计轴设备首先在欧洲铁路投入实际使用,随后逐渐推广开来,在全球范围内得到了广泛的使用。计轴设备主要用于区间的占用情况的检查和列车的解锁进路。
最先出现的是机械式计轴器。但是,这一类型的计轴器存在较多的缺点,如生产成本高,安装麻烦,从而导致其使用场合有限。到了50年代,永磁式计轴传感器开始投入使用,计轴传感器开始逐步应用到自动闭塞、车站电气集中、驼峰编组站、道口等各种信号设备等领域[7]。60年代,欧洲和日本铁路电气化进程迅速推进,车速得到了很大的提高。与此同时,采用半导体晶体管或磁心晶体管元件构成的电磁式计轴传感器出现,能在0-200km/h的运行速度下可靠地采集车轴信号并计轴。后来,各国铁路开始发展和推广电子式计轴传感器,并将其作为主要制式。电子式计轴传感器采用交流电工作,利用车轮通过时,线圈感应出的交流电压相位发生改变而检测车轮信号[8]。计轴传感器主要分为以下几类: 38512
(1)机械式计轴传感器
机械式计轴器的工作原理较为简单,主要有车轮动作式和重力式两种类型。车轮动作式传感器是利用车轮踏面压上通过板弹簧保持在抬起位置的压杆时,压杆下移,同时推动固定在其上的顶杆往下移动,从而使得接点闭合,发出计轴信号[9];重力式计轴传感器是利用轮轴的压力,当列车经过相应区段时,由于列车的重量使铁轨发生形变,然后其转换机构能把铁轨产生的轻微弯曲放大至几十至上百倍,从而使电气接点闭合并发出计轴信号。 论文网
(2)永磁式计轴传感器
永磁计轴传感器是利用车轮经过时使发送线圈与接收线圈周围的磁场发生变化这一特点而实现计轴的。当车轮通过时,由于车轮的屏蔽作用,使得铁轨与计轴传感器之间的磁场的相位发生变化,磁场在接收线圈感应出相位发生变化的交流电压信号。永磁式计轴传感器大致可以分为两类:动磁式和静磁式。
动磁式计轴传感器的磁头通常由磁心和感应线圈组成,通过钻孔固定在轨腰上。磁心应用具有矫顽力的恒磁材料组成[10]。工作原理如下:当车轮经过计轴传感器永磁回路的磁场时,绕在永磁铁心上的线圈就感应出一个电动势脉冲,这个电动势幅度的大小和方向取决于磁通变化的速度,即遵循楞次定律。然而,当列车的速度较低时,产生的电动势脉冲很小,难以检测。改进的措施是把动磁式计轴传感器的输出端接到一个三位式有极继电器,并把一个双绕组极性保持继电器上接到三位式有极继电器的接点上。轮对与该计轴传感器的相对位置决定传感器的工作状态,当车轮与计轴传感器距离在规定距离以外时,线圈内不会产生感应电动势,继电器无电流流过,有极继电器的衔铁处于中间位置,极性保持继电器的有关线圈处于断开位置;当车轮与计轴传感器的距离在规定距离之内时,车轮使计轴传感器周围的磁场发生变化,磁力线在穿过线圈时会在线圈上产生出一定极性的感应电动势,极性继电器动作,极性保持继电器也动作吸起。
静磁式计轴传感器通常由主、辅两个永磁系统和一个输出电气接点构成。当车轮经过时,由于车轮的屏蔽作用,使得磁路内的磁通量改变,从而接点动作。
(3)电子式计轴传感器
电子式计轴传感器可以分为变耦合式和变衰耗式两种类型。
变耦合式计轴传感器曾经在欧洲很多国家广泛使用。这种计轴传感器主要由发送线圈和接收线圈组成,利用车轮经过发送线圈与接收线圈之间的磁场前后,发送线圈感应出的电压信号不同这一特性而实现计轴的。
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