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轨道电路培训手册II0811
FTGS-917轨道电路
培训手册
（此资料仅供参考）
编写：
卢登攀
通号二分部
2005年8月
目录
目录1
第一章轨道电路概述1
1．1概念1
1．2轨道电路分类2
1．2．1按工作原理分2
1．2．2按供电方式分2
1．2．3电气牵引区段轨道电路按照牵引电流回归方式可分为2
1．2．4道岔区段轨道电路从结构上分2
1．3重要参数3
1．3．1道碴电阻3
1．3．2钢轨阻抗3
1．3．3分路电阻3
第二章FTGS-917型轨道电路的一般概念4
2．1FTGS轨道电路介绍4
2．2FTGS的重要概念4
2．2．1中心频率4
2．2．2位模式（BitPattern）4
第三章轨道电路的功能6
3．1FTGS-917硬件结构框图6
3．1．1FTGS/EZS中间馈电式轨道电路结构框图6
3．1．2FTGS标准型轨道电路结构框图7
3．2室外设备8
3．2．1电气节8
3．2．2电气绝缘节原理9
3．2．3轨旁盒10
3．2．4室外单元描述10
3．3室内设备12
3．3．1组合框架12
3．3．2组合单元描述13
第四章FTGS-917轨道电路的参数20
4．1FTGS-917轨道电路的技术标准20
4．1．1FTGS-917系统结构和技术数据描述20
4．1．2FTGS917室内参考电压测量技术标准21
4．1．3FTGS917室外参考电压测量技术标准22
4．2FTGS-917组合单元面板显示意义22
4．3FTGS-917室内设备连接框图23
4．4FTGS供电24
4．5FTGS与其它设备的连接24
第五章FTGS-917轨道电路日常维护25
5．1FTGS-917设备维护工作25
5．2FTGS-917设备维护所需工具25
5．3设备的更换26
5．3．1模块的更换26
5．3．2绝缘棒的更换26
5．3．3轨旁盒的安装和更换26
5．4人员技术要求26
第六章FTGS的调整28
6．1调整步骤28
6．1．1室外调整28
6．1．2室内调整30
6．2临界值的测量36
6．3干扰电压的测量36
第七章故障处理37
7．1快速处理轨道电路故障方法37
7．2FTGS电气特性分析37
7．2．1FTGS空闲检测等效电路图37
7．2．2发送电路原理37
7．2．3接收电路原理38
7．2．4各部件详细说明38
7．2．5测防雷单元电压判断故障方法：
39
7．2．6FTGS信息反馈电路电气特性分析40
7．2．7FTGS供电电路电气特性分析41
7．2．8FTGS报文传输电路电气特性分析41
7．3FTGS故障处理常用方法41
7．3．1电压法41
7．3．2电阻法41
7．3．3开路法41
7．3．4替代法41
7．3．5比较法42
7．3．6干扰法42
7．3．7转换方向法42
7．3．8粉红光带处理方法42
7．3．9临时应变措施43
7．4FTGS故障处理流程框图44
7．5FTGS故障抢险45
7．5．1FTGS整个联锁区红光带45
7．5．2轨旁设备严重损坏45
第一章轨道电路概述
1．1概念
轨道电路是以铁路线路的两根钢轨作为导体，并用引接线连接，两端加以电气绝缘或电气分割，发送设备和接收设备所构成的电路，用于监督铁路线路是否空闲。
它是由钢轨、轨道绝缘、轨端接续线、引接线、送端设备及受端设备组成。
由于轨道电路直接关系到行车安全和行车效率，因此要求：
·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。
·轨道电路在任何一点备列车占用时，轨道继电器应立即释放衔铁。
·当轨道电路不完整时（设备故障、断线或绝缘破损等情况），轨道继电器应立即释放衔铁，关闭信号。
·对某些轨道电路，还应实现由轨道向列车传递信息的要求。
轨道电路的三种工作状态：
1、调整状态：
或称为正常工作状态，即在轨道电路空闲，设备完好的状态。
此时，轨道继电器衔铁应当可靠地吸起。
2、分路状态：
即轨道电路在任一点被列车占有的状态。
此时，轨道继电器衔铁应当可靠地落下。
3、断轨状态：
即轨道电路的钢轨在某处断开时的状态。
此时，轨道继电器衔铁应当可靠地落下。
轨道电路在这三种状态下工作，主要会受三个变量参数影响：
轨道电路的道碴电阻，钢轨阻抗、电源电压。
调整状态最不利条件为：
接收设备获得电流最小、钢轨阻抗模值最大、道碴电阻最小、电源电压最低；
分路状态最不利条件为：
接收设备获得电流最大、钢轨阻抗模值最小、道碴电阻最大、电源电压最高；
断轨状态最不利条件为：
接收设备获得电流最大、钢轨阻抗模值最小、电源电压最高，此外，断轨点的的道碴电阻也会对其影响。
还有一种特殊的轨道电路——计轴轨道电路
计轴轨道电路是一种通过检测和比较进入和离开轨道区段的列车车轮轮轴数，来判断相应轨道区段的空闲/占用状态，并判断的结果经继电器输出的轨道电路。
计轴设备的最大优势在于它与轨道和道床状况的无关性，这使其不仅具备检查长大区间的能力，而且也解决了长期因道床潮湿和钢轨生锈影响铁路安全运行的困扰。
1．2轨道电路分类
1．2．1按工作原理分
1．2．2按供电方式分
1．2．3电气牵引区段轨道电路按照牵引电流回归方式可分为
1．2．4道岔区段轨道电路从结构上分
1．3重要参数
1．3．1道碴电阻
轨道电路在电能传输中，电流由一根钢轨经过枕木、道碴以及大地泄漏到另一根钢轨的泄漏电阻，通称为道碴电阻。
这些泄漏电流是沿着轨道线路均匀分布在各点上，电流的大小（即泄漏电阻大小）受道碴材料、厚度、清洁度，枕木材质、数量以及天气等因素影响很大。
道碴电阻越小、两根钢轨间的泄漏电流越大，轨道电路工作越不稳定。
因此要提高轨道电路工作质量，应该尽可能地提高最小道碴电阻。
1．3．2钢轨阻抗
钢轨阻抗包括钢轨轨条本身阻抗和两节钢轨连接处的各种阻抗。
1．3．3分路电阻
第二章FTGS-917型轨道电路的一般概念
2．1FTGS轨道电路介绍
FTGS意思为德国西门子公司的遥供音频无绝缘轨道电路。
其中：
F──远程供电G──轨道电路
T──音频S──西门子公司
它广泛应用于世界各地的正线铁路和城市轨道。
FTGS轨道电路分两种型号：
1、FTGS-46型，使用4种频率（4.75KHz、5.25KHz、5.75KHz、6.25KHz）；2、FTGS-917型，使用8种频率（9.5KHz,10.5KHz,11.5KHz,12.5KHz,13.5KHz,14.5KHz,15.5KHz,16.5KHz）。
广州地铁采用的为FTGS-917型。
FTGS-917型轨道电路与国内的轨道电路作用基本相同：
把轨道线路分割为多个区段，检查和监督这些轨道区段是否空闲，并将空闲/占用信息传给联锁系统。
它还有一个特殊功能就是：
传送ATP（自动列车保护系统）产生的报文信息到列车上。
FTGS-917型轨道电路与国内的轨道电路最大的区别就是：
实现的方式不同。
国内的轨道电路是采用机械绝缘节来划分区段，而FTGS是使用电气绝缘节来划分区段的，为了防止相邻区段之间串频，使用了不同中心频率和不同位模式进行区分。
对于某一轨道区段来说，只有收到与本区段相同的频率与位模式的信息才被响应。
FTGS-917型轨道电路的空闲检测过程可分为三步：
1、幅值计算：
检测接收回来的电压；
2、调制检验：
检测接收回来的电压的中心频率是否正确。
3、编码检验：
检测接收回来的电压所带的位模式是否正确。
首先，接收器对幅值进行计算，当接收器计算到接收到的轨道电压幅值足够高，并且调制器鉴别到发送的编码调制是正确的时，接收器发送一个“轨道空闲”信号，这时轨道继电器吸起表示“轨道区段空闲”；其次，当车辆进入某区段时，由于车辆轮对的分路作用，造成该区段短路，使接收端的接收电压减小，轨道继电器达不到相应的响应值而落下，进而发出一个“轨道占用”信号。
2．2FTGS的重要概念
2．2．1中心频率
中心频率以下简称频率，FTGS-917型轨道电路共使用8种频率（9.5KHz,10.5KHz,11.5KHz,12.5KHz,13.5KHz,14.5KHz,15.5KHz,16.5KHz），相邻的区段使用不同的频率作为某区段固有的中心频率。
只要使用对应的窄带滤波器就能滤出该区段的电压波形，这样可以防止相邻区段轨道电路信息和杂波的干扰。
中心频率是位模式的载波，位模式是调制信号。
2．2．2位模式（BitPattern）
FTGS-917型轨道电路采用15种不同的位模式（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），相邻区段使用不同的位模式。
位模式X.Y表示：
把一小段时间分成八等份，在一个周期内，先是X份时间的高电平，然后是Y份时间的低电平，且要求X+Y≤8。
这样可以有1.1…1.7；2.1…2.6；…；6.1、6.2；7.1共28种位模式，FTGS-917型只使用其中的15种。
这些高、低电平不断循环就构成了位模式脉冲。
由位模式脉冲把区段的中心频率调制成移频键控信号（FSK），其中上边频频率为：
中心频率+64HZ；下边频频率为：
中心频率-64HZ。
调制后的信号可以抵抗钢轨牵引回流中谐波电流的干扰。
下图为用位模式2.3调制9.5KHz频率而得到的移频键控信号波形。
第三章轨道电路的功能
3．1FTGS-917硬件结构框图
3．1．1FTGS/EZS中间馈电式轨道电路结构框图
3．1．2FTGS标准型轨道电路结构框图
3．2室外设备
3．2．1电气节
电气节，即电气绝缘节，是划分FTGS轨道区段，实现相邻轨道电路中信息隔离的重要设备。
它区别于一般的机械绝缘节，不需要安装在轨缝中，因此可以使用于无缝钢轨。
电气绝缘节的绝缘原理是利用电磁谐振原理来实现，它由电气绝缘棒和轨旁盒内的调谐单元共同组成。
除道岔本身和终端棒必须采用机械绝缘节外，其它轨道电路都采用电气绝缘分割。
广州地铁采用的电气绝缘节主要有以下几种：
1
S棒；
大多数的轨道区段（主要是正线区间的轨道电路）采用了S棒电气节，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7.8米左右，模糊区段长度≤3.9米。
（这里所谓的模糊区段是指当车压S棒的1/4处至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。
）
2
短路棒；
该电气节用于一端为轨道电路区段，而另一端为非轨道电路区段的情况。
该棒长度约为4.2米。
3
终端棒；
该电气节由终端短路棒和一个机械绝缘节共同组成。
它主要应用在双轨条牵引回流区段。
棒长约3.5米，距机械绝缘节0.3～0.6米。
48字棒（使用于二号线）；
使用于广州地铁二号线的中间馈电式轨道电路的中央。
5
调整短路棒（只使用于一号线）；
该电气节是②的改进型，它主要应用于一号线车站站台区段两端。
3．2．2电气绝缘节原理
广州地铁二号线相邻两个轨道区段之间采用S棒、短路棒、8字棒和终端棒四种电气绝缘节分割。
下面以S棒为例说一下电气绝缘节原理：
接收器的谐振回路由电容C1（调谐单元上电路的等效电容）、钢轨区段ab和电缆am等组成，发送器的谐振回路由电容C2、钢轨区段cd和电缆dm等组成。
（请参考上图）
在正常状态下，钢轨ab的电感、电缆am的电感以及它们之间的互感与电容C1构成并联谐振（利用调谐单元可以将其调到谐振点），因此电容C1两端呈现高阻抗，与电容C1两端d1d轨间有较高的电压，接收到从右端输入的载频信号。
钢轨cd的电感、电缆dm的电感以及它们之间的互感与电容C2构成并联谐振，因此电容C2两端呈现高阻抗，与电容C2两端a1a轨间有较高的f1电压，此电压可以向左传输。
S棒长度为7.8米左右，其中S棒的1/4到3/4处（约3.9米）为分路感应的模糊区段，在此区段内有车占用左右两边的区段都允许显示占用，而无法精确判断列车占用的区段。
3．2．3轨旁盒
轨旁盒是连接电气节与室内设备的中间设备，是轨道电路室外的发送、接收设备。
每个轨旁盒有一根电缆与室内设备连接，有四根电缆与电气节相连，另有一根地线。
轨旁盒主要有两种不同的结构：
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（广州地铁一号线没有使用，在此不作介绍）。
这里主要讨论S棒结构的轨旁盒。
轨旁盒内一般可分为左右两部分，对称结构布置。
每部分都由一个调谐单元（S棒和调整短路棒使用的调谐单元型号不同）和一个转换单元组成；一部分作为一个区段的发送端时，则另一部分作为相邻另一个区段的接收端。
每一部分的调谐单元接电气节，转换单元接室内设备。
3．2．
4室外单元描述
⑴转换单元（ChangeoverModule）
带防雷功能的转换模块，根据XK1、XK2端的电压及频率决定调谐单元是接收模式还是发送模式。
其判断依据为XK1、XK2端电压的高低，高为发送模式，低则为接收模式。
在继电器K1、K2释放状态下，Xk5、Xk6端的电压通过电阻R1传到XK1、XK2端，模块处于接收模式下。
当馈送一个发送电压到XK1、XK2端，此电压经过变压器T1送到电压比较器D1、D2（为了安全，采取双通道设计），如果两个通道都检测出高电压，继电器K1、K2吸起，并点亮V9、V10。
继电器K1、K2的吸起断开了通往XK5、XK6的电路，同时也断开了通往变压器T1的电路，而接通经过变压器T2，通向XK3、XK4的电路，此时转换单元切换为发送模式。
虽然通往变压器T1的电路已断开，但流过变压器T2的电流继续为比较器和继电器供电，使继电器保持吸起状态、保持发送模式。
为了准确的发送信号，发送信号要经过三路窄频带通滤波器后进行幅值的检查。
当发送信息不正确或切换为接收端，此时通过滤波器后的电压不足以驱动继电器的吸起，继电器落下，同时断开通向XK3、XK4的电路，接通通往XK5、XK6的电路，此时切换为接收模式。
转换单元只用于普通型和道岔型轨道电路上。
不同频率对应不同的转换单元。
型号：
9.5KHz~16.5KHz对应S25533-A55-A1~S25533-A55-A8
⑵调谐单元（TuningUnit）
调谐单元的次级电路阻抗特性呈容性，调节调谐单元上的可调电感器，可以改变调谐单元的电容值，使绝缘棒与调谐单元调谐部分达到谐振点，使发到轨面上的电压最高，接收到的相应频率电压最高。
调谐单元上的11、14端子与转换单元上XK3、XK4端子相连接，其中11端接蓝线，14端子接红线。
15～20端子其中两个与转换单元上Xk5、Xk6端相连，其中个端子接灰线，另一个端子接黄线，选择不同的端子可以选择变压器UEE不同抽头，调整引入室内的电压值。
调谐单元型号是由当前区段的频率和相邻区段的频率来决定的。
型号：
S25533-D10-A…
S25533-D22-A1~S25533-D22-A4（用于调整短路棒）
⑶防雷板
使用在中间馈电式轨道电路中，它连接室内设备与调谐单元，保护设备瞬间的电压冲击而损坏。
型号：
S25533-A37-A4、S25533-B37-A3
3．3室内设备
3．3．1组合框架
室内设备由FTGS组合框架构成。
每个组合框架有正反两面，每面可分为A、B、C、D、E、F、G、H、J、K、L、M、N共13层。
其中：
正面：
A～K层：
轨道电路标准框架层，每一层代表一个轨道区段。
每层都与L层的一块方向转换板相对应：
A层轨道电路与左数第一块方向转换板相对应；B层轨道电路与左数第二块方向转换板相对应……。
L层：
方向转换板框架层；
M层：
24V电源层及保险层；
N层：
230V电源入线、各轨道电路电源分线排
反面：
A～K层：
轨道电路电源模块层，每个电源模块输出12V和5V直流电供给两个区段使用。
L层：
电缆补偿电阻设置层；
M层：
信息输入、输出层。
轨道电路标准框架分三种结构：
FTGS917的标准型、道岔型和中间馈电型结构。
⑴标准型：
1、放大滤波板2、发送板3、接收1板4、解调板
5、接收2板6、继电器板7、代码板8、空
9、报文转换板10、空
⑵道岔型
1、放大滤波板2、发送板3、接收1板4、解调板
5、接收2板6、继电器板7、接收1板8、解调板
9、报文转换板10、空
道岔型与标准型不同之处在于多了一块接收1板和一块解调板，这是因为道岔型是一送二受的缘故。
注意：
1、并不是所有的道岔区段都采用道岔型（只有少数采用）。
2、在特殊情况下，道岔型可向标准型转换，即将道岔型中的“7”板和“8”板拔出，将标准型中的“7”板拔出再插入到道岔型中的“7”处即可。
⑶中间馈电型：
1、放大滤波板2、发送板3、接收1板4、解调板
5、接收2板6、继电器板7、接收1板8、解调板
9、报文转换板10、中间馈电转换板11、空
3．3．2组合单元描述
⑴发送板（TransmitterBoard）
发送板由一个带调制器的石英晶体振荡器（简称：
晶振，频率为16.336MHz）组成，从这里产生：
通过一个可变频的数字分频产生9.5KHz到16.5KHz音频电压。
数字分频器由一个计数器和一个预置了数据的存储芯片组成。
通过不同频率插塞设置不同地址，从存储芯片就会输出相应地址的数据，计算器根据数据把晶振频率降低到相应频率。
发送板上另一个插塞——位模式插塞，与另一个存储芯片相连，提取出位模式编码的“并行”编码，然后转为“串行”编码，用此串行位模式编码对轨道电路音频电压进行调制，产生移频键控信号（FSK），并送至放大滤波板输入端。
在串行位模式编码进行调制前要经过一个选择开关，此开关是由报文转换板控制的：
当轨道“空闲”时，开关接通位模式编码，向放大滤波板输出调制后位模式；当轨道“占用”时，由报文转换板提供一个触发脉冲，转换器截止了位模式的输出，切换为输出ATP报文。
ATP报文同样会对轨道电路音频电压进行频率调制，再输出。
发送板上还有一个1000倍分频，把晶振频率降为16.336KHz的扫描脉冲，作为接收2板的驱动脉冲。
指示灯L8指示此电路工作正常。
为提高FTGS的可靠性，发送板上装有电压检测电路，如果工作电压低于预定值时，位模式取反，解调板不能解调出正确的位模式编码，轨道继电器落下，发出轨道“占用”信号；若电压恢复正常，只要设备没故障，而且此时轨道确实没“占用”，轨道继电器吸起，发出轨道“空闲”信号。
发送板上有3组跳线，不允许改变其状态：
J1（GFM）：
断开J2（LZB）：
断开J5：
断开
发送板输入信息：
报文：
由报文转换板送入，当占用时，报文经调制后由轨道电路送上列车。
触发信号：
由报文转换板送入，当占用时，向发送板发出“占用”信号，驱使转换开关切换为发送报文。
发送板输出信息：
FSK信号：
送入放大滤波板，经调制的FSK信号（方波）送入放大滤波板进行放大和滤去高次谐波。
扫描脉冲：
送入接收2板，频率为16.336KHz，用作接收2板的驱动。
时钟脉冲：
送入报文转换板。
FTGS的八个频率只需一个标准组件（位模式和发送频率由插件决定），在发送板上可看见对应轨道区段的发送频率及位模式。
型号：
S25533-B30-A5
⑵放大滤波板（AmplifierandFilterBoard）
放大滤波板把发送器过来的调制音频电压提升到所需的电平，并通过带通滤波器送到轨道馈入点，每种频率都有自己专用的放大滤波板。
放大滤波板上的放大器设计为带变压器退耦的推挽放大器，由发送板的输出信号（方波）驱动，输出经放大后的信号（方波）。
方波被馈送到发送滤波器，变成正弦波经电缆匹配电阻输送到方向转换板。
发送滤波器有以下特点：
●只把输入信号中的方波的基波（与方波频率相同的正弦波）送入发送电缆之中，并抑制所有高次谐波，以免对轨道中及轨旁的其他系统造成干扰。
●当工作频率发生波动时，滤波器会降低输出电平
发送滤波器输入信息：
FSK信号：
由发送板送入，经调制的FSK方波信号。
发送滤波器输出信息：
FSK正弦波信号：
经过电桥，送入方向转换板，此信号是已经放大和滤去高次谐波的相应频率的正弦波。
型号：
9.5KHz~16.5KHz对应S25533-B40-B1~S25533-B40-B8
⑶接收1板（Receiver-1Board）
接收1板用来检测轨道电路频率及电压幅值。
把从轨道上接收回来的信号分为两个通道，并分别进行频率及电压幅值的检测。
在轨道空闲时送一个14.8V控制电压给接收2板，同时把经放大和调频的振荡信号送给解调器；当轨道占用时送一个“占用”信息给报文转换板。
该板对应于每一个运行方向以及轨道电路的长度和电气节的类型设定了响应值，使得对应每一个频率有相应的接收1板。
型号：
9.5KHz~16.5KHz对应S25533-B33-B1~S25533-B33-B8
⑷解调板（DemodulatorBoard）
解调板设计为双通道，用于检测接收到音频信号的频率及解调出位模式编码。
它由接收1板驱动，当轨道电路被占用时，解调器的驱动被切断；当轨道空闲时，解调板将接收到的位模式与内部参考位模式（由代码插件决定）进行比较，一致时，输出低电平给接收2板。
由于解调器不记录信号频率，它只判别信号是上边频还是下边频，所以对总共8个频率和15个位模式只需一个标准型解调器组件。
型号：
S25533-B35-A2
⑸接收2板（Receiver-2Board）
接收2板设计为双通道，它将接收1板的输出信号和解调板进行位模式检查后产生的TTL电平进行动态“AND”运算，如果接收1板输出为14.8V的电压且解调板输出低电平，则发送板输出的16.336KHz驱动脉冲可以通过接收2板上的安全触发电路，并将此脉冲放大到16V，输出到继电器板。
型号：
S25533-B39-A3（标准型）
S25533-B34-A3（道岔型）
⑹继电器板（RelayBoard）
继电器板为双通道，每个通道有一个K50型缓吸缓放继电器，两通道是一样的，联锁定时检查开关状态，两组继电器的开关状态必须一致。
观察继电器板上继电器接点的吸起或落下，可判断相应轨道电路处于空闲或占用状态。
它发送“轨道占用”或“空闲”信号到联锁和LZB。
继电器动作电压由接收2板输出的直流16V电压供给。
型号：
S25533-B36-A4（吸起600ms、释放350ms）
S25533-B36-A7（吸起600ms、释放450ms）
⑺报文转换板（TelegramChangeoverBoard）
报文转换板完成FTGS的位模式和ATP报文之间的转换，列车占用轨道区段时，发送ATP报文，并使发送方向迎着列车方向；由于LZB系统要利用FTGS轨道电路发送ATP报文给列车，在有列车占用轨道区段时，FTGS的位模式无效，同时，ATP报文被激活；发送板执行一个报文转换信号进行开关切换，再通过一个光耦合器，ATP报文就从报文转换板传送到发送板。
型号：
S22533-B44-A2
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