1、項(xiàng)目八 傳感器與計(jì)軸系統(tǒng)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1. 知識(shí) 理解傳感器基本原理、分類； 掌握計(jì)軸系統(tǒng)的作用、基本工作狀態(tài)和工作原理。 能力 能識(shí)別速度傳感器各部件，并知道各部件作用及原理； 能對(duì)速度傳感器和計(jì)軸系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單維護(hù)。 情感 培養(yǎng)安全第一、嚴(yán)謹(jǐn)、愛崗敬業(yè)等優(yōu)良的工作作風(fēng)； 培養(yǎng)良好的團(tuán)隊(duì)合作精神、培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的良好學(xué)習(xí)習(xí)慣； 激發(fā)濃厚的學(xué)習(xí)興趣?！締栴}導(dǎo)入】 在我們?nèi)粘Ｉ钪?，傳感器隨處可見：電冰箱、電飯煲中的溫度傳感器；空調(diào)中的溫度和濕度傳感器；煤氣灶中的煤氣泄漏傳感器等等，不勝枚舉。城市軌道交通自動(dòng)控制系統(tǒng)中更少不了傳感器的巧妙使用，如列車運(yùn)行速度的檢測(cè)；另外，列車自動(dòng)控制系統(tǒng)中，在

2、自動(dòng)控制模式故障的情況下，如何檢測(cè)區(qū)間占用等？本單元將探討相關(guān)問題?！纠碚撝R(shí)】課題二 計(jì)軸系統(tǒng)一、計(jì)軸系統(tǒng)概述軌道計(jì)軸系統(tǒng)用以檢測(cè)列車通過鋼軌上某一點(diǎn)（計(jì)軸點(diǎn)）的車軸數(shù)，以檢查兩個(gè)計(jì)軸點(diǎn)之間或檢測(cè)區(qū)段狀態(tài)信息，或判定列車通過計(jì)軸點(diǎn)的時(shí)間，自動(dòng)校正列車行駛里程等的設(shè)備。如圖8-6所示為計(jì)軸系統(tǒng)的軌旁設(shè)備。圖8-6 計(jì)軸系統(tǒng)的軌旁“黃帽子”設(shè)備【理論知識(shí)】課題二 計(jì)軸系統(tǒng)一、計(jì)軸系統(tǒng)概述2. 作用計(jì)軸技術(shù)是以計(jì)算機(jī)為核心，輔以外部傳感器等設(shè)備，利用統(tǒng)計(jì)車輛通過某一軌道區(qū)段的軸數(shù)來檢測(cè)相應(yīng)軌道區(qū)段占用或空閑狀態(tài)的技術(shù)。地鐵中主要在CBTC系統(tǒng)故障或移動(dòng)授權(quán)尚未開通時(shí)使用，同時(shí)也作為無線設(shè)備故障時(shí)的

3、備用冗余設(shè)備。3. 采用計(jì)軸設(shè)備的意義 克服電氣化鐵路的牽引電流回流對(duì)軌道電路的較大影響。由于電氣化鐵路的牽引電流回流與軌道電路共用一個(gè)通道，強(qiáng)電流對(duì)弱電流的干擾是不可避免的。隨著電力機(jī)車變流控制技術(shù)的發(fā)展，牽引電流的高次諧波對(duì)軌道電路的干擾影響越來越大。 克服軌道電路的工作狀態(tài)嚴(yán)重依賴于道床狀態(tài)現(xiàn)象。在一些站內(nèi)軌道電路分路不良及雨季“紅光帶”等特殊情況下，道床電阻很低，無論采用何種軌道電路都無法正常工作。因此，在這種場(chǎng)合使用計(jì)軸系統(tǒng)作為檢測(cè)軌道區(qū)段是否空閑是非常有必要的?！纠碚撝R(shí)】課題二 計(jì)軸系統(tǒng)一、計(jì)軸系統(tǒng)概述4. 軌道計(jì)軸系統(tǒng)的組成 計(jì)軸系統(tǒng)主要由室外傳感器、電纜、室內(nèi)計(jì)數(shù)比較器等部分

4、組成。當(dāng)車輛軸數(shù)的信息需要遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)，計(jì)軸系統(tǒng)還需采用傳輸設(shè)備。 傳感器 傳感器是計(jì)軸系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)備，其作用是將機(jī)車、車輛通過的車軸數(shù)轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)。早期使用的傳感器一般是機(jī)械式，目前一般采用電磁式。電磁式傳感器由磁頭、發(fā)送器、接收器三部分組成。磁頭有一個(gè)發(fā)送線圈和一個(gè)接收線圈分別裝在鋼軌的兩側(cè)。發(fā)送器向磁頭的發(fā)送線圈饋送較高頻率的電流，使其周圍產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，并通過空氣、鋼軌、扣件等不同介質(zhì)環(huán)鏈到磁頭的接收線圈，感應(yīng)出一交流電壓。車軸通過磁頭時(shí),車輪的屏蔽作用和輪緣的擴(kuò)散作用，使環(huán)鏈到磁頭的接收線圈的磁通量發(fā)生變化，并使感應(yīng)電壓顯著降低。接收器將這個(gè)變化的感應(yīng)電壓轉(zhuǎn)換成車軸電脈沖信號(hào)。 計(jì)

5、數(shù)比較器 主要由計(jì)數(shù)器、鑒別器、比較器組成。它將進(jìn)出兩個(gè)計(jì)軸點(diǎn)之間的車軸電脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)和比較，以判斷區(qū)間（或軌道區(qū)段）是否空閑。 傳輸設(shè)備 主要由電信號(hào)發(fā)送器和電信號(hào)接收器組成，多采用頻率數(shù)碼傳輸方式?！纠碚撝R(shí)】課題二 計(jì)軸系統(tǒng)二、計(jì)軸系統(tǒng)的工作原理一般的計(jì)軸設(shè)備都分為室內(nèi)和軌旁兩部分，如圖8-7所示。一個(gè)計(jì)軸區(qū)段在人口和出口各設(shè)一套軌旁設(shè)備(傳感器、電纜盒等)，同時(shí)在室內(nèi)各設(shè)有對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器。設(shè)在室內(nèi)的計(jì)軸運(yùn)算器把人口和出口的軸數(shù)進(jìn)行比較來判斷軌道區(qū)段狀態(tài)。當(dāng)有列車駛?cè)雲(yún)^(qū)段時(shí)，人口計(jì)數(shù)器(初值為零)開始計(jì)軸，計(jì)軸運(yùn)算器把人口計(jì)數(shù)器和出入?yún)^(qū)段后，軸數(shù)不變；當(dāng)列車開始從出口駛出時(shí)，出口的計(jì)數(shù)

6、器開始計(jì)數(shù)，這時(shí)計(jì)軸運(yùn)算器的數(shù)值隨列車駛出的數(shù)量而減少。列車完全出清本區(qū)段(即駛出的軸數(shù)與進(jìn)入的軸數(shù)相等)，這時(shí)入口和出口軸數(shù)差等于零。圖8-7 電子計(jì)軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖軌道區(qū)段C軌道區(qū)段B軌道區(qū)段A室內(nèi)室外【理論知識(shí)】課題二 計(jì)軸系統(tǒng)一、計(jì)軸系統(tǒng)概述1. 計(jì)軸室外軌旁設(shè)備 計(jì)軸磁頭 計(jì)軸磁頭安裝在軌道上，軌道外側(cè)圓柱形磁頭能夠發(fā)送電磁場(chǎng)，軌道內(nèi)側(cè)方形磁頭負(fù)責(zé)接收該電磁場(chǎng)信號(hào)，如圖8-8所示。圖8-8 安裝在軌道上的計(jì)軸磁頭【理論知識(shí)】課題二 計(jì)軸系統(tǒng)一、計(jì)軸系統(tǒng)概述1. 計(jì)軸室外軌旁設(shè)備 EAK箱內(nèi)設(shè)備 如圖8-10所示，EAK箱的作用是給磁頭供電、接收磁頭發(fā)回的信號(hào)，經(jīng)過簡(jiǎn)單邏輯判斷和處理后發(fā)回

7、室內(nèi)計(jì)軸系統(tǒng)。整個(gè)EAK內(nèi)部設(shè)備可以從中間分為基本對(duì)稱的兩半，每一半對(duì)應(yīng)一對(duì)計(jì)軸磁頭。圖8-9 車輪對(duì)磁場(chǎng)的影響作用【理論知識(shí)】課題二 計(jì)軸系統(tǒng)一、計(jì)軸系統(tǒng)概述1. 計(jì)軸室外軌旁設(shè)備圖8-10 EAK設(shè)備箱【理論知識(shí)】課題二 計(jì)軸系統(tǒng)一、計(jì)軸系統(tǒng)概述1. 計(jì)軸室外軌旁設(shè)備1）底板 如圖8-11所示，電子單元的底板類似于電腦的主板，整個(gè)電子單元的供電由此接入，核算器和模擬板插在底板的插槽中。底板邊緣還有一個(gè)測(cè)試插座，可以連接測(cè)試工具用來察看電路板的工作電壓抑及磁頭發(fā)送回來的電信號(hào)等。壓以及磁頭發(fā)送回來的電信號(hào)等。圖8-11 電子單元底板【理論知識(shí)】課題二 計(jì)軸系統(tǒng)一、計(jì)軸系統(tǒng)概述1. 計(jì)軸室外軌

8、旁設(shè)備2）模擬板 在車輪靠近和遠(yuǎn)離的過程中，計(jì)軸磁頭的磁場(chǎng)變化是一個(gè)漸進(jìn)的過程，所導(dǎo)致的接收端電壓變化也是隨著漸變的。模擬板的功能就是把這種漸變的信號(hào)轉(zhuǎn)變成核算器板能識(shí)別的電脈沖信號(hào)，如圖8-12所示。圖8-12 模擬板燈位及電位器功能信息【理論知識(shí)】課題二 計(jì)軸系統(tǒng)一、計(jì)軸系統(tǒng)概述1. 計(jì)軸室外軌旁設(shè)備參考電壓和調(diào)整電壓是模擬板工作的兩個(gè)重要數(shù)據(jù)，將測(cè)試工具箱連接到底板的測(cè)試工具插頭上，通過相應(yīng)的擋位就可以讀出SK1和SK2的這兩個(gè)數(shù)值。調(diào)整電壓（MESSAB） 調(diào)整電壓就是磁頭發(fā)送回EAK的電壓。當(dāng)車輪靠近磁頭上方，該電壓會(huì)急劇變小，當(dāng)車輪在磁頭正上方時(shí)，電壓值最小。調(diào)整電壓的最大值和最小

9、值之間的差距基本恒定，絕對(duì)數(shù)值約為400mV。旋轉(zhuǎn)電位器R2/R4，調(diào)整電壓波形會(huì)在縱軸上發(fā)生平移，通過放上和取下模擬車輪，將最大值和最小值調(diào)整為絕對(duì)值相等的相反數(shù)。只要記錄有車輪和無車輪的電壓絕對(duì)值，將它們相加除以2即可得到需要的值。測(cè)試工具箱的10擋用來測(cè)試SK1的調(diào)整電壓，12擋測(cè)試SK2的調(diào)整電壓。參考電壓（PEGUE） 參考電壓是一個(gè)定值，其作用就是作為一個(gè)參考值。參考電壓的調(diào)整一般在完成調(diào)整電壓后進(jìn)行。改變測(cè)試工具擋位測(cè)量參考電壓，旋轉(zhuǎn)電位器R1/R3，使參考電壓值等于沒有車輪時(shí)的調(diào)整電壓值。這樣平時(shí)調(diào)整電壓值在正常范圍內(nèi)時(shí)，模擬板持續(xù)送出高電平信號(hào)，當(dāng)調(diào)整電壓值達(dá)到負(fù)的參考電壓時(shí)

10、，模擬板送出低電平信號(hào)。測(cè)試工具箱的11擋用來測(cè)試SK1的參考電壓，13擋測(cè)試SK2的參考電壓。核算器板 核算器的功能是計(jì)數(shù)和向室內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)。核算器板有自檢功能，一旦發(fā)現(xiàn)本身CPU有故障就會(huì)停止向室內(nèi)發(fā)送錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，如圖8-13所示?！纠碚撝R(shí)】課題二 計(jì)軸系統(tǒng)二、計(jì)軸室內(nèi)設(shè)備 電源/數(shù)據(jù)調(diào)諧單元PDCU PDCU安裝在室內(nèi)計(jì)軸核算器ACE機(jī)架背面，PDCU一端通過分線盤連接軌旁設(shè)備，另一端連接著機(jī)架內(nèi)的串行I/O板。PDCU能將電源和數(shù)據(jù)的通道進(jìn)行合理分配，對(duì)室外的100V供電和EAK發(fā)回的數(shù)據(jù)走的是同一對(duì)線。PDCU的1、2號(hào)端口接的是電源屏的100V電源輸入，如果1、2號(hào)口沒有電源配線，說

11、明這個(gè)PDCU對(duì)應(yīng)的是一個(gè)共享計(jì)軸點(diǎn)。 計(jì)軸核算器ACE子架 ACE子架是室內(nèi)計(jì)軸設(shè)備的核心，一個(gè)ACE子架分為三層，每層有16個(gè)板位。第一層兩塊電源板和兩塊CPU板共占6個(gè)板位，其余板位則是并行和串行I/O板，沒有板卡的位置用空蓋板蓋住，防塵的同時(shí)保證子架內(nèi)制冷氣流通暢，如圖計(jì)軸區(qū)段有3種狀態(tài)： 空閑、占用和受擾。圖8-14 計(jì)軸核算器ACE子架【理論知識(shí)】課題二 計(jì)軸系統(tǒng)二、計(jì)軸室內(nèi)設(shè)備 計(jì)軸核算器ACE1）電源板 電源板從電源屏獲得60V交流輸入后分配給串行I/O和并行I/O板使用。電源模塊實(shí)物圖及前面板指示燈含義如圖8-15所示，通過前面板指示燈含義幫助診斷電源板工作狀態(tài)。圖8-15 電源模塊及燈位信息【理論知識(shí)】課題二 計(jì)軸系統(tǒng)二、計(jì)軸室內(nèi)設(shè)備 計(jì)軸核算器ACE2）串行I/O板、并行I/O板 一塊并行I/O板負(fù)責(zé)一個(gè)區(qū)段狀態(tài)的輸出，實(shí)物如圖8-16所示；一塊串行I/O板負(fù)責(zé)兩個(gè)計(jì)軸點(diǎn)的輸入，實(shí)物如圖8-17所示。圖8-16 并行I/O板圖8-17 串行I/O板【理論知識(shí)】課題二 計(jì)軸系統(tǒng)二、計(jì)軸室內(nèi)設(shè)備 計(jì)軸核算器ACE3）CPU板 CPU板是整個(gè)計(jì)軸系統(tǒng)的核心，計(jì)軸點(diǎn)和計(jì)軸區(qū)段之間的關(guān)系的程序預(yù)先寫入CPU板，它控制著系統(tǒng)并行I/O的輸出，與聯(lián)鎖系統(tǒng)的安全密切