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FTGS轨道电路:德国西门子公司的音频无绝缘技术

时间:2023-08-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:FTGS即为德国西门子公司的遥控音频无绝缘轨道电路。由于FTGS轨道电路相邻区段采用了不同的中心频率和不同的位模式,所以可以防止区段之间的干扰。FTGS-917型轨电路区段类型有以下几种。每层为一个轨道电路组匣,一个轨道电路只需一个组匣,即1个轨道电路架可安装10套FTGS轨道电路。FTGS 型轨道电路除了道岔绝缘为机械绝缘节外,其他都采用电气绝缘节。

FTGS轨道电路:德国西门子公司的音频无绝缘技术

在以轨道电路作为车-地通信通道的ATC系统中,正线上的轨道电路除需要具有检测练车占用功能外,还需要向列车传递ATP/ATO行车信息,因此正线轨道电路一般采用音频无绝缘轨道电路,用电气隔离方式形成电气绝缘节,取代机械绝缘节,进行相邻轨道电路的划分和隔离。FTGS即为德国西门子公司的遥控音频无绝缘轨道电路。

(一)FSK信号的形成

由位模式脉冲把具有一定中心频率的载波信号进行频率调制,即形成FSK信号,上偏频为:中心频率+64Hz,下偏频为:中心频率-64Hz。由于FTGS轨道电路相邻区段采用了不同的中心频率和不同的位模式,所以可以防止区段之间的干扰。

图2-35 位模式2.3调制9.5Hz频率得到的移频键控波形示意图

当区段空闲时,由室内发送设备传来FSK(移频键控)信号,并将其馈入轨道,流经轨道电路经终端传至室内接收设备,经过信号鉴别判断(幅值计算、调制检验、编码检验)完成轨道区段的空闲检测。

(二)空闲检测过程

幅值计算:检测接收回来的电压大小。

调制检测:检测接收回来的电压的中心频率是否正确。

编码检测:检测接收回来的电压所带的位模式是否正确。

当区段空闲时,由室内发送设备传来 FSK 信号,通过轨旁单元在轨道电路始端馈入轨道,并由轨道电路终端接收传至室内接收设备,经过信号鉴别判断(幅值计算、调制检验、编码检验),当接收器计算出接收的轨道电压的幅值足够高,并且解调器鉴别到发送的编码调制正确时,接收器产生一个“轨道空闲”状态信息,这时轨道继电器吸起表示“轨道空闲”。

列车占用时,由于列车车轮分路,降低了终端接收电压,以致接收器不再响应,轨道继电器达不到相应的响应值而落下,发出一个“轨道占用”状态信息。

当轨道区段被占用时,发送器将ATP报文送入轨道,供车上接收。

为了确保ATP报文的发送和接收,FTGS必须能够根据列车的运行方向进行送端和受端的转换,即发送方向的切换。定义了三个发送方向:G方向(正常)、A方向(与G方向相反)、B方向(一送两受区段,反方向侧向运行)。报文式数字编码从ATP轨旁设备向ATP车载设备传输,传输速率为200Bd。

电码有效长度136位,包括车站停车点、下一个轨道电路的制动曲线、运行方向、开门、入口速度、允许速度、紧急停车、限速区段速度、目标速度、目标距离、当前轨道电路识别、下一个轨道电路识别、轨道电路长度、下一个轨道电路的坡度、下一个轨道电路的频率等信息。

为提高对牵引回流的谐波干扰,FTGS采用FSK方式。

FTGS-917型轨电路区段类型有以下几种。

标准型:用于一送一受轨道区段。

道岔型:用于一送两受的道岔区段。

中间馈电型:用于长轨道区段。

(三)FTGS轨道电路主要接收标准

FTGS轨道电路主要应用在车站和区间,电气绝缘的方式主要有:S棒、终端棒(机械绝缘和电气绝缘混合型)、短路棒、8字棒及调制短路棒。利用双轨条进行牵引回流,通过频率调制传输,避免干扰。通过编码传输和混线检测系统(Asii)检测工作/额定频率:载频频率有12个,分配给两种型号FTGS,即FTGS46和FTGS917。

FTGS46的载频频率为4.75kHz、5.25kHz、5.75kHz、6.25kHz;

FTGS917的载频频率为9.5kHz、10.5kHz、 11.5kHz、12.5kHz、13.5kHz、14.5kHz、15.5kHz、16.5kHz。

调制:频率调制(频移键控)。

轨道电路由15个不同的位模式进行频率调制,偏频±64Hz。即调制脉冲信号,FTGS-917型轨道电路共采用了15种位模式:2.2,2.3,2.4,2.5,2.6,3.2,3.3,3.4,3.5,4.2,4.3,4.4,5.2,5.3,6.2。

(四)FTGS 型轨道电路的组成

FTGS型轨道电路由室内设备和室外设备两部分组成,如下图所示。室内设备主要是发送器和接收器,室外设备为耦合单元和S棒。

图2-36 FTGS轨道电路的组成(www.xing528.com)

FTGS的所有电子组件都安装在控制站的机械室内。组匣安装在轨道电路组合架上,每个组合架分为A、B、C、D、E、F、G、H、J、K、L、M、N共13层。其中,A层为电源层及熔断器层;B层为电缆补偿电阻设置层;C层为信息输入、输出及方向转换层;D~N层为轨道电路标准层。每层为一个轨道电路组匣,一个轨道电路只需一个组匣,即1个轨道电路架可安装10套FTGS轨道电路。

发送器和接收器集中安装在控制室内,从控制室到轨道区段的最大距离可达6km。发送器、接收器和轨道继电器组件设计成即插即用单元。在轨道上不需安装任何电子组件,只在轨旁盒内安装免维修的调谐单元,以获得高可靠性、高可用性。在组匣上有大量的运行状态指示灯,能迅速定位故障并立即替换故障功能单元,易于维修。

室外设备有电气绝缘节和轨旁盒。

1.电气绝缘节

电气绝缘节由短路线(S 棒)和轨旁盒内的调谐单元组成,是划分 FTGS 轨道区段的重要设备。FTGS 型轨道电路除了道岔绝缘为机械绝缘节外,其他都采用电气绝缘节。

2.轨旁盒

轨旁盒是用以连接电气绝缘节与室内设备的中间设备。每个轨旁盒内一般可分为两部分,对称布置。一部分作为一个区段的发送端时,另一部分则作为相邻区段的接收端。每部分由一个调谐单元和一个转换单元组成,调谐单元接电气绝缘节,转换单元接室内设备。每个轨旁盒用一根电缆与室内设备连接,有 4 根电缆与电气绝缘节相连,另有1根地线。轨旁盒有两种结构,一种是S棒结构,另一种是双轨条牵引回流区段的终端棒结构,分别如图2-37所示。

图2-37 轨旁盒的两种结构

(五)电气绝缘节

1.S棒(图2-38和图2-39)

正线区段的轨道电路大都采用S棒电气绝缘节,它是镜像对称的,以S棒的中心线作为轨道区段的物理划分。S棒长度为7.8m左右,模糊区段长度≤3.9m(模糊区段:指当车压S棒的1/4~3/4处时,该S棒左右两边的区段都允许显示占用,无法精确判断列车占用的区段),S棒还起到平衡两个走行轨牵引电流的作用。

图2-38 S棒电路示意图       

图2-39 S棒实物图

2.终端棒(图2-40和图2-41)

该电气绝缘节由终端短路棒(又称O棒)和一个机械绝缘节组成。棒长约3.5m,距机械绝缘节0.3~0.6m。该棒长度较短,安装时受位置限制影响较小,并且能起到平衡两钢轨间的牵引电流的作用,因此该棒主要用于双轨条牵引回流区段或道岔区段。

图2-40 终端棒电路示意图

图2-41 终端棒实物图

3.中间馈电棒(8字棒、M棒,图2-42)

用于中间馈电式轨道电路的中央。

图2-42 中间馈电棒电路示意图

4.短路棒(图2-43)

该电气绝缘节用于一端为轨道区段,而另一端为非轨道区段的情况,又称I棒,该棒长度约为4.2m。

图2-43 短路棒电路示意图

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