁场穿过接收线圈,其磁力线与接收线圈的垂直线成一个角度一个角度,导致接收线圈中产生与发送线圈的电压相位导致接收线圈中产生与发送线圈的电压相位相同的感应交流电压。相同的感应交流电压。没有车轮时磁头电气原理磁头电气原理当车轮轮缘到达距磁头中心线约当车
15、轮轮缘到达距磁头中心线约200mm的位置时,发送的位置时,发送线圈产生的磁力线垂直穿过接收线圈,这样,接收线圈线圈产生的磁力线垂直穿过接收线圈,这样,接收线圈的感应电压变为零。的感应电压变为零。车轮距磁头200mm时磁头电气原理磁头电气原理当车轮的位置处于磁头正上方时,发送线圈产生的磁力当车轮的位置处于磁头正上方时,发送线圈产生的磁力线穿过接收线圈,但磁力线与接收线圈的垂直线的角度线穿过接收线圈,但磁力线与接收线圈的垂直线的角度变为变为-,那么,接收线圈中产生的感应交流电压较发送线那么,接收线圈中产生的感应交流电压较发送线圈的电压相位反转了圈的电压相位反转了180度。度。车轮到达磁头上方磁头电
16、气原理磁头电气原理计轴设备的工作原理:车轮作用的磁场变化图计轴设备的工作原理:车轮作用的磁场变化图f=29 and 30 kHz无轮轴无轮轴相位角相位角 为正为正Rx 接收电压最大接收电压最大轮轴距离磁头约轮轴距离磁头约200 mm相位角相位角 =0 无接收电压无接收电压轮轴位于发送磁头正上方轮轴位于发送磁头正上方相位角相位角 为负为负 Rx接收电压最大接收电压最大 利用相位和振幅检测轮轴利用相位和振幅检测轮轴计轴设备的原理:轴脉冲的形成计轴设备的原理:轴脉冲的形成当车轮经过磁头,接受磁头的当车轮经过磁头,接受磁头的信号如左图绿线所示,经过磁信号如左图绿线所示,经过磁头板后,磁头板输出的波形如
17、头板后,磁头板输出的波形如左图红线所示左图红线所示磁头磁头-监测轮轴监测轮轴电子单元电子单元-给发送磁头给发送磁头Tx供电供电-对来自接收磁头对来自接收磁头Rx的轴脉冲计数的轴脉冲计数-监视磁头工作状态监视磁头工作状态-进行自诊断进行自诊断-对数据进行调制和解调对数据进行调制和解调-来自磁头的模拟轮轴脉冲信号首先在发送来自磁头的模拟轮轴脉冲信号首先在发送/接收板接收板中转换为数字信号,然后在中转换为数字信号,然后在CPU板中进行进一步的板中进行进一步的计数处理。在经过调制解调器板的调制后,计数处理。在经过调制解调器板的调制后,CPU板板的计数结果以串行报文的方式发出的计数结果以串行报文的方式发
18、出。室外设备完成的主要工作室外设备完成的主要工作机架式机架式机柜式机柜式ACEt 轮询室外轮询室外EAK并取得数据并取得数据t 处理从处理从EAK发回的数据发回的数据t占用信息占用信息t最多最多16个区间个区间t 输出信息输出信息t区间占用信息区间占用信息=轨道继电器轨道继电器t向微机联锁提供信息向微机联锁提供信息 =微机联锁微机联锁t诊断信息诊断信息=诊断机诊断机t 预复零和直接复零预复零和直接复零t 自检自检室内设备室内设备ACE主要完成的工作主要完成的工作室内计轴主机室内计轴主机ACE的系统的系统结构结构双机系统的每台计算机由以下部件构成:双机系统的每台计算机由以下部件构成:1 1)CP
19、U(INTEL 8088CPU(INTEL 8088处理器处理器)2 2)EPROM(2X64 KBYTE)EPROM(2X64 KBYTE)3 3)RAM(16 KBYTE)RAM(16 KBYTE)4 4)UARTUART(4 4个串行数据接口)个串行数据接口)5 5)I/OI/O锁存、扩展数据总线,用来连接输入、输出板锁存、扩展数据总线,用来连接输入、输出板正如正如ACEACE中计算机的构成图所示,这些板通过中计算机的构成图所示,这些板通过TTL计算机总线连结起计算机总线连结起来,计算机总线包括来,计算机总线包括8条数据线、条数据线、16条地址线和一些控制线;输入和条地址线和一些控制线;
20、输入和输出数据在并行接口处通过扩展输出数据在并行接口处通过扩展COMS数据总线(即扩展数据总线(即扩展I/O总线)总线)完成,扩展总线包括完成,扩展总线包括8条数据线、条数据线、16条地址线和控制线。条地址线和控制线。ACE的监督环的监督环 由于由于CPU的输出属于非安全电路,如的输出属于非安全电路,如GFX.1或或GFX.2可能粘接点,轨道继电器可能错误吸起(当然不考虑可能粘接点,轨道继电器可能错误吸起(当然不考虑对对GF输出同时故障的情况),为此利用每对复示继电器输出同时故障的情况),为此利用每对复示继电器的接点状态回送到的接点状态回送到CPU内加以检查,一旦发现一对复示内加以检查,一旦发
21、现一对复示继电器的接点不一致,就切断所有轨道继电器的电源,继电器的接点不一致,就切断所有轨道继电器的电源,如果一对复示继电器本应吸起,由于断线等原因,其中如果一对复示继电器本应吸起,由于断线等原因,其中之一落下,其结果也会使所有轨道继电器落下。之一落下,其结果也会使所有轨道继电器落下。ACE的监督环的监督环 Egb1 TKUe1 1QGJ1 1QGJ2 XDQGJ1 XDQGJ2 Z2 bit0 QKZ24 d2 1 92H 200uf JGJ 4 )Egb2 TKUe2 SDQGJ1 SDQGJ2 9QGJ1 9QGJ2 Z2 bit0 QKF24 d2 93H 监督回路 ACE的输出信息的
22、输出信息 I/O I/O有有8 8块并行输出板,每板包括块并行输出板,每板包括8 8个输出继电器。同个输出继电器。同时安全型继电器作为复示,并且复示继电器的接点还要时安全型继电器作为复示,并且复示继电器的接点还要输回到输回到CPUCPU中,以便检查输出是否正确。中,以便检查输出是否正确。复零及需要注意的问题复零及需要注意的问题1 对于计轴区段有两种复位方式:对于计轴区段有两种复位方式:1 1、预复位方式,即通过车站值班员按下相应的复位按钮、预复位方式,即通过车站值班员按下相应的复位按钮,预复位需要走一趟车,预复位需要走一趟车,正确计轴后才能复零,轨道继电正确计轴后才能复零,轨道继电器才能吸起;
23、器才能吸起;2 2、直接复位,这需要按下立即复位按钮和某一区段的预、直接复位,这需要按下立即复位按钮和某一区段的预复位按钮。复位按钮。复零及需要注意的问题复零及需要注意的问题2当轴数小于当轴数小于1 1或等于或等于l l时,可以进行预复位。对于大区间检查方式,时,可以进行预复位。对于大区间检查方式,当大区间空闲(计轴为零),而某区段轴数为当大区间空闲(计轴为零),而某区段轴数为l l时,经特殊继电电路时,经特殊继电电路设计,可通过按压预复位按钮,不需要走一趟车就能复位。设计,可通过按压预复位按钮,不需要走一趟车就能复位。当当EAKEAK故障、通信受干扰或计轴数为负时,故障、通信受干扰或计轴数为
24、负时,ACEACE均判为干扰状态,干均判为干扰状态,干扰状态可用两种方式复位,但不能轻易使用直接复位。扰状态可用两种方式复位,但不能轻易使用直接复位。由于工务单轨车等原因,造成区段轴数大于由于工务单轨车等原因,造成区段轴数大于1 1时,不能复零,必须人时,不能复零,必须人为制造一个干扰,如把为制造一个干扰,如把EAKEAK电源切断一下,电源切断一下,ACEACE判为干扰状态后,才判为干扰状态后,才有可能复位,当然首先考虑用预复位。有可能复位,当然首先考虑用预复位。预复位按钮按压的时间不许超过预复位按钮按压的时间不许超过5 5秒钟,也不允许连续按压两次(偶秒钟,也不允许连续按压两次(偶数次不允许
25、,奇数次可以),否则只能使区段进入干扰状态,而不数次不允许,奇数次可以),否则只能使区段进入干扰状态,而不能使轨道继电器吸起。能使轨道继电器吸起。计轴设备指标计轴设备指标t 电源电源:室外室外EAK:直流电源板直流电源板110 VDC 允许范围允许范围:60 V 150 V交流电源板交流电源板220 VAC 允许范围允许范围:160 V 260V 室内室内 ACE:直流电源板直流电源板60 VDC 允许范围允许范围:43 V 72 V 交流电源板交流电源板220 VAC 允许范围允许范围:187 V 253 Vt 功耗功耗:室外室外EAK:7 W 室内室内ACE:70 W 速度:速度:列车速度
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