AF904数字轨道电路的应用

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李向红闫永敏郭瑞星

（上海铁路通信工厂，２０００７１，上海∥第一作者，工程师）

摘要筒要介绍了ＡＦ一９０４数字轨道电路的系统功能、

硬件结构、工作原理、特性和信息内容等。通过在上海轨道

交通２号线ＡＴｃ系统的应用实践，总结了ＡＦ一９０４数字轨

道电路信息处理流程，证明了其实际应用的可行性。

关键词数字轨道电路，上海轨道交通２号线，信患处理

中用分类号Ｕ２８４．２３＋５

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上海轨道交通２号线全长１７ｋｍ，设计的闭塞间隔是１００ｓ，共划分２０８个正线轨道区段，使用最长控制传输距离约６．５ｋｍ。每个区段划分的长度为３０～３００ｍ。其玳系统于１９９６年１０月从美国联合道岔及信号国际公司（ＵＳ＆Ｓ）引进，经过设计、安装与调试，于２００２年７月１日正式投入运营。ＡＦ一９０４数字音频轨道电路是该＾Ⅱ℃系统的基础设备之一。

１ＡＦ一９０４系统功能和硬件结构

ＡＦ一９０４系统是联锁逻辑处理单元和车载设备之间的通信接口，执行正线区段的轨道占用检测和数字车载信号的传输两大功能。

ＡＦ一９０４系统设备按地点可分为轨旁设备和信号室内设备两部分。

１）轨旁设备：由５００ＭＣＭ联接器（“Ｓ”型电缆）、环线和耦合单元３部分组成，在轨道之间或沿轨旁安装。５００ＭＣＭ联接器被布置成“Ｓ”型电缆，

其两端被焊接到钢轨上。一匝电线构成的环线与５００ＭＣＭ联结器空气耦台，并通过耦合单元、对绞电缆，与轨道电路室内控制柜（ＴＭ）的辅助板相连。

２）信号室内设备：装在ＴＭ柜内，每个ＴＭ柜最多可安装３个机笼，每个机笼可配置４段非冗余轨道电路。每段轨道电路含２．５块ＰＣＢ板：一块控制板，它产生具有ｍｒＰ功能的数字编码信息；一块辅助板，对控制板产生的信息放大发送至室外并接收轨道信息；半块电源板，它产生控制板和辅助板工作所需要的电压（两段轨道电路共用一个电源板）。由于每段轨道电路的应用程序存在一个独立的位于机笼母板上的ＥＥＰＲＯＭ中，这样在定期更换控制板时无需重新设置。由此使得任何一段轨道电路的单盘都相同。即多段轨道电路的单盘备件只需一块控制板、一块辅助板和一块电源板，使得轨道电路的故障诊断和维护更便捷。

ＡＦ一９０４的硬件结构框图见图ｌ。图中“ＴＣ”指轨道电路，Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ分别代表不同的轨道区段。“ＭＴ”指轨道联锁，是联锁单元（ＭＩ）和轨道电路之间信息通道。

２ＡＦ一９０４的工作原理和特性

２．１工作原理

ＡＦ一９０４系统向轨道不问断地发送数字编码信息（非占用发码），并监视其接收器感应到的信号：（１）当列车进入该轨道区段，会使接收到的信号低于预定的阀值；

（２）由于其它原因造成的轨道短路、断路等故障时，也会使接收到的信号低于预定的阀值或是错误的轨道ＩＤ号。

根据“故障一安全”原则，上述两种情况都会使ＡＦ一９０４控制板关掉其直流输出，向联锁单元传递“占用”信息，否则传递“空闲”信息，从而完成列车检测功能。

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图ｌＡＦ一９０４的硬件结构框图

ＡＦ一９０４系统与联锁系统之间通过ＲＳ一４８５接口进行通信。ＡＦ一９０４系统接收来自联锁系统的串行信息（目标速度、目标距离等），再加上本轨道区段信息（轨道电路Ⅲ号、线路速度等），形成复合信息’

然后将复合信息用ＮＲ丑格式编码形成报文帧，结合机笼后面的方向继电器以附（的调制方式把报文送至相应的耦合电路，经单匝环线与“Ｓ”棒耦合；然后由车载罔ｍ接收、解码并校验信息的正确性，验证完毕执行ＡａＰ功能，完成数字车载信号的传输功能。

ＮＲＺＩ格式为不归零倒置格式，是适用于串行数据传输的一项常用编码技术。其逻辑“１”用信号的无变化来表示，逻辑“Ｏ”是用信号的变化来表示。它打破常“０”和常“１”的运行，使“ｌ”和“Ｏ”的比值非常接近１，为信号提取提供了丰富的时钟信息，防止接收时得不到时钟校正而误码。

２．２系统特性

ＡＦ一９０４轨道电路采用了９．５～１６．５ｋＨｚ频率范围内的８种音频信号（频差１ｋＨｚ），频偏为ｉ２００Ｈｚ。这８种频率依次命名为Ｆｏ～Ｆ７，３种频率（Ｆ１，心，Ｆ５）配置在西向或是北向的轨道电路，而Ｆ２，Ｆ４，Ｆ６这３种频率被配置在东向或是南向的轨道电路，剩余的２种频率（Ｆｏ，Ｆ７）被保留，用在特殊的工作区域。相邻轨道电路采用不同状态频率组合状态，可有效地防止相邻轨道电路的串音。

ＡＦ一９０４还有一些其他特性：①分路灵敏度（在轨道电路的发射端，接收端和中间点电阻为ｏ．２５ｎ）；②轨到轨列车检测信号峰一峰值（最小?５２?２５０ｍｖ）；③道碴电阻（最小２ｎ／ｋｍ）；④环境温度范围为一４０℃～＋７０℃。

３ＡＦ一９０４轨道电路的信号处理过程

３．１功能模块的划分

ＡＦ一９０４轨道电路是基于微处理器的，它和联锁之间采用安全的串口通信，在确保软件故障倒向安全的前提下智能化程度较高。和处理器相连的信号的流程可以分为信息采集和输出模块，信息分析和处理模块，信息通信模块，人机接口模块等４大功能模块（见图２）。

（１）信号的采集和输出模块：主要是位于室外的无源器件，完成发送码和接收码的阻抗匹配功能。

（２）ＣＰＵ处理器：负责完成信息的生成，编码，调制，解调以及通信功能。

（３）人机接口模块：提供一个接口，为人工操作以及监督提供可视界面。

（４）通信模块：完成子系统内部以及和其它子系统的通信。

图２ＡＦ一９０４功能模块

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３．２信号处理

轨道电路系统中面向对象有３个方面：列车、轨

旁接口和轨旁处理器。信号是由轨旁流向列车的，即发码是迎向列车发码的。所以处理器程序要能根据列车运行方向的变化自动地选择发送端和接收端。另外，处理器程序应该具有如下３方面的能力。

（１）信息编码能力：其信息协议为８位报头，３７位数据信息，１６位循环校验位，Ｏ～１０位的填充位（全零），形成６１～７１位的信息。

（２）信息接收处理能力：ＡＦ一９０４以２００ｂｉｔ／ｓ波特率传送信息。若列车速度１００ｋｍ／ｈ，那么ｌｓ内列车运行２８ｍ，这样即使在最小的区段（３０ｍ）内列车能也收到２～３帧信息，确保列车持续地把该轨道的状态、相关的参数读取进程序中，并能结合其它相关的信息做出正确的处理和操作。

（３）能够提供人机接口界面，便于工程人员参与操作。

此外，处理器程序还具备升级能力，具有扩展性。把便携机与ＡＦ一９０４系统控制板上的９芯通信接口（ＲＳ一２３２）相连，可进行处理器程序升级。轨旁地一车的程序流程见图３。列车对接收到的信息处理流程见图４。

轨旁地一车处理流程：当接收不到正确的电平值和轨道ＩＤ号时，程序会分析数据，判断是否是由于列车占用引起的，如果是，那么就会中断响应，进入相应的处理程序进行处理。

图３轨旁地一车的程序流程

＜三三≥出团一程序ｒＢ）图４列车对接收到的信息处理流程

列车对接收到的信息处理流程：①当接收到轨旁传来的信息时，先进行数据的校验，如果不合法，所接收到的数据将被抛弃，如果合法，那么接收并处理，同时记录一个合法的标志；②当接收不到合法的数据，２７５ｓ的倒计时计数器开始计数，如果计数完毕还没有接收到合法的数据，那么将会进入全线紧急制动处理程序。

４ＡＦ一９０４轨道电路的数据信息设置轨道电路有它自身的特性．如：在钢轨中有牵引电流；钢轨本身的材质；钢轨铺设所在的地形特点（坡度、土质结构等）。所以在钢轨中传输的信息码不能太多。如果太多，误码率就会大大的增加，而影响行车安全；但又不能太少，这样的话不能满足列车自动控制的要求，ＡＦ一９０４轨道电路传输信息的报文中含有３７位的数据位，具体信息如表ｌ。

５结语

ＡＦ一９０４实现了轨道空闲检测以及地对车的报文传输双重功能，智能化程度高。一年多的应用表明，该系统工作性能比较稳定，能够满足地铁快速高密度运营的需要，是一套较为成熟的系统。目前，ＡＦ一９０４轨道电路正在天津滨海线付诸实施。如能进一步加大该系统的国产化进程，相信该系统一定能在中国的轨道交通事业中发挥更大的作用。

　万方数据

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表１ＡＦ一９０４轨道电路数据信息设置

（上接第５０页

４结语参考文献

１吴汶麒国外铁路信号新技术．北京：中国铁道出版杜．２０００１５２２吴技麒．轨道交通运行控制与管理．上海：同济大学出版杜，２００３．２１８

３肖雅君，吴汶麟．用于轨道交通列车自动化控制系统的通信技术．城市轨道交通研究，２００２（２）：５９

４ＳＭ８０５１．Ｒｅｖ话讪ｎ２．０，ｕｓＡ：ｕ１１｜ｓｉ０Ⅱｓｗｌｔｃｈ＆Ｓ遍ｍ１ｃｏｐｙｒｉ曲ｔ，２００ｌ

（收稿日期：２００３一１０—２８）

上海市轨道交通线路的供电问题，经过近１０年的建设与运营，已经基本解决了可靠性的问题。目前突出的问题是，怎样根据上海市城市轨道交通网络建设的总体规划和建设进度，对上海市轨道交通系统的供电系统做网络化规划，打破既有线路供电系统各自为政的局面，充分利用轨道交通供电网现有和建设中的资源，以从系统的角度降低重复建设成本，使上海市轨道交通更加健康有序的发展。参考文献

１郑瞳炽，张明锐．城市轨道交通牵引供电系统．北京：中国铁道出版社，２０００．４

２张明锐．王为．上海市地铁共和新蹄高架工程电力监控系统方案探讨城市轨道交通研究，２００ｌ（３）；５７～６０

３石礼安上｛孽市地铁一号线工程．上海：上海科学出版社．１９９８

４马沂文，白秀梅．城市轨道交供电接触网类型的比较城市轨道交通研究，２００３．（１）：２０

５胡斌上悔地铁一、二号线供电系统资料．上悔地铁运营公司．２００Ｚ

（收稿日期：２００３—０３—１８）

上海市轨道交通行业提出２００４年工作目标

上海市轨道交通行业２００４年的工作目标业已确定。一是增加运能：２号线、３号线、５号线年内高峰时段运营间隔分别缩短至３ｍｉＩｌ、６ｍｉｎ、１０ｍｉＩｌ；３号线、５号线分别延长逗营时间；１号线北延伸线实现开通试运营。二是完善设施：全面完成投运线路设施调试，全部开通出入口通道，确保无障碍设施畅通；及时合理调整进、出站闸机布局。三是安全运营：杜绝６０ｍｍ以上运营大间隔和社会影响重大的安全事故（事件），降低３０ｍｉｎ大间隔发生率，减少“清客”现象，突发事故（事件）处置迅速及时规范。四是优质服务：实现行业标志统一、车辆色标统一、岗位服饰统一、服务规范统一、持证上岗统一；全面落实行业八项服务承诺，建成轨道交通５号线文明乘车示范线，力争４０％的服务窗口达到文明窗口。

（上海市城市交通管理局轨道处）

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　万方数据

AF-904数字轨道电路的应用

作者：李向红， 闫永敏， 郭瑞星

作者单位：上海铁路通信工厂,200071,上海

刊名：

城市轨道交通研究

英文刊名：URBAN MASS TRANSIT

年，卷(期)：2004，7(2)

被引用次数：3次

参考文献(4条)

1.吴汶麒国外铁路信号新技术 2000

2.吴汶麒轨道交通运行控制与管理 2003

3.肖雅君.吴汶麒用于轨道交通列车自动控制系统的通信技术[期刊论文]-城市轨道交通研究 2002(02)

4.SM8051. Revision 2.0 2001

引证文献(3条)

1.王素倩天津城市轨道交通信号系统的比较[期刊论文]-天津科技 2008(3)

2.薄宜勇数字编码轨道电路在城市轨道交通中的应用[期刊论文]-铁道标准设计 2005(5)

3.薄宜勇数字编码轨道电路的安全可靠性分析[期刊论文]-铁道运输与经济 2004(12)

本文链接：https://www.wendangku.net/doc/d58094728.html,/Periodical_csgdjtyj200402016.aspx

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下载时间：2010年7月19日