《城軌通信信號基礎(chǔ)設(shè)備應(yīng)》課件-FTGS軌道電路

軌道電路模塊1.FTGS軌道電路總體認(rèn)知FTGS是西門子公司的遙供無絕緣音頻軌道電路的德文縮寫，意思是“西門子公司的遙供無絕緣音頻軌道電路”。其中：F-遠(yuǎn)程供電，G-軌道電路，T-音頻，S-西門子公司FTGS型軌道電路用于檢測軌道電路的空閑與占用狀態(tài)，并發(fā)送ATP報文。主要應(yīng)用于廣州地鐵1號線、2號線以及深圳地鐵、南京地鐵等地。

FTGS含義及功能應(yīng)用范圍車站和區(qū)間工作頻率載頻頻率有12個，分配給兩種型號的FTGS，即FTGS46和FTGS917（常用）

。FTGS46的載頻頻率

4.75kHz、5.25kHz、5.75kHz、6.25kHz

FTGS917的載頻頻率

9.5kHz、10.5kHz、11.5kHz、12.5kHz、

13.5kHz、14.5kHz、15.5kHz、16.5kHz

FTGS應(yīng)用范圍及工作頻率調(diào)制：頻率調(diào)制（頻移鍵控FSK）編碼位模式：15種位模式（2.2～6.2），軌道電路由15個不同的位模式進(jìn)行頻率調(diào)制偏頻：±64Hz

。

FTGS調(diào)制模式

FTGS應(yīng)用類型在現(xiàn)場實際中，根據(jù)應(yīng)用的地點不同，F(xiàn)TGS軌道電路分為三種類型：

標(biāo)準(zhǔn)型：用于一送一受軌道區(qū)段，一般是區(qū)間

道岔型：用于一送兩受的道岔區(qū)段

中間饋電型：用于長軌道區(qū)段，一般是站臺

FTGS絕緣節(jié)電氣絕緣節(jié)（又稱電氣節(jié)）是由短路棒和軌旁盒內(nèi)的調(diào)諧單元共同組成常用的短路棒：S棒、8字棒（M棒）、終端棒（半8字形）另外要注意：道岔本身和兩個終端棒的分界處必須采用機(jī)械絕緣節(jié)，其它地方都采用電氣絕緣節(jié)。FTGS總體結(jié)構(gòu)

FTGS型軌道電路由室內(nèi)設(shè)備和室外設(shè)備兩部分組成，如右圖所示。室內(nèi)設(shè)備主要是發(fā)送器和接收器，室外設(shè)備主要為軌旁盒（內(nèi)含調(diào)諧、轉(zhuǎn)換單元）和電氣絕緣節(jié)。軌道電路模塊2.FTGS軌道電路室外設(shè)備認(rèn)知

室外設(shè)備主要包括：軌旁盒和電氣絕緣節(jié)。

FTGS室外設(shè)備

軌旁盒

軌旁盒是用以連接電氣絕緣節(jié)與室內(nèi)設(shè)備的中間設(shè)備。有兩種結(jié)構(gòu)，一種是S棒結(jié)構(gòu)，另一種是雙軌條牽引回流區(qū)段的終端棒結(jié)構(gòu)，分別如右圖所示。每個軌旁盒內(nèi)一般可分為兩部分，對稱布置。一部分作為一個區(qū)段的發(fā)送端時，另一部分則作為相鄰區(qū)段的接收端。FTGS室外設(shè)備-軌旁盒

軌旁盒S棒結(jié)構(gòu)的軌旁盒每部分由一個調(diào)諧單元和一個轉(zhuǎn)換單元組成，調(diào)諧單元接S棒，轉(zhuǎn)換單元接室內(nèi)設(shè)備。每個軌旁盒分別用4根電纜線與室內(nèi)設(shè)備室外的短路棒相連。調(diào)諧單元調(diào)諧單元轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換單元DCBA藍(lán)紅黃灰藍(lán)紅黃灰軌旁盒到室內(nèi)FTGS室外設(shè)備-軌旁盒

FTGS室外設(shè)備-軌旁盒

轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換單元：主要作用就是轉(zhuǎn)換發(fā)送和接收模式。注意：調(diào)諧單元和轉(zhuǎn)換單元根據(jù)頻率的不同，型號是不一樣的。也就是說相鄰的兩個軌旁盒里，兩種單元的型號是不同的。如需更換時要選用型號一致的。FTGS室外設(shè)備-軌旁盒

調(diào)諧單元

調(diào)諧單元：顧名思議，調(diào)諧單元的作用就是調(diào)整諧振點。通過用內(nèi)六角扳手調(diào)整可調(diào)電感器它使短路棒與調(diào)諧單元調(diào)諧部分達(dá)到諧振點，使發(fā)到軌面上的電壓最高，接收到的相應(yīng)頻率電壓最高。另外，選擇不同的端子可以選擇變壓器不同的抽頭，調(diào)整引入室內(nèi)的電壓值。FTGS室外設(shè)備-軌旁盒

調(diào)諧單元實物圖FTGS室外設(shè)備-軌旁盒

電氣絕緣節(jié)電氣絕緣節(jié)由短路棒（如S棒）和軌旁盒內(nèi)的調(diào)諧單元組成，是劃分FTGS軌道區(qū)段的重要設(shè)備FTGS室外設(shè)備-電氣絕緣節(jié)

S棒形狀示意圖FTGS室外設(shè)備-電氣絕緣節(jié)

S棒實物圖FTGS室外設(shè)備-電氣絕緣節(jié)

8字棒示意圖（又稱M棒即中間饋電棒）FTGS室外設(shè)備-電氣絕緣節(jié)

終端棒示意圖FTGS室外設(shè)備-電氣絕緣節(jié)

終端棒實物圖FTGS室外設(shè)備-電氣絕緣節(jié)

標(biāo)準(zhǔn)型和道岔型都采用S棒，中間饋電型采用8字棒。FTGS室外設(shè)備-電氣絕緣節(jié)

S棒的電氣絕緣原理FTGS室外設(shè)備-電氣絕緣節(jié)

列車通過S棒時電壓的變化S棒的電氣絕緣原理FTGS室外設(shè)備-電氣絕緣節(jié)

軌道電路模塊3.FTGS軌道電路室內(nèi)設(shè)備認(rèn)知FTGS的所有電子組件都安裝在控制站的機(jī)械室內(nèi)。組匣安裝在軌道電路組合架上，每個組合架分為A、B、C、D、E、F、G、H、J、K、L、M、N共13層。

其中：

A層為電源層及熔斷器層；

B層為電纜補(bǔ)償電阻設(shè)置層；

C層為信息輸入、輸出及方向轉(zhuǎn)換層；

D～N

層為軌道電路標(biāo)準(zhǔn)層。每層為一個軌道電路組匣，一個軌道電路只需一個組匣，即1個組合架可安裝10套FTGS軌道電路。FTGS室內(nèi)設(shè)備

FTGS型軌道電路組匣主要有一送一受型和一送二受型（用于道岔區(qū)段）兩種結(jié)構(gòu)，它們的插件排列分別如左圖所示。FTGS室內(nèi)設(shè)備

標(biāo)準(zhǔn)型軌道電路的組合框架FTGS室內(nèi)設(shè)備

功能：產(chǎn)生各種頻率的音頻電壓位模式調(diào)制和ATP報文調(diào)制的切換向接收2板提供16.33KHz的驅(qū)動脈沖FTGS室內(nèi)設(shè)備（B30發(fā)送板）輸出:FSK信息送入放大濾波板;驅(qū)動脈沖至接收2板;時鐘脈沖送入報文轉(zhuǎn)換板;輸入:軌道占用時由報文轉(zhuǎn)換板輸入觸發(fā)信號及報文FTGS室內(nèi)設(shè)備（B30發(fā)送板）功能：對發(fā)送板發(fā)來的調(diào)制音頻電壓進(jìn)行放大濾波：濾除發(fā)送信號中的高次諧波，僅將本區(qū)段頻率的信號饋入發(fā)送電纜中FTGS室內(nèi)設(shè)備（B40放大濾波板）輸出:經(jīng)調(diào)制的FSK信息輸入:由發(fā)送板送來的FSK信息;FTGS室內(nèi)設(shè)備（B40放大濾波板）位置測量插孔測量值備注放大濾波板1/29~12V3/450~60V輸出到軌道（在平衡電阻前）的電壓功能：檢測接收回來的電壓的中心頻率及電壓幅值對接收回來的電壓進(jìn)行放大軌道空閑時，向解調(diào)板提供脈沖電壓軌道空閑時向接收2板提供14.8v的控制電壓軌道占用時向報文轉(zhuǎn)換板提供“占用”信息FTGS室內(nèi)設(shè)備（B33接收1板）注意:它把從室外接收到的信號分為兩個通道,并分別進(jìn)行檢測.FTGS室內(nèi)設(shè)備（B33接收1板）功能：檢測接收回來的音頻電壓所攜帶的位模式當(dāng)位模式檢測正確時向接收2板提供控制低電平FTGS室內(nèi)設(shè)備（B35解調(diào)板）注意:它把從接收1板接收到的信號也是進(jìn)入雙通道,分別進(jìn)行檢測.功能：將接收1板的輸出信號和解調(diào)板送出的TTL電平進(jìn)行動態(tài)AND運算如果接收1板輸出14.8V高電位且解調(diào)板輸出低電位，則發(fā)送板輸出16.33KHz驅(qū)動脈沖可以通過板上的安全觸發(fā)電路，形成16V電壓提供給繼電器板FTGS室內(nèi)設(shè)備（B39(B34)接收2板）輸入:接收1板和解調(diào)板輸出:繼電器板FTGS室內(nèi)設(shè)備（B39(B34)接收2板）功能：兩個繼電器雙通道工作根據(jù)接收2板提供的控制電壓，使繼電器吸或落下，從而判斷軌道區(qū)段的占用和空閑狀態(tài)輸入:接收2板輸出的直流16V電壓輸出:發(fā)送“軌道占用”或“空閑”信號到聯(lián)鎖和LZBFTGS室內(nèi)設(shè)備（B36繼電器板）注意:每個通道有一個K50型緩吸緩放繼電器，兩通道是一樣的，聯(lián)鎖定時檢查開關(guān)狀態(tài)，兩組繼電器的開關(guān)狀態(tài)必須一致功能：FTGS的位模式和ATP報文之間的轉(zhuǎn)換FTGS室內(nèi)設(shè)備（B44報文轉(zhuǎn)換板）說明:

列車占用軌道區(qū)段時，發(fā)送ATP報文，并使發(fā)送方向迎著列車方向；在有列車占用軌道區(qū)段時，F(xiàn)TGS的位模式無效，同時，ATP報文被激活；發(fā)送板執(zhí)行一個報文轉(zhuǎn)換信號進(jìn)行開關(guān)切換，再通過一個光耦合器，ATP報文就從報文轉(zhuǎn)換板傳送到發(fā)送板FTGS室內(nèi)設(shè)備（B44報文轉(zhuǎn)換板）功能：實現(xiàn)發(fā)送電纜和接收電纜的切換標(biāo)準(zhǔn)型和道岔型軌道電路，由LZB根據(jù)進(jìn)路的方向直接控制方向轉(zhuǎn)換板上的繼電器來轉(zhuǎn)換方向中間饋電型軌道電路，由LZB提供進(jìn)路的方向信息給中間饋電轉(zhuǎn)換板，再由中間饋電轉(zhuǎn)換板根據(jù)區(qū)段的占用情況和進(jìn)路方向，控制方向轉(zhuǎn)換板上的繼電器來轉(zhuǎn)換方向FTGS室內(nèi)設(shè)備（B43方向轉(zhuǎn)換板）

代碼板只有幾根跳線，代碼板上的每一個位模式對應(yīng)一個頻率，根據(jù)不同的位模式插件制成對應(yīng)不同頻率的代碼板。在用于道岔軌道電路或中央饋電軌道電路時，使用第二塊或第三塊接收器1板而不使用代碼板。FTGS室內(nèi)設(shè)備（代碼板）FTGS三種應(yīng)用類型的結(jié)構(gòu)對比室外區(qū)別標(biāo)準(zhǔn)型和道岔型都采用S棒，而中間饋電型采用8字棒。室內(nèi)區(qū)別1.方向轉(zhuǎn)換板的輸入不同。2.道岔型比標(biāo)準(zhǔn)型多了一塊接收1板和一塊解調(diào)板，這是因為道岔型多了一個接收端的原因。3.中間饋電型比道岔型多一塊中間饋電轉(zhuǎn)換板（B45），用來實現(xiàn)發(fā)送端的切換。軌道電路模塊4.FTGS軌道電路原理認(rèn)知FTGS的FSK信號FTGS采用電氣絕緣節(jié)來劃分區(qū)段，為了防止相鄰區(qū)段之間串頻，使用了不同中心頻率和不同位模式進(jìn)行區(qū)分。對于某一軌道區(qū)段來說，只有收到與本區(qū)段相同的頻率與位模式的信息才被響應(yīng)。FTGS-917型軌道電路共使用8種頻率（9.5KHz,10.5KHz,11.5KHz,12.5KHz,13.5KHz,14.5KHz,15.5KHz,16.5KHz），相鄰的區(qū)段使用不同的頻率作為某區(qū)段固有的中心頻率。位模式是用X.Y表示：它其實把一小段時間分成幾等份（如15ms為一份），在一個周期內(nèi)，先是X份時間的高電平，然后是Y份時間的低電平，且要求X+Y≤8。FTGS-917型軌道電路采用15種不同的位模式(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)，相鄰區(qū)段使用不同的位模式。最少的4bit，最多的8bit。FTGS的FSK信號位模式（bitPattern）是數(shù)碼組合，以15ms為一位，用f0+64Hz為“1”，f0-64Hz為“0”，構(gòu)成不同的數(shù)碼組合，即帶有位模式。其中，f0為某個中心頻率。例如，2.2位模式即每個周期共4位，連續(xù)2bit為1，另外2bit為0，頻率為：+64Hz、+64Hz、-64Hz、-64Hz、+64Hz、+64Hz……其波形如下圖所示。

FTGS的FSK信號

2.2位模式FTGS的FSK信號報文式數(shù)字編碼由ATP軌旁設(shè)備傳輸給車載設(shè)備，傳輸速率為200Bd（即每秒傳送200個數(shù)字編碼）。數(shù)字編碼有效長度為136位，包括車站停車點、下一個軌道電路的制動曲線、運行方向、開門、入口速度、允許速度、緊急停車、限速區(qū)段速度、目標(biāo)速度、目標(biāo)距離、當(dāng)前軌道電路識別、下一個軌道電路識別、軌道電路長度、下一個軌道電路的坡度、下一個軌道電路的頻率等信息。FTGS報文信號關(guān)于報文編碼為了確保ATP報文的發(fā)送和接收，F(xiàn)TGS必須能夠根據(jù)列車的運行方向進(jìn)行送端和受端的轉(zhuǎn)換，即發(fā)送方向的切換。定義了三個發(fā)送方向：G方向（正常）、A方向（與G方向相反）、B方向（一送兩受區(qū)段，反方向側(cè)向運行）。FTGS報文信號關(guān)于報文發(fā)送方向FTGS工作原理標(biāo)準(zhǔn)型FTGS軌道電路結(jié)構(gòu)圖

由室內(nèi)發(fā)送設(shè)備發(fā)送的FSK信號，通過軌旁單元在軌道電路始端饋入軌道，并由軌道電路終端接收傳至室內(nèi)接收設(shè)備，經(jīng)過信號鑒別判斷（幅值計算、調(diào)制檢驗、編碼檢驗）,當(dāng)接收器計算出接收的軌道電壓的幅值足夠高，并且解調(diào)器鑒別到發(fā)送的編碼調(diào)制正確時，接收器產(chǎn)生一個“軌道空閑”狀態(tài)信息，這時軌道繼電器吸起表示“軌道空閑