基于接触感应的地铁信号系统计轴设备设计

万 霞

（大连地铁运营有限公司，辽宁 大连 116037）

信号系统轨道区段占用检查设备包括轨道电路设备和计轴设备，能够连续检查列车占用轨道区段的情况，并传输信息，必须满足信号安全设备的“故障-安全”原则，即出现故障后均应导致占用的表示[1]。轨道电路设备通常用于铁路以及较早修建的轻轨、地铁等固定闭塞模式行车的信号系统中，计轴设备较轨道电路设备是 CBTC 系统中常采用的轨道区段占用检查设备，其优点是更准确、更稳定，且便于安装维护。在应用计轴设备的过程中，计轴点安装于线路区间轨道一侧，灵敏度高，磁场区域易受干扰。当地铁运营结束后，车辆、线路、机电等各个专业检修维护人员携带工具、梯子等金属物品扫过计轴点，都会造成红光带故障，为计轴设备检修增加难度。需要改进计轴点的检测形式，彻底解决其他施工对计轴设备造成误报故障的问题[2]。

1 既有计轴设备现状分析

使用轨道计轴器来检测列车通过线路上某一点（计轴点）的车轴数，以检查2 个计轴点之间或轨道区段内的空间情况，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。既有计轴系统主要由安装在轨道上的车轮传感器和室内计轴主机柜组成，车轮传感器和室内主机柜通过外部电缆连接，在车轮传感器旁边需要设置室外电缆接线箱（盒）。每个设备集中站主机柜数量及主机数量根据集中站内区段数量来确定车轮传感器。

既有计轴设备采用电磁感应原理来检测其周围铁磁物质有无的有源传感器，其特点是与周围其他的媒介无关，且具有较好的大气适应性，车轮传感器采用先进的车轮轮缘传感技术，可精确判定车轮信息。传感器采用专用安装卡具直接固定于钢轨的内侧，无须室外电子设备，传感器通过电缆接线盒直接和室内设备相连，具有室外设备简单，安装紧固方便的特点[3]。

当铁路施工人员持铁锹等金属物划过车轮传感器磁场区域时，容易对传感器判别是否有列车经过造成干扰，不利于实际计轴。因此，红光带故障经常发生，造成大量人力资源浪费及相应经济损失。

2 改进计轴设备检测形式

针对现有技术所存在的易受干扰造成红光带故障的缺点，该文提出改进地铁信号系统计轴设备的室外检测组件。

既有计轴设备的检测形式：电磁感应。

改进后的计轴设备的检测形式：接触感应。

改进后的地铁信号系统计轴设备的室外计轴检测组件，通过以下技术方案实现实际计轴：该文列车滚轮移动至计轴组件的活动接触组件的列车滚轮活动连接板处，列车滚轮推动列车滚轮活动连接板沿着复位组件的固定轴向下转动，固定轴转动至与感应组件的接近开关接触，接近开关感应到信号，地铁信号系统计轴一次，列车滚轮与列车滚轮活动连接板分离扭簧恢复力带动列车滚轮活动连接板沿着固定轴向上转动，列车滚轮活动连接板转动至设定位置，列车滚轮活动连接板转动至待计轴状态，计轴组件能准确判断列车是否经过，有利于实际计轴。

地铁信号系统的计轴设备安装于铁轨侧壁，计轴设备用于检测地铁车辆的车轴数量，计轴设备包括活动连接座，活动连接座安装于铁轨侧壁处。

活动连接座顶部连接计轴组件，计轴组件包括复位组件、感应组件和活动接触组件，复位组件和感应组件安装于活动连接座顶部，复位组件活动连接活动接触组件，活动接触组件安装在感应组件感应端上方。活动连接座包括第一轨道贴合连接部、第二轨道贴合连接部和加固组件，第一轨道贴合连接部与铁轨外侧壁贴合接触，第一轨道贴合连接部与第二轨道贴合连接部活动连接，第二轨道贴合连接部与铁轨内侧壁贴合接触，加固组件与铁轨、第一轨道贴合连接部、第二轨道贴合连接部连接，实现活动连接座固定安装[4]。

地铁信号系统的计轴设备中第一轨道贴合连接部由插槽、第一折叠连接板2 个部件构成，第二轨道贴合连接部由顶板、底板、第二折叠连接板3 个部件构成，加固组件由连接螺栓、固定螺帽、第二折叠连接板3 个部件构成。活动连接座在第一轨道贴合连接部、第二轨道贴合连接部、加固组件共同作用下，可将地铁信号系统的计轴设备牢牢的固定在铁轨上，同时为安装计轴组件提供牢靠的基础。

感应组件选用接近开关，接近开关安装于顶板顶部。复位组件包括固定轴、扭簧和支撑座，支撑座侧壁固定连接固定轴，固定轴外壁与扭簧里端固定连接。活动接触组件包括列车滚轮活动连接板和限位环，固定轴里端固定连接2 个相同的限位环，限位环之间贴合滑动连接有列车滚轮活动连接板，列车滚轮活动连接板底部通过横孔与固定轴贴合滑动连接。扭簧外端安装于列车滚轮活动连接板侧壁上。该文保留原有计轴系统成熟、稳定和可靠的特点，改进计轴检测组件，解决电磁感应易受干扰导致故障红光带问题。

3 基于接触感应的地铁信号系统计轴设备详细设计

基于接触感应的地铁信号系统计轴设备的详细设计如图1～ 图4 所示，构件为铁轨、活动连接座、计轴组件、限位板、顶板、插槽、连接螺栓、第一折叠连接板、底板、横孔、固定螺帽、第二折叠连接板、列车滚轮活动连接板、固定轴、扭簧、支撑座、限位环以及接近开关。将地铁信号系统的计轴设备安装于铁轨侧壁，其用于检测地铁车辆的车轴数量，计轴设备包括活动连接座，活动连接座安装于铁轨侧壁处。

图1 地铁信号系统计轴设备结构立体图一

图2 地铁信号系统的计轴设备结构立体图立体图二

图3 地铁信号系统的计轴设备结构立体图三

图4 结构A 处的放大图

活动连接座包括第一轨道贴合连接部、第二轨道贴合连接部和加固组件，第一轨道贴合连接部与铁轨外侧壁贴合接触，第一轨道贴合连接部与第二轨道贴合连接部活动连接，第二轨道贴合连接部与铁轨内侧壁贴合接触，加固组件与铁轨、第一轨道贴合连接部、第二轨道贴合连接部连接，实现活动连接座固定安装。

第一轨道贴合连接部包括插槽和第一折叠连接板，第一折叠连接板下端直立部位开设插槽，第一折叠连接板内壁与铁轨1 外侧壁贴合接触。

第二轨道贴合连接部包括顶板、底板和第二折叠连接板，第二折叠连接板底部固定连接有底板，第二折叠连接板内壁与铁轨内侧壁贴合接触，第二折叠连接板顶部固定连接有顶板。

底板外端与第一折叠连接板开设的插槽内壁贴合滑动连接。

加固组件包括连接螺栓、固定螺帽和第二折叠连接板，第一折叠连接板上端直立部位、第二折叠连接板上端直立部位和铁轨均开设有横孔，横孔与固定螺帽的细端贴合滑动连接，固定螺帽螺纹端贯穿第二折叠连接板后与固定螺帽螺纹连接，固定螺帽内壁与第二折叠连接板侧壁贴合接触，第二折叠连接板的粗短内壁与第一折叠连接板外侧壁贴合接触。

活动连接座的第一轨道贴合连接部的第一折叠连接板与铁轨外侧壁贴合接触好，第二轨道贴合连接部的第二折叠连接板与铁轨内侧壁贴合接触好，且底板与插槽插接，然后加固组件的连接螺栓和固定螺帽配合将插槽和第二折叠连接板连接，实现活动连接座快速安装。

如图1～图4 所示，活动连接座顶部连接计轴组件，计轴组件包括复位组件、感应组件和活动接触组件，复位组件和感应组件安装于活动连接座顶部，复位组件活动连接有活动接触组件，活动接触组件设于感应组件感应端上方。

感应组件选用接近开关，接近开关安装于顶板顶部，接近开关与地铁信号系统的计数系统连接。

复位组件包括固定轴、扭簧和支撑座，支撑座侧壁固定连接有固定轴，固定轴外壁与扭簧里端固定连接。

活动接触组件包括列车滚轮活动连接板和限位环，固定轴里端固定连接两个相同的限位环，限位环之间贴合滑动连接列车滚轮活动连接板，列车滚轮活动连接板底部通过横孔与固定轴贴合滑动连接。

当列车滚轮在铁轨上时列车滚轮与列车滚轮活动连接板顶面贴合活动连接。扭簧外端安装于列车滚轮活动连接板侧壁上。

4 基于接触感应的地铁信号系统计轴设备实现原理

列车滚轮移动至计轴组件的活动接触组件的列车滚轮活动连接板处，列车滚轮推动列车滚轮活动连接板沿着复位组件的固定轴向下转动，固定轴转动至与感应组件的接近开关接触，接近开关感应到信号地铁信号系统计轴一次，列车滚轮与列车滚轮活动连接板分离扭簧恢复力带动列车滚轮活动连接板沿着固定轴向上转动，列车滚轮活动连接板转动至设定位置，列车滚轮活动连接板转动至待计轴状态，计轴组件能准确判断列车是否经过，利于实际计轴。

活动连接座顶部固定连接限位板，限位板横向部位底部与列车滚轮活动连接板贴合接触，当列车滚轮活动连接板转动至与限位板横向部位底部贴合接触时，列车滚轮活动连接板顶面上端底部高于铁轨的列车滚轮底部。

扭簧恢复力带动列车滚轮活动连接板沿着固定轴向上转动，限位板将列车滚轮活动连接板限位在待检测位置处。

使用时，将活动连接座的第一轨道贴合连接部的第一折叠连接板与铁轨外侧壁贴合接触好，第二轨道贴合连接部的第二折叠连接板与铁轨内侧壁贴合接触好，且底板与插槽插接，然后加固组件的连接螺栓和固定螺帽配合将插槽和第二折叠连接板连接，实现活动连接座快速安装，列车滚轮移动至计轴组件3 的活动接触组件的列车滚轮活动连接板处，列车滚轮推动列车滚轮活动连接板沿着复位组件的固定轴向下转动，固定轴转动至与感应组件的接近开关接触，接近开关感应到信号地铁信号系统计轴一次，列车滚轮与列车滚轮活动连接板分离扭簧恢复力带动列车滚轮活动连接板沿着固定轴向上转动，列车滚轮活动连接板转动至设定位置，列车滚轮活动连接板转动至待计轴状态，计轴组件能准确判断列车是否经过，利于实际计轴。

5 结论

采用该文提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有以下效果：该文列车滚轮移动至计轴组件的活动接触组件的列车滚轮活动连接板处，列车滚轮推动列车滚轮活动连接板沿着复位组件的固定轴向下转动，固定轴转动至与感应组件的接近开关接触，接近开关感应到信号地铁信号系统计轴一次，列车滚轮与列车滚轮活动连接板分离扭簧恢复力带动列车滚轮活动连接板沿着固定轴向上转动，列车滚轮活动连接板转动至设定位置，列车滚轮活动连接板转动至待计轴状态，计轴组件能准确判断列车是否经过，利于实际计轴。该文设计的活动连接座的第一轨道贴合连接部的第一折叠连接板与铁轨外侧壁贴合接触好，第二轨道贴合连接部的第二折叠连接板与铁轨内侧壁贴合接触好，且底板与插槽插接，然后加固组件的连接螺栓和固定螺帽配合将插槽和第二折叠连接板连接，实现活动连接座快速安装。

该文设计的地铁信号系统的计轴设备解决了现有计轴设备受干扰而出现的红光带问题。增强信号系统稳定性，降低设备故障率，节约成本，实现降本增效。具有成本低，可靠性高的优点，可以在各城市地铁中推广使用，是计轴设备未来发展的方向。