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陈中浙•
分”功能分别建立体积积分和面积积分算子，二者分别用于计算谐振腔内部总存储能量与腔表面损耗能量，继而可计算出谐振腔的Q 因子；通过“电磁波，频域（emw ）”组件添加“阻抗边界条件”，将谐振腔表面材料参数与前面铜材料参数对应；通过“网格”组件将谐振腔进行划分，并通过“研究”组件设置“
步骤1：特征频率”中的特征频率搜索基准值为5GHz ，并点击“计算”，即进行仿真。仿真结果表明，TE 101模式下，谐振腔内部电磁场分布如图2
骨碱性磷酸酶
所示。
图2(a)谐振腔内部电场分布、电场方向（黑箭头）与磁场方向（白
箭头）；(b)电场沿谐振腔z轴方向中心轴线分布情况
通过图2(a)可直观地看到，TE101为矩形谐振腔的一个基模，且与理论计算（式~式）初步推算结果一致，即：谐振腔内部只有y 方向电场分量，以及x 方向和z 方向磁场分量。进一步，分别通过式理论计算和COMSOL 软件数据提取功能获取了TE 101模式下谐振腔内部沿z 轴方向的电场分量E y 分布，如图2(b)所示。结果显示：二者
结果几乎一致。
此外，在TE101模式下，通过式和式计算计算了谐振腔的谐振频率和品质因子，分别为6.25GHz 和7427，而通过COMSOL 仿真得到的特征频率（谐振频率）和Q 因子（品质因子），分别为6.25GHz 和7412；可见：二者结果吻合较好。需要指出的是，仿真结果产生的误差主要由谐振腔的网格划分引起；换句话说，网格划分越密集，通常这种误差会越小。
4 结论
本文以矩形谐振腔为例，理论推导了谐振腔的电磁参数，并利用COMSOL 进行了仿真验证。结果显示，二者计算结果高度一致；另外，利用COMSOL 软件自带的可视化输出功能生动地展现了谐振腔
的电磁参数分布。实际上，除了矩形波导外，其它结构谐振腔电磁特性也可通过该软件仿真计算。这表明COMSOL 软件可让学生更直观地理解和掌握谐振腔电磁特性，且软件具有较好的可行性、便捷性与普适性，非常适合引入到电磁理论课程的教学中。
基金项目：湖南省自然科学基金（批准号：2017JJ3098）；国家自然科学基金（批准号：61805078）。
通信作者：闵力（1984—），男，湖北广水人，博士，讲师，主要从事新型光学材料研究。
陕西城际铁路有限公司 冯宏东
不断深化对什么的认识
在现代的地铁信号系统当中，计轴系统已经逐步替代轨道电路对列车的占用出清情况进行检测，智能化程度更高，结构简单，维护方便，具有更完整的系统功能。文章主要对西安机场城际线JZ.GD-1型微机计轴设备的结构组成和工作原理进行介绍，对其优缺点进行简单分析。 引言：西安机场城际线采用成都铁路通信设备有限公司JZ.GD-1型微机计轴系统，该系统分为室内外两个主体部分：室外车轮传感器及室内计轴主机。每台计轴主机最多可以控制20个计轴点、监视15个计轴区段，是实现对正线计轴他喷他多
区段占用或空闲状态检查的安全设备。
图1 JZ.GD-1型微机计轴结构示意图1 JZ.GD-1型微机计轴系统结构组成及功能
JZ.GD-1型微机计轴系统，该系统室内设备和室外设备结构组成如图1所示。室内设备即为计轴主机，主要设有BSI 过电压保护模块、IMC （EB ）评估板、CPU 计轴处理板、
TCJ 条件采集板、ACDC 电源板、TXS 显示板、母板等。室外设备为轨旁接线盒、传感器安装部件及RSR180传感器。1.1 室内设备
（1）BSI 过电压保护模块：位于于机柜背面，处于室外传感器引入与室内评估板之间。该模块用来防止过电压对传感器以及评估板的影响。在本系统中每个RSR180对应一块过电压保护模块。
（2）IMC （EB ）评估板：用于给车轮传感器的两个传感系统供电及检测分析其检测到的传感器电流信息，并将处理后的信息以高低电平方式送给CPU 板。在本系统中1个信号源对应1块IMC 板。
（3）CPU 计轴处理板：即微处理板，是该系统的运算单元，2块CPU 板采用相同的硬件结构及软件结构，采用2取2
交叉比较，串联输出（JZ.GD-1型微机计轴设备操作维护手册：成都铁路通信设备有限公司）。CPU 板采集处理IMC 板的轴信息、复位信息，并进行计算、判别处理，给出区段空闲/占用条件，并将此状态通过母板传输至外部安全性继电
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器。在本系统中每个计轴区段需设置2块CPU板。
（4）TCJ条件采集板：是运算单元与联锁复零继电器的接口处理板。用于采集外部复零继电器的接点条件并通过光电隔离转换成高低电平送给CPU板。预复零的采集处理与条件复零的采集处理由2套独立的电路处理完成，其原理完全相同。在本系统中每个区段计轴运算单元设置1块TCJ板。
（5）ACDC电源板：用于向CPU板、IMC板等部件供电。ACDC板将AC220V转换为DC24V±5%，供运算单元使用，每个ACDC 100W。在本系统中每层主机设置1块ACDC板。
（6）TXS显示板：用于显示区段轴数和故障信息，为非安全相关板卡。在本系统中每套主机设置1块TXS板。
（7）母板：用于CPU、IMC、TXS、TCJ之间的电气连接。
1.2 室外设备
（1）RSR180车轮传感器：利用电磁感应原理来检测其周围有无铁磁物质的有源车轮传感器，可精确的判定车轮信息，其具有较好的环境适应性和较强的抗干扰能力。传感器由IMC板通过传输电缆进行恒流供电，当车轮驶过传感器作用区域时，RSR180将所感应的电流信号通过电缆传输至室内评估板IMC（JZ.GD-1型微机计轴设备操作维护手册：成都铁路通信设备有限公司）。
（2）传感器安装部件：将传感器固定在钢轨上，并可通过相关螺母进行上下前后的调整来使传感器的安装参数符合正常工作需求；
（3）轨旁接线盒：一般采用HZ-12型盒子，用于通道信号电缆和传感器尾缆的接续，便于计轴室外电路故障时问题查和传感器故障时的整体更换。
2 JZ.GD-1型微机计轴系统工作原理
JZ.GD-1型微机计轴系统是专用于轨道交通的区段列车占用检查的一种微机计轴设备。其采用有源电磁传感器和2取2计算机结构，由微处理器进行区段空闲的运算和检查，并以继电器接点的形式将结果输出给相应的联锁设备（JZ.GD-1型微机计轴设备操作维护手册：成都铁路通信设备有限公司）。当列车进入检测区间时，设备给出区间占用指示，列车完全出清区间时，设备给出空闲显示。设备能区
分列车运行方向，适用列车正向运行、反向运行、折返等正常作业。系统设计符合轨道交通信号设备“故障-安全”原则，当出现设备故障和通信中断等故障时，系统输出的区段轨道继电器落下，从而导向安全输出。
JZ.GD-1型微机计轴系统在所检查的区段两端分别设置车轮检测点（RSR180车轮传感器），用以检测经过各检测点的车轮轴数，室内两个独立的CPU分别对区段两端检测点传来的轴数进行统计、计算和比较，并由CPU输出相应的轨道继电器条件，由轨道继电器的吸起和落下来实现检测区段的空闲与否检查。
例如，当列车依次经过传感器JZ1、JZ2后，传感器将感应到的轮对信息经电缆传到室内，经BSI板过电压保护后传递至IMC（EB）评估板，评估板对所接收到的两路传感器电流信息进行独立评估后，通过光电隔离，将轮对信息以高低电平方式送至计轴CPU板，CPU板对经过传感器的轴数予以准确计数，并进行软、硬件逻辑运算和判别处理，输出检测区段0101G的区段空闲/占用信息，并控制安全继电器（JWXC-1700型）吸起/落下。当计轴重新上电或者故障时，进行复位操作，计轴系统采集到相关复位条件信息，运算通过后，执行相应区段复位。如图2
所示：
图2 JZ.GD-1型微机计轴系统工作原理图
3 JZ.GD-1型微机计轴系统优缺点
3.1 系统的优点
（1）安装方便。与传统轨道电路相比，计轴不需要安装轨道绝缘，这避免了因为插入绝缘而锯断长轨。
小老虎过生日（2）结构简单。计轴与轨道电路相比，组件较少，使用电缆较少且不需要钢轨接续线。
（3）环境要求低。计轴不会受雨雪天气、轨面污染或生锈等外部因素影响正确使用。
（4）维护方便。集成度高，性能稳定，电气参数单一，部分部件可实现免维护。
（5）功能齐全。作为CBTC后备模式，具有预复位和条件复位功能，它减少了使用降级模式时带来的室外操作。
3.2 系统的缺点
（1）易受干扰。当系统掉电后恢复、电磁干扰、磁头处划过金属物等时，区段容易受扰。
（2）条件复位操作存在风险。即便在区段有车或金属异物的情况下，条件复位也能使区段立即出清。因此，条件复位操作是非安全操作，当要对某个计轴区段进行条件复位时，必须人工确认现场无车辆或金属异物等方可操作。
（3）有局限性。计轴仅能提供间断的列车经过固定位置的检测，无法实时检测断轨、施工小推车中途上道等风险因素。KAMEWA
4 结语
现在的城市地铁信号系统中，计轴设备作为CBTC后备模式下列车位置检测设备得到了广泛应用（王力，计轴设备在轨道交通信号领域的应用：铁道通信信号，2011）。JZ.GD-1型微机计轴系统的设计理念是基于轨道电路区段闭塞概念，相比于传统轨道电路设备功能更齐全，设备更稳定，并且结构简单，便于维护和后期故障处理。
作者简介：冯宏东，男，大学本科，现在陕西城际铁路有限公司工作，助理工程师，岗位正线信号技术管理。
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