第十讲地-车信息传输技术

电平设定和转换
滤波器 A-PCB 来自/去 LZB 滤波器
电平 滤波器 R1-PCB 接收器 1.1 接收器 1.11
解调器 1 DEM-PCB To stw To stw
接收器 2.1 R2-PCB 接收器 2.11
启动延时电路 和继电器 PCB 启动延时电路 和继电器
转换至 LZB报文 TC-PCB “轨道占用” 信号
洲、美洲、非洲及亚洲干线铁路与城市轨道交通。
截止1999年，西门子已安装了约15000套FTG S轨道 电路。
广州地铁一号线于1994年12月引进，经过设 计、安装与调试，于1998年6月28日正式投入载客
运营。它是广州地铁一号线ATC系统的信息传输基
础设备，也是国内首家采用此种轨道空闲检测系
统。广州地铁一号线全长18.48 km，共划分轨道
4 个频率 1740、2022、2304、2585Hz 与连续式机车信
号载频靠近未被采用，有效信息共 14 个。
点式信息用于接通或转换连续式机车信号接收上。 下行线的载频，在列车离开高速线路时，以点式信息
断开连续式机车信号。
线路需要限速的地方可用点式信息给出限速值的条件。 地面绝对信号机处设点式信息，当显示红灯信号时，
高、并有很强检错能力的同步传输方式，把需要传送的信
息码按 HDLC 协议（高级数据链路控制）构成一帧信息， 然后以帧为单位传送。
帧结构： 预同步码 帧同步码 A 信息码 CRC 校验码 帧同步码B
1）预同步码：用于接收设备的快速同步。 2）帧同步码 A ：信息码的起始标志。 3）帧同步码 B ：信息码的结束标志。 4）信息码：被传送的点式信息。 5）CRC 校验码：用于接收设备对收到的信息码进行校验
轨道电路频率布置考虑了防止同一线相邻轨道电路和
上、下行线间轨道电路等的横向和纵向干扰，轨道中载频的 布置见下图 。 上行线路为 2000、2600Hz 相间隔排列； 下行线路为 1700、2300Hz 相间隔排列。
2、点式传送信息
点式传递信息方式多用感应器或应答器方式，如查询应 答器、点式环线等。 下面以法国高速线上使用的环线为例叙述点式传递信 息方式的发送和传输 ，原理图如下图：
点式信息是二进制数，共 80 位。信息位为
0 时，其对应电位为低电平 0V ，信息位为 1 时，
其对应电位为高电平 24V 。
采用的编码规则能保证外围编码电路出现断
线时，发送的点式信息为安全信息，满足“故障 一安全”原则。
（2）信息编码
信息编码电路由 CPU 系统构成，它完成如下功能：
1）完成两路输入信息的一致性比较 CPU 从两路并行接口电路分别读入两路信息，然后对
区段271个，使用最长控制传输距离约3 km，每个
区段划分的长度为 30～230 m。
FTGS 轨道电路的组成： FTGS 轨道电路包含室内、室外 2 部分设备， 室内设备对应每个轨道区段配置 1 个组匣单元， 包括轨道电路的发送与接收。室外设备对应每个
轨道区段分界点设置 S 棒，起分割区段作用，
· 运行前方次一闭塞分区限速等级；
· 运行前方次一闭塞分区长度。
5、FTGS数字编码轨道电路
FTG S为西门子（SIEMEMS）数字频率轨道电路（ Digital frequency track circuits）的德文缩写，是
德国SIEMENS公司对远程馈送和编码无绝缘音频轨道电路
的简称。 自1981年首次在德国铁路应用，现已广泛应用于欧
用S型短路棒分割两轨道区段 为分离两个相邻的轨道区段，使用了一个S形短路棒 （见图）。它的一个额外的功能是对两条轨道的牵引回流 进行平衡。运行列车的第一根车轴或最后一根车轴必须避 免停在S短路棒区域内。镜像安装S形短路棒是比较合理的
图3-10 带有S形短路棒的电气绝缘
用绝缘节分割两轨道区段 通常仅在以下两种情况采用绝缘节（见图3-11）。 一种情况是要求两个轨道区段之间采用点式绝缘； 另一种情况是两点之间没有足够的空间安装使用S形 短路棒。
第十讲
地-车信息传输技术
一、概述 地-车信息传输通道是列车运行自动控制系 统的重要组成部分。列控的车载设备完全靠从 地面控制中心接收的行车控制命令进行行车， 实时监督列车的实际速度和地面允许的速度指
令，当列车速度超过地面行车限速，车载设备
将实施制动，保证列车的运行安全。这就要求
地-车传输信息的可靠和安全。
用绝缘节和一个末端短路棒分割两轨道区段 在被绝缘节分割的轨道区段，终端短路棒允许两轨条
牵引电流回流（见图3-12）。
图3-12 具有终端短路棒和绝缘节的电气分割
用分流棒实现轨道电路分段 装备有FTGS的轨道区段，如果接着一个没有轨道空
闲检测系统的区段，就必须使用分流棒（见图3-13），分
流棒还起着平衡牵引电流的作用。
图3-13 有分流棒的电气绝缘
FTGS传输的报文信息特点
传输速率为 207 b/s 传输码型：B（running command telegram）； K（brief telegram）； N（emergency stop telegram）；
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
C（control telegram ATO）
ATO的报文码有三种：C1、C2 C3 32位CRC校验
下分区载频、代号、列车折返操作状态、校验码等信息；
C报文信息码：C报文代号、报文序号、运行速度、本分 区号、ATO数据、校验码等信息；
同时设有轨旁单元（相邻区段共用一轨旁盒），
直接向轨道发送和接收电信号。
室内与室外最长传输距离可达 6.5km。
轨道
S-bonds
发送器
接收器
FTGS
室内设备结构 “轨道空闲” “轨道占用” 信号
图3-8 FTGS的标准结构
工作原理：
FTGS 无绝缘轨道电路是一种移频键控（FSK）数字 编码系统。 当某区段无车时，由室内发送设备传来的 FSK 信号，
具体码型发送：ATP正常码发送是KKKK{BBBC}{BBBC}„„.
，ATP紧急时发送{N}；
B报文信息码：B报文代号、占用轨道电路时间报文、序 号、运行速度、距限速区段开始的距离、距限速区段结束的 距离、限速区段限速、目标距离、目标速度、运行方向、下 一分区无ATP、门控、下分区坡度、本分区号、下分区号、
发送器 T-PCB
解调器 1.1 电源 220V12V、5V 来自联锁系统的电源 DEM-PCB
图3-9
FTGS的硬件框图
FTGS的电气分割
根据需要，轨道电路必须进行分割。 一个电器分割点主要由一个短路棒和一个调谐单元组 成。这种分割是一种电气分割，没有对钢轨进行物理分割 ，但如果需要，也可以进行物理分割。 FTGS轨道电路可以针对轨道区段的位置不同，分别采 用不同类型的电气绝缘方式。 用S型短路棒分割两轨道区段； 用绝缘节分割两轨道区段； 用绝缘节和一个末端短路棒分割两轨道区段； 用分流棒实现轨道电路分段。
通过轨旁单元在相应轨道区段始端馈入轨道，并由轨道区
段终端接收传至室内设备，进而通过信号鉴别判断（幅值、 调制、编码检验），产生区段“空闲”状态。 当列车进入某区段时，由于列车车轴的分路作用，减 少了相应区段终端接收电压，进而产生区段“占用”状态。
FTGS的硬件结构
轨道 S-bonds
室外
电平设定和转换
二、地车信息传输的分类
地面信息传递到车上目前有两种方式，一种是连续式 传递信息方式，另一种为点式传递信息方式。 前者能连续不断地将地面信息即列车间隔、线路容许 的速度等情况及时地向车上反应，使司机随时掌握列车速 度，有利于保证行车安全和提高行车效率。
点式信息传递方式有感应器、环线或应答器方式，它
只能在闭塞区段内设若干点，通过感应点将地面信息传到 车上，在地面信息发生变化时，列车只能经过感应点时才
为地面有源点方式，向环线内发送信息给机车接 收，环线敷设在轨间，法国高速线环线长度约为 1Om 。
发送器放在集中室，通过交叉环线及匹配变压器连接到
环线。发送器经常向环线内送检测信号，以检查环线的 完整性。 点式信息为单频率信号，自 1318Hz 开始，每间隔 140.8Hz 有一个单频信息，至 3712Hz 共 18 个。其中
它主要由输入接口电路、信源编码电路、信道编码电
路、差分移相调制电路、输出接口电路、报警指示电路、
电源电路等部分组成。 （1）输入接口 点式信息发送的信息内容是有关列车运行前方线路上 的一些重要信息，各轨道电路点所发送的信息是不同的， 为了便于使用和维护，要求各点所发的信息内容虽不相同， 但各点发送电路结构要求完全一致，具有互换性。 因此点式信息内容采用了由外部电路编码的方式。
能得到信息，即时性稍差。
1、连续式传递信息
常用的连续信息传递方式：编码式无绝缘轨道电路、 轨道交叉环线、无线通讯等方式。 下面以UM-71 型无绝缘轨道电路为例叙述连续式信息 的发送和传输。
它是利用 UM-71 型轨道电路作为传输信息的通道。
闭塞分区空闲时，发送器送电给轨道继电器使之吸起，
列车占用时发送器迎向机车传递信息，同时轨道继电器落 下，为改变后面轨道电路的信息提供信息条件。 系统的信号采用移频键控制式。 载频：1700、2000、2300、2600 Hz 调制频率：10.3Hz到29Hz，间隔1.1Hz，共18个信息。
实现差分移相调制
的方法是： 首先对数字基带信 号进行差分编码，即把 绝对码变成相对码，然 后再进行绝对调相，其 调制过程如图 4-6 所 示、图 4-7 是其波形。 差分移相调制电路把二 进制的 O、1 信息调制 成模拟信号。
4、点式信息发送内容 点式信息发送系统发送列车超速防护所需的 点式信息，它可以为进站信号点、出站信号点和 区间信号点 。
· 出站咽喉区长度；
· 出站外方第一闭塞分区换算坡度，可含一个变坡点； · 出站外方第一闭塞分区限速等级： · 运行前方次一架信号机类型； · 运行前方次一闭塞分区限速等级； · 运行前方次一闭塞分区长度。
区间信号点发送的信息有： · 本信号机类型；
· 运行前方闭塞分区长度；
· 运行前方闭塞分区换算坡度，可含一个变坡点； · 运行前方次一架信号机类型；
范围，点式信息发送设备停止发送，并点亮故障
报警指示灯。
3）对重新组合的信息码添加校验码 校验码用于校验信息在发送设备内部的传送 过程中的正确性。 CPU 系统完成上述功能后，生成 80 位信息，
其中包括点式信息和校验码，为信道编码做好准
备。
（3）信道编码 点式信息发送系统是单向、连续发送的传输系统，为 了快速传输点式信息和便于点式信息的接收，并保证接收 设备对收到的点式信息有检错能力，点式信息的发送设备 到点式信息的接收设备之间的信息传送采用具有传输速率
进站信号点发送的信息有： · 本信号机类型； · 车站代码： · 接车股道代码； · 接车进路长度； · 进站咽喉区长度； · 接车进路换算坡度． · 运行前方次一架信号机类型； · 出站外方第一闭塞分区限速： · 出站外方第一闭塞分区长度。
出站信号点发送的信息有：
· 本信号机类型；
· 运行方向代码； · 超速防护停用代码；
以点式信息向列车发送绝对停车命令。
点式信息还可作其它用途，例如在接触网分相点两边 适当地点（1km 左右）设环线给出信息给机车接收，开始
进行测距，到分相点的前方切断机车动力，过分相点再接
通供电。
3、点式信息发送电路结构
点式信息为二进制数字信息，要与移频信号叠加发送， 因此必须经过调制。 点式信息发送电路原理框图下图所示。
，判断信息码在信道传输过程中的正确性。
（4）差分移相调制 轨道电路不能直接传输二进制的数字信息，所以信
道编码电路输出的二进制点式信息必须经过调制。
综合比较调幅、调频、调相三种数字调制方式，点 式信息的调制最适合采用差分移相调制，因为移相调制
的信号具有最强的抗干扰能力，在相同的传输波速率下，
移相调制信号具有最窄的频带。为了避免接收设备出现 相位模糊采用差分调制。
两路信息进行比较，只有两路信息完全一致时，所采集的
信息才有效，才有可能发送出去；如果两路输入的信息不 一致，则读入的信息码无效，点式信息发送设备停止发送， 并点亮故障报警指示灯。
2）信息码的合理性检查 CPU 读入两路相同的信息后，按规定的信息 传输格式重组信息码。在重组过程中，对读入信 息的合理性进行检查，如果读入的信息超出规定