机械毕业设计812环线型TWC系统技术研究工硕毕业设计.doc
机械毕业设计812环线型TWC系统技术研究工硕毕业设计
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无绝缘音频轨道电路 AF-904 维护手段探究 I 无绝缘音频轨道电路 AF-904 维护手段探究 Research On The Maintenance Methods for Uninsulated Audio Frequency Track Circuit AF-904 学科 (专业 ):控制工程 作者姓名 : 指导教师姓名 : 答辩日期 : 年 月 nts无绝缘音频轨道电路 AF-904 维护手段探究 I 无绝缘音频轨道电路 AF-904 维护手段探究 摘 要 无绝缘 音频轨道电路 AF-904（ Audio Frequency-904）的出现 实现了 列车 占用检测 和 向车载设备 发 送数字编码机车信号数据 的双重功能 ， 有效 地 提高 了 线路 利用率 。上海轨道交通地铁 2号线 采用的就是这 套 信号 系统 。 按 照 线路设计， 列车 最短 行车间隔 仅 1分 45秒 ，充分体现了其高效性。 本文首先回顾了轨道电路的起源，并 对 轨道电路的基本工作原理做了简单介绍 。 随后又 对 无绝缘音频轨道电路 AF-904的系统结构、 室内外组成和工作原理等做了 逐 一介绍， 对故障 代码 进行整理汇总 ，对常见故障代码 出现后的故障处理进行 逐一说明 。 通过对 这 三年 来 2号线发 生的 轨道电路红光带故障 的全面 统计和梳理， 将矛盾焦点 集中在 几个始终难以 根治 的轨道电路上。通过对 无绝缘音频 轨道电路基本参数的研究，确定钢轨阻抗和道床漏泄 的 均匀分布 特 性。并建立电路参数计算模型 ， 研究出 单位钢轨电阻、阻抗、电感、泄露导纳、道碴泄漏电导、道碴电阻和道碴电容等的计算公式。在对开路短路三电压表法，开路短路电压电流法和开路短路二电压法这三种典型的轨道电路基本参数测算方法的研究比较 及听取专家意见 后， 选择 了 更适合 2号线的 开路短路二电压法。 在以上理论研究的基础上 通过对室内外等效电路的研究，画出等效电路图，并 研究 确定其特征阻抗、谐振频率、品质因素和频率特性nts无绝缘音频轨道电路 AF-904 维护手段探究 II 等重要参数的计算公式 和标准 。 编写校准、调谐规范， 将 理论研究 返回现场进行测试，验证其 有效 性和 实用 性。 关键词： 轨道电路 , 故障 , 二电压法 , 等效电路 , 调谐 nts无绝缘音频轨道电路 AF-904 维护手段探究 III Research On The Maintenance Methods for Uninsulated Audio Frequency Track Circuit AF-904 ABSTRACT The appearance of joint less audio frequency track circuit (AF-904) can satisfy the dual-functions for train occupancy detection and sending vehicle digital coding data to on-board equipment and enhance track utilization ratio. Shanghai Metro Line 2 used this system. According to block design, the shortest headway for Shanghai Metro Line 2 is 145”, which can reflect the high efficiency of this system. Firstly, this thesis reviewed the origin of track circuit and simply introduced its basic working principle. Then the thesis introduced the system architecture, indoor and outdoor equipment composition and working principle of joint less audio frequency track circuit (AF-904), as well as gathered all the failure codes and illustrated the common failure codes. Through statistics and sorting track circuit red belt failure of Shanghai Metro Line 2 in the latest 3 years, it can conclude the problems focusing on some track circuits which are difficult to solve. By means of research on the basic parameters of joint less radio frequency track circuit, to determine rail impedance and the uniform distribution characteristics of track bed leakage and to build circuit parameter calculation model to get the calculation formula for unit rail resistance, impedance, inductance, leakage admittance, ballast leakage conductance, ballast resistance and ballast capacity. After comparing three basic track circuit parameters calculation method among Open Short Circuit Three Voltmeters method, Open Short Circuit Voltage Current method and Open Short Circuit Two Voltage method and listening to experts comments, Open Short Circuit Two Voltage method is finally chose by author. Based on above theories and indoor and outdoor equivalent circuit research, to make equivalent circuit drawing and to determine calculation formulas and standards for some important parameters, such as characteristic impedance, resonant frequency, quality factor and frequency character. Author compiled standard and debugged specification, as well as returned theory research back to site to test in order to verify its availability and practicability. KEYWORDS: Track circuit, Failure, Two Voltage Method, Equivalent Circuit, Tuning nts无绝缘音频轨道电路 AF-904 维护手段探究 I 目录 第一章 绪论 . 3 1 1引言 . 3 1 2论文所完成的主要工作及结构安排 . 4 第二章 轨道电路介绍 . 6 2 1轨道电路回顾 . 6 2 2轨道电路的基本原理 . 6 2 3轨道电路的工作原理 . 7 第三章 无绝缘音频轨道电路 AF-904介绍 . 9 3 1无绝缘音频轨道电路 AF-904简介 . 9 3 2无绝缘音频轨道电路 AF-904系统结构 . 9 3 2 1室内设备 . 9 3 2 2轨旁设备 . 12 3 2 2 1轨道耦合单元 . 12 3 2 2 2“S”Bond . 12 3 3无绝缘音频轨道电路 AF-904工作原理 . 13 3 4无绝缘音频轨道电路 AF-904数据协议 . 14 3 5故障代码 . 15 3 6常见故障代码处理方法 . 19 第四章 2号线轨道电路红光带故障梳理 . 20 4 1现场故障统计 . 20 4 2对人民广场站轨道电路 G3红光带频次的研究 . 21 4 3对典型故障区段的参数研究 . 22 4 4Vari和 Shnt 对 Str影响的研究 . 23 4 5数据梳理总结 . 24 第五章 轨道电路参数算法的研究 . 25 5 1轨道电路的基本参数 . 25 5 2无绝缘轨道 电路参数的测算理论依据 . 27 5 2 1测试条件 . 27 5 2 2测试流程 . 28 5 2 3测试结果分析 . 33 5 3无绝缘轨道电路参数计算模型 . 34 第六章 轨道电路基本参数测算方法的研究 . 39 6 1常用的几种测算方法 . 39 6 1 1开路短路三电压表法 . 39 6 1 2开路短路电压电流法 . 42 6 1 3开路短路二电压法 . 44 6 2实际测算方法的选择 . 46 第七章 调谐方法的研究 . 48 7 1等效电路的研究 . 48 7 2信号环线的电感和电阻测试 . 49 7 3频率特性分析 . 51 nts无绝缘音频轨道电路 AF-904 维护手段探究 II 7 4调谐单元品质因素的调整分析 . 54 7 5制定无绝缘音频轨道电路 AF-904调谐规范 . 55 7 5 1适用范围 . 55 7 5 2作业准备 . 55 7 5 2 1工器具仪表准备 . 55 7 5 2 2管理作业 . 55 7 5 3作业流程 . 55 7 5 4安全注意事项 . 58 7 5 5重要参数标准 . 58 第八章 总结与建议 . 59 8 1研究成果汇总 . 59 8 2成果应用 . 60 8 3后续建议 . 60 参考文献 . 62 附录 . 63 攻读学位期间发表的学术论文情况 . 64 致谢 . 65 nts无绝缘音频轨道电路 AF-904 维护手段探究 3 第一 章 绪论 1 1 引言 上海轨道交通 地铁 2号线东起浦东国际机场，西止于浦西虹桥枢纽，全线拥有 30 座 车站，日均 客 流量突破百万 人次 。 不论是线路规模 ， 还是日均客流量均已成为上海轨道交通网络化运营中举足轻重的一环 ， 这无疑对信号工作者 提出了更高 、更严苛 的 维护 要求。但 动力源 于压力，为了能让乘客得到更舒适便捷的出行，信号工作者 时刻努力着 。 上海轨道交通 地铁 2 号线采用的是美国 US&S 的信号系统，该信号系统是基于无绝缘音频轨道电路 AF-904 来 实现列车占用检测和机车信号传输 的 。 无绝缘音频轨道电路 AF-904 是联锁逻辑处理单元和车载设备之间的通信接口，实现了正线轨道区段占用检测以及地对车的 列车自动保护 (Automatic Train Protection,ATP)数字信号传输的双重功能，其分路灵敏度为 0.25 。 无绝缘音频轨道电路 AF-904 故障将导致该轨道区段红光带，进路不能正常开放，列车无法以 列车自动运行 (Automatic Train Operation,ATO)模式或 ATP模式高速通过。司机 只能将列车停下 并 切换至 人工驾驶 模式，在 得到 调度 的 动车授权后才能以低速缓慢通过该故障轨道区段，大大影响了白天的正常运营效率。近几年来，随着线路开通时间渐长，设备老化导致设备 稳定性有所下降 。鉴于合同和技术保密的原因，其系统供应商美国 US&S公司 并不提供系统关键技术参数，导致信号工作者 对系统故障的分析诊断及维护 存在较大 困难。由于缺乏一套有效的 维护 手段，导致信号工作者只能仅凭个人感觉和经验进行故障排除，造成在系统 维护 过程中存在 无标准、 低 效率 、水平差等问题。这些问题的存在，使得信号工作者 不能科学 地、有效地 对系统进行维护，影响了系统的安全可靠性，乃至线路的正常运营。 本论文课题 志在弄清关键技术，取得相关技术参数，为系统维护制定维护规程 ，为设备维修提供技术手段。提升维护的有效性，安全性、可靠性，为 2号线的正常运营提供有力的技术保障。 nts无绝缘音频轨道电路 AF-904 维护手段探究 4 1 2 论文所完成的主要 工作及结构安排 通过对 无绝缘音频轨道电路 AF-904 的分析 和研究，确定该 信号 系统的 工作原理及 采用的 关键技术，并进一步确定对其产生影响的主要技术指标 ，通过摸索和研究，找出一套比较完善的预防故障和处理故障的 维护 方法，使设备能够安全、可靠的运行，为 2 号线的正常运营提供有力的技术保障。根据设定的研究方法，研究的技术路线和步骤如下： （ 1）对 2号线 无绝缘音频轨道电路 AF-904进行技术分析，初步了解其所采用的关键技术、信息传输流程和系统实现原理 ； （ 2）收集 2号线故障记录，对其进行分类，归纳 和 分析 ； （ 3） 对轨道电 路参数算法进行研究，掌握其重要参数的计算方法 ； （ 4） 通过对轨道电路基本参数的测算方法研究，找到最适合 2 号线的测算方法 ； （ 5） 在理论研究的基础上，研究轨道电路的等效电路，通过研究确定核心技术指标 ； （ 6） 将研究成果运用到现场实际维护中， 修正研究结果和参数 ； （ 7） 制定 无绝缘音频轨道电路 AF-904 调谐规范， 撰写研究报告。 本文共分为 八 章 : 第 一 章为绪论，说明本课题 研究的背景和目的 。 第 二 章 为轨道电路介绍， 主要介绍了轨道电路的起源和 工作原理。 第 三 章 为 无绝缘音频 轨道电路 AF-904 介绍，主要介绍了无绝缘音 频轨道电路AF-904 的系统结构 ，室内外组成 和工作原理 ，并介绍了常见故障代码的处理方法。 第 四 章 为 2号线轨道电路红光带故障梳理， 通过对故障梳理，提出假设 和研究方向 。 第 五 章 为 轨道电路参数算法的研究 ， 主要 对 2 号线无绝缘音频轨道电路 AF-904参数算法进行研究，得出重要参数的计算公式。 第 六章 为 轨道电路基本参数测算方法的研究 ，对三种常见算法进行比较，最终选nts无绝缘音频轨道电路 AF-904 维护手段探究 5 择最 适合 2号线的 测算方法。 第七章为调谐方法的研究 ，通过对等效电路的研究，确定调谐的主要参数指标，并制定 无绝缘音频轨道电路 AF-904调谐规范。 第八章为总结 与建议 ， 总结 本次课题研究成果，并 提出 后续建议。 nts无绝缘音频轨道电路 AF-904 维护手段探究 6 第二章 轨道电路介绍 2 1 轨道电路回顾 19世纪末，为了检查列车是否占用钢轨，美国人鲁宾逊于 1870 年发明了开路式轨道电路。 2 年后 他又研制成功了闭路式轨道电路，并于 1873 年首先在宾西法尼亚铁路试用，从此铁路自动信号打开了崭新的一页。 我国铁路在建国前采用的轨道电路比较落后，不仅传输的信息量少，分布也极不平衡。 1924 年，我国首先在沈阳 至苏家屯间 建成自动闭塞，采用的是交流50Hz二元三位式相敏轨道电路，这是 我国最早采用的轨道电路。 建国后从 50 年代中期开始，轨道电路技术在我国有了长足的 进步 ， 不仅传输的信息量增加而且它的使用 也 遍及全国，构成了我国铁路信号技术发展的基础。 2 2 轨道电路的基本原理 轨道电路是以线路上的两根钢轨作为导体 ，并用引接线连接信号电源和接收设备所构成的电气回路。它是由钢轨、 钢轨 绝缘、轨端接续线（减少两条钢轨接头处的电阻而增设的连线）、引接线（将设备接向钢轨所需的连线）、送电设备及受电设备等主要元件所组成 ， 轨道电路原理图如 图 2-1所示 。 图 2-1 轨道电路原理图 如图 2-1所示， 一般轨道电路 由三大 部分组成 ： 轨道继电器 （ GJ） 限流器 钢轨线路 轨道电源 轨道接续线 送电端 受电端 钢轨绝缘 nts无绝缘音频轨道电路 AF-904 维护手段探究 7 （ 1） 送电端：主要有电源设备，限流装置和引接线； （ 2） 线路：主要为钢轨，轨端连续线和轨道绝缘； （ 3） 受电端：主要有引接线和轨道继电器。 2 3 轨道电路的工作原理 轨道电路的基本工作原理如图 2-2所示。 图 2-2 轨道电路工作原理图 当 列车未进入轨道电路，即线路空闲时，电流通过轨道继电器线圈，使它保持在吸起状态，接通信号机的绿灯电路，如图 2-2（ a） 所示。 当列车进入轨道电路，即线路被占用时，电路同时通过轮对和轨道继电器，由于轮对电阻比轨道继电器线圈电阻小的多，形成很大的分流作用，并使电源输出电流显著加大，限流电阻上的压降随之增加，送向两根钢轨间的电压降低 ，因而流经轨道继电器的电流减少到它的落下值，使轨道继电器落下 ,用继电器的后接点接通信号机的红灯电路，如 图 2-2（ b） 所示 。信号机红灯显示向 后 续列车发出停车信号，以保证列车在轨道电路区段内运行的安全。 虽然图 2-2 所示的轨道电路工作原理图比实际的简单很多，但也可从中看出 ，轨道继电器 GJ 监督着轨道电路的工作状态，继电器的接点控 制着信号机的显示，信号又指示着列车的运行，列车的运行又改变着轨道电路的工作状态，反复循环，从而实现信号自动控制如图 2-3所示。 GJ GJ （ a） （ b） nts无绝缘音频轨道电路 AF-904 维护手段探究 8 列车 轨道电路 继电器 信号机 图 2-3 轨道电路参与信号自动控制框图 因此，轨道电路能否正常工作，直接关系到行车安全和行车效率。因此 轨道电路 的使用一般有如下 要求 ： （ 1） 当轨道电路空闲且设备良好时，轨道继电器衔铁应可靠吸起； （ 2） 轨道电路在任何一点被列车 占用时，即 使只有一个轮对进入轨道电路，轨道继电器应立即释放衔铁 ; （ 3） 当轨道电路不完 整时，断轨、断线或绝缘破损，轨道继电器应立即释放衔铁，关闭信号； （ 4） 对某些轨道电路，还应实现由轨道向机车传递信息的要求。 由上所述轨道电路的基本原理可知，利用轨道电路不仅可检查该线路区段内列车的有无（轨道电路的空闲与占用），而且还可以在该段线路内无列车 的 情况下，以该段线路为通道由前方信号机向相邻的后方信号机传递控制信息， 同时，由于信号新技术的发展，还可使用钢轨与专用设备的电磁感应向列车传递控制信息。在电气集中车站的到发线上安装 轨 道电路，就可以检查出轨道上是否有车占用，防止向有车占用的股道上再接入列车。道岔区段轨道电路，可防止列车轮对占用道岔时，防止向有车占用的股道上再接入列车。道岔区段轨道电路， 还 可防止列车轮对占用道岔时，发生道岔中途转换的危险。由此可见，轨道电路在信号自动控制系统中的重要作用。 nts无绝缘音频轨道电路 AF-904 维护手段探究 9 第三章 无绝缘 音频 轨道电路 AF-904 介绍 3 1 无绝缘音频轨道电路 AF-904 简介 上海轨道交通 2号线采用的是 美国 US&S公司的 无绝缘音频轨道电路 AF-904，以实现列车占用检测和机车信号传输。 无绝缘音频轨道电 路 AF-904 是联锁逻辑处理单元和车载设备之间的通信接口，实现了正线轨道区段占用检测以及地对车的 ATP数字信号传输的双重功能，是“目标速度”模式的数字轨道电路。 3 2 无绝缘音频轨道电路 AF-904系统结构 无绝缘音频轨道电路 AF-904 在 轨旁设有“ S” Bond（也称“ S”联接器）和轨道耦合单元 。 轨道耦合单元通过信号环线，将数据信息耦合至“ S” Bond，再通过“ S” Bond传 送至轨道 ，通过钢轨将数据信息传送给列车 。 信号设备室与轨道耦合单元之间 通过电缆相连， 电缆 的最大 长度为 1828.8 米。 无绝缘音频轨道电路 AF-904系统结构框图 如图 3-1所示 。 图 3-1 无绝缘音频轨道电路 AF-904 系统结构框图 3 2 1 室内设备 轨道电路 控制器放置在 信号设备室 内 ， 轨道控制器直接与轨道 MICROLOK （ MICROLOK是安全软件控制的计算机系统）相连 ，轨道 MICROLOK与联锁 MICROLOKnts无绝缘音频轨道电路 AF-904 维护手段探究 10 具有安全接口。联锁 MICROLOK执行与联锁控制相关的安全功能，包括停车逻辑，联锁进路控制逻辑，道岔控制和位置检测，轨道电路占用表示检测，速度码逻辑等 。联锁 MICROLOK 系统具有主、备冗余和自 动切换特性，它包括 MICROLOK 的安全输入、安全输出、非安全输入、非安全输出、串行转换器以及电源等单元组件；轨道 MICROLOK，完成速度码逻辑，执行与轨道电路控制器相关的安全功能，它从 非安全逻辑仿真器接收控制输入，包括紧急停车复位、 出发禁止、速度限制等，并将控制命令的执行状态表示送回控制中心。基于微处理器的轨道电路控制器，与轨道 MICROLOK 通过 RS 485 串行连接，完成一段轨道电路的列车检测，和发送机车信号信息。每一段轨道电路，都设 有各自的轨道电路控制器，它可以对应八种不同的载频，并将数据信息 通过“ S” Bond 感应耦合至钢轨 。 在轨道电路迎着列车运行方向的一端为发送端，发送列车检测信息和机车信号信息， 另一 端为轨道电路列车检测信息的接收端，轨道电路的发送端和接收端，根据列车运行方向而转换。对于设有工频轨道电路的道岔区段，工频轨道电路用于列车检测，所以轨道电路控制器，只配置发送机车信号信息。如图 3-2所示 。 图 3-2 数字轨道电路板 卡 配置图 每个机笼配置 10块 板 卡 控制四段轨道电路区段。轨道电路的接 /发模块，有三种不同的 板 卡组成，它们分别为 轨道电路 CPU板 ， 轨道电路 辅助板 和 轨道电路电源 板 ；电源 板 含有 2组独立的电源系统，可供二段轨道电路使用。由于各个轨道区段的数据编程，已配置在机柜 母板的 EEPROM 中。系统调试后，所有轨道电路设置的参数将 自动地烧进了 EEPROM 永久保存。这样在更换 板 卡时，只需换上nts无绝缘音频轨道电路 AF-904 维护手段探究 11 新的 板 卡 ， EEPROM 内的有关参数 会自动 调入新板，不需要再次编程，维护人员只要执行轨道电路校正程序，计算和设置 新的门限值。 而且调整工作也只需通过母板上的跳线来完成，所以对维护带来很大便利 。每个轨道电路 CPU 板 ，都有自己的 EEPROM，主要记录轨道电路 ID号（ 12 位）和一个默认限速值 。 另外，其它的单元配置信息，例 如： 载频、轨道电路门限值 、以及一些半永久性的信息等 都存储在 EEPROM中。如果从轨道 MICROLOK传来的限速 高于本地限速，则使用本地限速。若 MICROLOK 传来的限速低 于本地限速，则按 MICROLOK的请求，发送限速命令。 轨道电路 CPU 板 的 面板上，设有四个触发开关，用以输入轨道电路的设置，和检查工作过程中所使用的数据。两个千字符的数字显示器，显示该轨道电路所发送数据，包括目标速度、目标距离、下一区段载频等。 CPU板的 面板上还有一些辅助 LED 灯和串行接口，通过他们可以实时 监视 轨 道 MICROLOK 发 来的系统数据 。 轨道电路 辅助板 设有八个系统监视 LED，它指示各种参数的状态，例如 ： 条件电源状态、 设备在线状态、设备 “健康”状态、至轨道 MICROLOK 的链接状态、轨道区段空闲情况下 信号电平状态 和数据信号状态等。另外 还设有 11 个维修测试点，可以 通过他们 快速地检查系统的电压和信号状态。 轨道电路 电源 板 为两个独立的电源子系统，所以面板上设有两个电源开关，还分别提供了 6个电源监视 LED和 4个测试点。 每个轨道电路接 /发单元安全地监视一段轨道电路的状态。经调制的数字编码数据由轨道电路迎着列车运行方 向的一端发送，另一端接收。 其 数据信号不仅用作机车信号的数据，也用作列车检测信号。 但列车检测接收器只监视接收电平和一部分数字信息 ，如： 轨道电路 ID 等 ，以判断轨道区段是否空闲。当列车进入轨道区段 时 ，轨道电路被车辆分路，列车检测接收器的接收信号电平低于一个预置的接收信号门限值时，列车检测接收器识别这种分路状态，并向轨道MICROLOK 报告轨道电路已被占用。 当列车跨越相邻轨道区段时，两段轨道电路都被分路。列车出清轨道区段，列车检测接收器又接收到列车检测信号，轨道电路恢复为空闲状态，轨道电路控制器向轨道 MICROLOK 报告 轨道区段已经空闲。当 列车检测接收器检测到一个低于设定的门限电平值 或检测到一个错误的轨道nts无绝缘音频轨道电路 AF-904 维护手段探究 12 电路 ID数据时，也将指示该轨道区段 处于分路状态。 3 2 2 轨旁设备 无绝缘音频轨道电路 AF-904的轨旁设备较为简单，它由 轨道 耦合单元、 “ S”Bond及 信号 环线等组成。 3 2 2 1轨道 耦合单元 轨道耦合单元 作为轨道电路接收 /发送的接口，将轨道信号调谐到该轨道电路的载频。耦合单元装在一个防潮密封箱内，由两个完全独立的耦合电路组成，如图 3-3所示，每个电路有一个变压器和一个用跳线调节的电容器组成，调谐到轨道调谐 环线所需要的频率。耦合单元尺寸为： 40.64cm 20.32cm 24.4cm。其电容量根据载频设置， 9.5KHZ为 20uf、 10.5KHZ为 17.33uf、 11.5KHZ为 15.00uf 、12.5KHZ 为 13uf、 13.5KHZ 为 11uf、 14.5KHZ 为 9.47uf、 15.5KHZ 为 8.47uf、16.5KHZ为 7.33uf。这种调谐增加了轨道环线对所选载频的感应 强度，在长轨道电缆中只需要较小的电流，提高了发送器效率。 对于接收器来说轨道环线的较低电压被提升，使接收信号强度增加。 图 3-3 轨旁耦合单元示意图 3 2 2 2“ S” Bond 无绝缘音频轨道电路 AF-904的“分割” 是 通过 “ S” Bond型铜线联接器 来区分 的 。 “ S” Bond 由几米长的 350或 500MCM（千圆密尔）电缆组成，电缆弯成“ S”型形状，其两端直接焊接 到两根钢轨上。调谐单元输出的一圈调谐环线，分别安装在 “ S” Bond 的上部和下部，以将数据信号通过“ S” Bond 耦合至钢轨nts无绝缘音频轨道电路 AF-904 维护手段探究 13 上。 每个 S” Bond两端的谐调环线 既可以作接收环线也可作发送环线，这取决于列车的运行方向。发送时将数据信号 通过“ S” Bond 耦合至钢轨；接收时将在“ S” Bond中循环的轨道电流 感应到接收调谐环线中。钢轨电流 的大小也与载频有关，其 额定电流设定如下： 9.5KHZ为 105ma、 10.5KHZ为 95ma、 11.5KHZ 为 87ma、12.5KHZ为 80ma、 13.5KHZ 为 75ma、 14.5KHZ 为 70ma、 15.5KHZ为 65ma、 16.5KHZ为 60ma。耦合单元至信号设备室为双绞线对电缆，电缆的最大长度为 1828.8m。 3 3 无绝缘音频轨道电路 AF-904 工作原理 无绝缘音频 轨道电路 AF-904 用于列车检测的数据信息的载频频 率与发送给列车的 列车自动控制 数据信息的载频频率是相同的。如图 3-5所示。 图 3-4 无绝缘音频轨道电路 AF-904 载频频率配置示意图 如 图 3-4所示 ，其数据信息的载频频率为 9.5KHZ至 16.5KHZ，间隔为 1KHZ，编号为 F0 F7，其中奇数频率 F1、 F3、 F5，分配给下行线； 偶数频率 F2、 F4、F6，分配给上行线， F0和 F7用于渡线环线。正线轨道电路，遵循三个频率交替配置的原则。 数字轨道电路的频编为 200HZ，例如 ： 载频为 12.5KHZ，则低端频为 12.3KHZ高 端频为 12.7KHZ，速率为 200hit/s。轨道电路数据信息 以二进制移频键控（ BFSK）方式 对载频进行调制，构成不归零反转编码数据（ NRZI） 。即轨道电路所传送的信息 是由两个不同频率组合而成的数据编码信息。两个不同频率的间隔为 400HZ。数据中，连续上位时间的频率 代表逻辑“ 1”，而每位时间的频率都改变 代表逻辑“ 0”，也即每隔 5ms，高、低端频率 交替变化代表逻辑“ 0”。那么 为了发 6 个“ 0”，必须 在 30ms 内 高端频和低端频频率变化 6 次。 第 1 位数据频率取决于上一个周期最后一位的数据频率， 波形变化示意图如图 3-5 所示。 nts无绝缘音频轨道电路 AF-904 维护手段探究 14 图 3-5 波形变化示意图 从 图 3-5 可以看出，在逻辑“ 1”的情况 下，该位的频率不变。 当数据位中出现 5个“ 1”时，必须进行 补位 ，插入“ 0” 强制频率跳变；当对数据进行译码时，接收器应将插入的“ 0”删除。 3 4 无绝缘音频轨道电路 AF-904 数据协议 轨道电路信息，共有 71 位，其中 8 位为标志位， 37 位为数据位， 16 位为CRC 校验位，还有 10 位为零插入 填充位以防止在信息中出现非码标志。通过插入填充字符 以使信息长度固定。典型的信息位表示如表 3-1所示 。 表 3-1 信息位内 容 标志位 数据位 添加位 CRC 8 位 37位 0至 10 位置 16位 数据位的 具体 内容及其功能 如 表 3-2 所示 。 表 3-2 数据位内容及功能汇总 位 数 名 称 功 能 12 位 轨道电路 ID 当前轨道电路的标识（ 0 4095） 2 位 方向 列车运行方向 3 位 下一频率 下一个轨道区段的载频频率 4 位 线路速度 最大的线路允许速度 4 位 目标速度 轨道电路限速 7 位 目标距离 至目标速度的距离 1 位 停站 列车已到站（允许打开车门） 2 位 挂钩与脱钩 列车编组用挂钩和脱钩 1 位 主 /备 轨道电路主 /备控制器 1 位 分叉点 用于分叉点 nts无绝缘音频轨道电路 AF-904 维护手段探究 15 上述 10种 共 计 37位数据信息 通过轨道电路由轨旁设备发送给列车。智能化的车载系统存储了坡度、长度和轨道电路 ID 号等信息。 当列车进入轨道电路区段时，车载系统根据所接收的轨道电路 ID 号，连续地确认列车位置，确保行车安全。 3 5 故障 代码 轨道电路 的各区段对应的 辅助板 会对各子设备进行每 500ms 一次的轮询检测， 以排除它可认知的故障隐患，当在轮询过程中发现错误时，该轨道区段 CPU板上 会显示故障代码， 便于维护人员巡检时及时发现故障，尽早排除故障隐患。故障代码表如表 3-3所示。 表 3-3 故障代码汇总表 错误代码号 故障描述 0 超出轨道输出缓冲区时尝试发送轨道信息 1 超出缓冲区时尝试写入频率监控缓冲区 2 轨道传输缓冲区内的无效传输状态值 3 空缓冲区内的错误填充字符 4 无效方向值（非东方向或西方向） 5 无效的接收通道值 6 轨道接收器按仍在接受缓冲区内的填充字符运行 7 轨道接收器按不在缓冲区终端的输入缓冲指示运行 8 当发送无效或发送有效的情况下处理信息时， 安全串行联接发送 irq 9 在单个循环中太多的 MLK轮询。可能丢失数据 10 以错误地址处理收入的连锁信息 11 以信息类型中错误长度处理一收入的 FO信息 12 于系统模式中在无效 FO端口处理输入的 FO 信息 13 以无效信息头处理输入信息 14 主用单元和备用单元无匹配的配置数据 15 不再使用 nts无绝缘音频轨道电路 AF-904 维护手段探究 16 16 EEPROM数据有错误的 CRC校验码累计 17 尝试将数据写入 EEPROM失败 18 EEPROM误读 19 EEPROM的两份拷贝数据有相同的拷贝数字（应为 1 2） 20 更新配置数据包时错误 21 EEPROM设备 Misc失败 22 EEPROM内的两份 配置数据不匹配 23 EEPROM内的两份闭塞速率不匹配 24 尝试处理一未定义的菜单功能 25 尝试访问一未定义菜单 26 尝试修改未定义参数 27 尝试处理未定义显示 28 尝试用无效菜单处理菜单 29 向数字转换时错误性能通过 30 键盘编码器返回错误数值 31 处理接收的测试数据为无效测试 32 在校准或正常运行下频率监控失败。这是一关于发送信息和 第二时间资源的测试 33 在正常运行下请求中心频率的频率检测 34 在正常运行下接收测试信号失败 35 在正常运行下接收测试信号 失败 ，这是低通滤波器拒绝速率码的测试 36 在正常运行下接收测试信号失败 ，这是带通滤波器拒绝速率码的测试 37 安全并行输出监控器在安全输出上读到错误状态 38 安全并行输出监控器在安全输出上读到不确定状态 39 在系统不能控制安全输出状态处安全输出控制器失败 40 安全并行输出的脉冲测试失败 41 不再使用 nts无绝缘音频轨道电路 AF-904 维护手段探究 17 42 计时到时不再处理 43 对系统时钟来说为无效的计时区 44 表明系统的一个监视计时器已到时。错误代码中所包含的 附加信息将指出为哪个计时器 45 应处于有效状态的监视计时 器无效 46 计时器有一超出其量程的先行值 47 这个错误表明了处理器的内部 A/D 转换器的标准化测试失败 ，此 A/D是用来做安全输出测试的，因此必须被测试 48 功率放大器为发送信息控制输出功率。此错误表明已超量程的 发送功率会引起过电压轨道 49 功率放大监控器的标准化失败 50 停止使用 51 在 A/D读入上无转换完成状态 52 转换工作的请求没被请求作业处理 53 转换作业许可未被处理 54 于请求作业为无效系统状态 55 元的失败会被作记录 56 用户已通过面板请求改变配置状态 57 有错误出现。当备用单元检测到在线单元不在使用而转换成在线单元时作记录 58 系统任务 CRC与请求值不匹配 59 当检测任务 CRC时系统模式故障 60 在同一时段轨道发送开始和停止的请求均有效 61 故障请求模式下轨道发送开始请求 62 其他配置请求有效的情况下配置任务完成指令有效 63 错误数据处理中两路径得出不同结果 64 在两数据包中本应相同的一些数据并不相同。这种错误常与噪声或功率问题有关联 65 PROM CRC错误 nts无绝缘音频轨道电路 AF-904 维护手段探究 18 66 RAM 读 /写错误 67 改变子循环执行处理过程 时错误的子循环量 68 系统循环在 360ms内未完成时作记录 69 两 msec中断之间的时间大于 2ms表明 irq丢失 70 上电或面板正常复位 71 无关键错误记录时，内部看门狗引起系统复位 72 未知原因系统复位 73 栈底堆栈指针溢出 74 栈顶堆栈指针溢出 75 固定寄存器有错误数值 76 已存的情况下尝试存 CCR值 77 未保存的情况下尝试恢复 CCR值 78 CPS 密码累计错误 79 空缓冲区中无效值 80 已给参数中误值 81 进入控制区门户 82 所给缓冲区指针超出 量程 83 DS比较错误 84 QSPI缓冲区中附加数据无多余空间 85 轨道接受电平太高 86 配置已成功完成 87 不再使用 88 方向请求逻辑上与继电控制器的方向请求不匹配（方向继电
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