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第三章 基础设备 §3－1 数字音频轨道电路 众所周知，50 Hz工频轨道电路必须用绝缘节来分割，且只能提供“有车”或“无车”2种信息，在交流电力牵引采用可控硅或大功率晶体管（IGBT）变流技术后，牵引电流对工频轨道电路的干扰导致轨道电路不能安全、可靠地工作。此外，分割轨道电路的绝缘节在安装时不得不锯断钢轨，绝缘节的存在限制了列车速度的提高。当然，绝缘节易于破损，也已成为信号技术的多发故障之一。 正因为如此，在近年的城市轨道交通信号系统中，工频轨道电路已被无绝缘音频轨道电路所取代。随着数字电子技术的发展，具有高可靠性、多信息量的数字编码式音频轨道电路已经问世，且越来越普遍地得到重视。我国广州地铁一号线、上海地铁二号线等均已采用这类轨道电路。 一、 S型联接音频轨道电路 ? 为了克服上述弊端，目前在城市轨道交通领域一般都采用S型联接音频轨道电路，其原理图如图3-3所示。 图3-3 S型联接音频轨道电路 图3-4 列车驶过时接收器端电压的变化 由以上讨论可见，S型联接音频轨道电路是符合信号安全原则的，所以已被广泛采用。 图3-5 S型联接音频轨道电路的简易表示图例 二、 数字编码式音频轨道电路 ? 上述音频轨道电路虽然取消了绝缘节，但仍只能给出“空闲”或“占用”2种信息，无论从可靠性还是从可用信息量角度来看，都不能满足实用的需要。在上述音频轨道电路的基础上，加上数码调制后，不仅能使轨道电路的可靠性大为提高，而且可以作为列车速度控制系统（ATC系统）中地面－车上传递信息的通道。目前广泛采用的调制方式是频移键控方式，即FSK方式，由此构成的数字编码式音频轨道电路的结构框图如图3-8所示。 图3-8 数字编码式音频轨道电路的结构框图 1—音频发生器； 2—脉码调制器； 3—接收电平调节器 4—解调器； 5—比较器； 6—比特模式预置器；7—电源 采用数字编码式音频轨道电路的一项主要优点是它可被用作为车上－地面的信息传输通道，在此基础上可构成列车速度控制（ATC）系统。 图3-10表示了作为ATC系统基础的数字编码式音频轨道电路的简易框图。图3-10（a）表示区段无车状态，此时的轨道电路如图3-8所示状态，给出轨道区段空闲通报。图3-10（b）表示轨道区段有车状态，此时由于接收端的轨道继电器失磁落下，一方面给出轨道区段占用的通报，一方面接通ATC电码发送，即用ATC电码对音频信号进行调制，这种数字编码信息在轨道中以200 bit/s的速率传输。 图3-10 作为ATC系统基础的数字编码式音频轨道电路 1—轨道电路电码； 2—ATC电码 三、数字编码式音频轨道电路FTGS FTGS是为干线和城市轨道交通领域设计的轨道空闲检查系统。线路由电气节分成若干区间。按照轨道电路的原理，发送器向钢轨发送交流电压，由位于区段另一端的接收器将收到的电压进行计算。 当列车进入轨道区段，车轴的分路就防止了信号进入接收器，这就导致其输出指示为“轨道区段占用”。与以前音频轨道电路不同的是，FTGS是由调频电压远程馈电。接收器和发送器都集中安装在距离轨道区段6.5 km处的信号楼内。FTGS是代表目前最高水平的轨道电路。 它配备有额外的运行状态指示灯，并允许通过连在发送器上的外部控制电路由钢轨向列车传送其他信息。 FTGS也可以在无调制编码的情况下工作，但通过改进相应的电路板，FTGS也可在任何时候升级到最高安全等级。 FTGS音频轨道电路的所有电子组件都安装在信号楼里，这样做有以下优点： · 低生命周期费用 · 高可靠性 · 免维修的轨旁组件 · 标准化的电路板使得备件量保持在低水平 · 计算机辅助设计，配置简单 · 经过认证且得到广泛使用 §3－2 微机计轴设备 ? 由于电气化铁路的牵引电流回流与轨道电路共用一个通道，强电流对弱电流的干扰是不可避免的。随着电力机车变流控制技术的发展，牵引电流的高次谐波对轨道电路的干扰影响越来越大。此外，轨道电路的工作状态还严重依赖于道床状态，在道床电阻很低的场合，无论何种轨道电路都无法正常工作。 欧洲德国铁路由于有过使用钢枕木的历史，所以一直使用计轴器作为检测轨道区段是否空闲的装置。在电子技术高度发达的今天，电子计轴器已完全取代了传统的机械计轴装置。 图3-11表示电子计轴器最基本的结构，包括室外及室内部分（信号楼或控制中心）；室外部分包括地面传感器（计数点）、电缆盒、传输电缆；室内部分主要是信号处理电路及计数处理电路。 图3