电磁感应式计轴设备的常见干扰源及预防措施

王博

（成都铁路通信设备有限责任公司 四川成都 610045）

摘要：随着通信技术发展，城市轨道交通信号系统已经进入了全新的时代，对应的系统架构早已脱离传统地面轨道电路的束缚。但是，为保障通信设备发生故障时，不影响全线的正常运行，大多数城市的轨道交通依然使用计轴器作为次级轨道检测系统，负责检测列车占用轨道区段的情况。该文通过分析电磁感应式计轴设备使用中常见的一些干扰源，并对受扰的问题提出防范措施，为后续市域高速轨道交通项目的发展打好基础。

关键词：电磁感应式计轴设备；计轴设备常见干扰源；预防措施

引言：

计轴器是城市轨道交通轨道检测程序中经常用到的设备。通常在指定区域的入口处和出口处分别安装一套计轴设备。如果入口处计轴器记录的车轴数（车轮对数）与出口处计轴器记录的车轴数不一致的时候，说明有车辆占用这个区段。如果轴数相等，表示这个区段是空闲状态。现在经常使用的计轴设备种类主要有轴重感应式的计轴、电磁感应式计轴和铁磁式计轴。本篇文章主要用于国家城市轨道交通经常使用的JZ.GD-2电磁感应式计轴设备来说明一些经常遇到的计轴器干扰源，并针对计轴器干扰源提出一些预防措施。

1、JZ.GD-2计轴系统简介

JZ.GD-2计轴系统是中国通号集团旗下成都铁路通信设备有限责任公司近来全自主研发出来的一种新型计轴系统，这种系统可以兼容全电子联锁和继电器联锁两种模式，其中全电子联锁模式下计轴通信主机采用2乘2取的冗余系统和联锁主机完成信息互换，是在目前最新的通信技术、计算机技术和传感器技术的基础上研究出来的。它的技术处于世界的领先水平。

这种系统是由室内主机JZ.GD-2和室外轨旁轴计点CC200K轮轴传感器组成的。其中轮轴传感器为轮缘型有源电磁传感器，通过安装夹具安装于钢轨内侧，用于检测通过传感器上方车轮的轮缘，并通过星绞四芯电缆线将轮轴信息传输到室内计轴主机单元；计轴主机柜可安装多套计轴主机单元，计轴主机采用单区段多点的分散处理方式，采用2取2安全计算机系统对传感器采集信息进行处理，完成列车车轴的计数和统计计算，从而实现轨道区段占用和空闲的检查，并由通信接口按照通信协议通过安全冗余总线输出轨道区段占用和空闲状态的信息。每台主机最多可连接多达35个点，监控35个区段。适合用在复杂站场合一般区域。这种计轴系统的室外计轴磁头在实现轮轴计数的功能中，主要利用车轮轮缘切割磁感应线时产生磁场变化（形成压降）而检测到轮轴信号。因此针对利用这种原理的电磁感应式计轴设备，需要严格把控好计轴设备周围电磁干扰源的干扰级别，在控制系统的稳定上非常重要。

2、各类电磁感应式计轴设备干扰源

据统计，雷电、电涌、过电压等电磁干扰是中国铁路大部分计轴设备故障的干扰源。虽然轴数计量技术在近十多年来，在许多铁路局得到了广泛的使用，但是电磁干扰问题并没有得到很好的解决。持续性久和强度低是电气化路段机车牵引电流干扰的特点，一般的防雷元件对这种情况没有办法解决。虽然在城市轨道交通中很少有雷电方面的破坏，但是在户外路段和高架路段、城市轨道之间距空间小、不同系统的设备电线和电缆密集等，这些方面上有许多潜在的干扰源。怎样预防这些干扰源对计轴设备产生危害，并且干扰源不能完全去除时怎样临时做出解决，这些都是需要重点注意的事项。

2.1电涌型干扰源

列车通过轨道的过程中，在牵引和制动时会产生比较大的电流，也叫做电涌。计轴时会因为电流产生磁场和计轴器磁头检测到的磁场产生中和，从而受到干扰。主要因为干扰磁场和检测磁场发生中和，所以造成了计轴器的计数有偏差，让系统错判断有车轮通过或由于车轮通过时产生压降变小，从而导致系统无法识别，这样会造成计轴系统报警，最后运算失败会导致计轴发生故障，从而影响了列车的正常运行^[1]。

2.2异物干扰

异物干扰是指列车运行的轨道区域内存在异物，而且造成了一定的干扰。一般情况下，异物干扰对铁磁检测类型的计轴设备有比较大的影响。因为电磁类计轴设备是通过切割磁感应线产生压降的原理来进行计数的，所以在异物不能完全垂直切割磁感应线的情况下，就不能形成影响记录轴数的波形，也不会成为故障。但是也不能排除有较大金属异物的状况。

2.3其它线缆磁场干扰

这里把其他系统设备电缆造成的干扰称为其他线缆磁场干扰。这些干扰主要来源于其他通过电缆电流产生的磁场，这些磁场与计轴器磁头检测磁场发生了磁场重叠。和周围的许多其他设备周围的电缆相比，电力供电回流使用的各种线缆产生的电流最大，单是这种磁场就对电磁感应类计轴设备产生很大的影响^[2]。但是在城市轨道建设的过程中，一般都考虑到这种干扰的发生，在安装电磁类计轴磁头和预算单元的过程中，会考虑到现场电力回流线缆的位置，并做出相应的调整。但是，当一些回流线路不畅通或者轨道连接线松动时，产生的电压电流会超过平常运营供电输电产生的量，极有可能对计轴器造成干扰。

3、电磁感应式计轴设备常见干扰源的预防措施

3.1电涌型干扰预防措施

针对电涌干扰，在初期的线路开通调试期间，首先要对电磁干扰做测试，这是必须要注意的。当前国内外电磁感应类计轴技术已经很成熟了，而且抗干扰数据也已经明确了，在与列车牵引制动厂家沟通时，都会对相关数据进行对比，不过在列车的生产和制造过程中，能够减少电动客车运行中产生的各种电磁干扰，是长久以来的一项研究课题。计轴设备本身方面，计轴磁头电压检测标准的制定是基于各种常规干扰源，并根据计轴检测磁场的原理，我们可以在设备容许的范围中，通过对磁头检测标准电压的提高，从而提高检测磁场的强度，减少磁场重叠造成的波峰减弱，这样就能够增加设备在抗电磁干扰方面的能力^[3]。

3.2异物干扰的预防措施

针对异物干扰，工作人员需要在平常巡道的工作和日常检修的工作中对计轴器磁头周边的地方进行检查，如果在区域检查的时候发现异物，需要及时进行清理，避免异物对计轴设备产生干扰，影响城市轨道交通的运行。

3.3其他干扰的预防措施

对于其它电磁干扰，如果是暂时的回流不顺畅、传输回流电线松动造成的故障类型大电流干扰，则可以用恢复电力电缆的完整度等方法，把干扰消除。在区域附近如果没有发生类似的干扰，也需要加强日常维护检修工作，及时发现电缆问题，并予以解决^[4]。如果在正常工作的电缆对计轴器产生了干扰，只有通过改造、改变线缆的位置，以此避免对计轴器的干扰。一般在城市轨道建设完成的区域内，由于电力电缆面积大，无法轻易修改，这种情况下，只能改变计轴器安装的位置，避免离干扰源过近。还可以在电力线缆的外面加装防辐射层。处理电缆产生的电磁干扰对计轴器磁头的干扰，上述方法均是可行且有效的。

4、电磁干扰数据

从以上讲解可以看出，电涌干扰和异物干扰等电磁干扰对计轴器磁头的影响最大，这里给出了一些相关实际设备的电磁干扰参数，仅供参考：

供电电缆发射：（150kHz-30MHz）10V，遵循EN50121-4标准A

安装盒发射：（30MHz-1000MHz）10V，遵循EN50121-4标准B

静电放电：8kV，遵循EN50121-4标准A

电磁域（AM）：（80MHz-1000MHz）20V/m，遵循EN50121-4标准A

电磁域（PM）：（895MHz-905MHz，1.89GHz±10MHz）20V/m，遵循EN50121-4标准A

脉冲：2kV，遵循EN50121-4标准A浪涌（供电）：2kV，遵循EN50121-4标准A

射频传导干扰：（150kHz-80MHz）10V，遵循EN50121-4标准A

5、结语：

本篇文章对电磁感应式计轴设备的干扰源做了简单的分析，并针对不同干扰源提出了预防措施及解决方法。计轴器在的使用过程中，因为在部分本质上是电磁式传感器，可以依靠互感线圈的工作模式，在城市轨道列车的行驶过程中，考虑到工作人员建好的计侧位置点，当有车轮经过以后，分析其中磁通变化状态，最终获取到轮轴信号。计轴设备是检测轨道区段状态和检测列车经过位点的重要设备，计轴设备在列车控制信号系统中占据了重要的位置，而且在当前轨道交通技术不断提高的情况下，渐渐取代了轨道电路，成为线式控制模式下重要的轨道设备。预防干扰源对计轴设备产生影响，能够有效降低城市轨道交通运行中的故障，从而提高设备可用性。

参考文献：

1. 徐金祥.城市轨道交通信号基础[M].北京：中国铁道出版社，2018年.

2. 林瑜筠.城市轨道交通信号[M].北京：中国铁道出版社，2018年.

3. 李夏阳.计轴自动闭塞系统应用及计轴设备发展前景探讨[J].铁道建筑技术，2018，（7）：75-80.

4. 王力.计轴设备在轨道交通信号领域的应用[J].铁道通信信号，2017，47（1）：20-22.