淺談城市軌道交通FTGS—917型軌道電路故障處理

摘 要：FTGS軌道電路是德國西門子公司的遙控音頻無絕緣軌道電路，它廣泛應用于世界各地的干線鐵路和城市軌道交通，F(xiàn)TGS-917型軌道電路采用電氣絕緣節(jié)把線路分割為多個軌道區(qū)段，檢查和監(jiān)督這些軌道區(qū)段是否空閑，將空閑/占用信息傳給聯(lián)鎖系統(tǒng)，并且傳送ATP（自動列車保護系統(tǒng)）的報文信息到列車上，為列車提供實時ATP防護。

關鍵詞：軌道電路；電氣節(jié)；故障處理

1 FTGS-917型軌道電路設備組成及原理

1.1 FTGS軌道電路基本概念

FTGS是德國西門子公司的遙控音頻無絕緣軌道電路，運用于城市軌道交通的軌道空閑檢查系統(tǒng)，是報文式數(shù)字軌道電路。FTGS軌道電路有FTGS-46型、FTGS-917型兩類。

FTGS-917型軌道電路的作用

把軌道線路由電氣絕緣節(jié)分成若干區(qū)段，發(fā)送器向鋼軌發(fā)生電壓，由位于區(qū)段另一端的接收器將收到的電壓進行計算，當列車進入軌道區(qū)段，車軸的分路防止信號進入接收器，導致輸出指示為“軌道區(qū)段占用”，從而完成檢查和監(jiān)督軌道區(qū)段的狀態(tài)和功能，將空閑/占用信息傳給聯(lián)鎖系統(tǒng)，并傳送列車運行保護系統(tǒng)產(chǎn)生的報文信息。

1.2 FTGS軌道電路室外設備組成及其工作原理

1.2.1 電氣節(jié)

電氣節(jié)，即電氣絕緣節(jié)，它區(qū)別于一般的機械絕緣節(jié)，是劃分FTGS軌道區(qū)段的重要設備。它由短路棒和軌旁盒內的調諧單元共同組成。除道岔本身和終端棒必須采用機械絕緣節(jié)外，其它軌道電路都采用電氣絕緣分割。

（1）S棒

大多數(shù)的軌道區(qū)段（主要是正線區(qū)間的軌道電路）采用S棒電氣節(jié)，以S棒的中心線作為軌道區(qū)段的物理劃分。S棒長度為7米左右，模糊區(qū)段長度≤3.5米。

（2）終端棒

該電氣節(jié)由終端短路棒和一個機械絕緣節(jié)共同組成。它主要應用在雙軌條牽引回流區(qū)段。棒長約3.5米，距機械絕緣節(jié)0.3～0.6米。

（3）8字棒

也稱中間饋電棒，用于中間饋電式軌道區(qū)段的中央。

1.2.2 電氣節(jié)工作原理

相鄰兩個軌道區(qū)段之間采用S棒、8字棒和終端棒四種電氣絕緣節(jié)分割。下面以S棒為例說明電氣絕緣節(jié)原理：

接收器的諧振回路由電容C1（調諧單元上電路的等效電容）、鋼軌區(qū)段ab和電纜am等組成，發(fā)送器的諧振回路由電容C2、鋼軌區(qū)段cd和電纜dm等組成。

在正常狀態(tài)下，鋼軌ab的電感、電纜am的電感以及它們之間的互感與電容C1構成并聯(lián)諧振（利用調諧單元可以將其調到諧振點），因此電容C1兩端呈現(xiàn)高阻抗，與電容C1兩端d1d軌間有較高的電壓，接收到從右端輸入的載頻信號。鋼軌cd的電感、電纜dm的電感以及它們之間的互感與電容C2構成并聯(lián)諧振，因此電容C2兩端呈現(xiàn)高阻抗，與電容C2兩端a1a軌間有較高的f1電壓，此電壓可以向左傳輸。

S棒長度為7米左右，其中S棒的1/4到3/4處（約3.5米）為分路感應的模糊區(qū)段，在此區(qū)段內有車占用左右兩邊的區(qū)段都允許顯示占用，而無法精確判斷列車占用的區(qū)段。

1.2.3 軌旁盒

軌旁盒是連接電氣節(jié)與室內設備的中間設備，是軌道電路室外的發(fā)送、接收設備。每個軌旁盒有一根電纜與室內設備連接，有四根電纜與電氣節(jié)相連，另有一根地線。軌旁盒主要有兩種不同的結構：一種是S棒結構；另一種是雙軌條牽引回流區(qū)段的終端棒結構。

軌旁盒內一般可分為左右兩部分，對稱結構布置。每部分都由一個調諧單元（S棒和調整短路棒使用的調諧單元型號不同）和一個轉換單元組成；一部分作為一個區(qū)段的發(fā)送端時，則另一部分作為相鄰另一個區(qū)段的接收端。每一部分的調諧單元接電氣節(jié)，轉換單元接室內設備。

1.2.4室外單元的工作原理

FTGS軌道電路的軌旁盒內一般安裝相鄰區(qū)段的調諧單元和轉換單元。

（1）轉換單元

帶防雷功能的轉換模塊，根據(jù)XK1、XK2端的電壓及頻率決定調諧單元是接收模式還是發(fā)送模式。其判斷依據(jù)為XK1、XK2端電壓的高低，高為發(fā)送模式，低則為接收模式。

在繼電器K1、K2釋放狀態(tài)下，Xk5、Xk6端的電壓通過電阻R1傳到XK1、XK2端，模塊處于接收模式下。

當饋送一個發(fā)送電壓到XK1、XK2端，此電壓經(jīng)過變壓器T1送到電壓比較器D1、D2（為了安全，采取雙通道設計），如果兩個通道都檢測出高電壓，繼電器K1、K2吸起，并點亮V9、V10。繼電器K1、K2的吸起斷開了通往XK5、XK6的電路，同時也斷開了通往變壓器T1的電路，而接通經(jīng)過變壓器T2，通向XK3、XK4的電路，此時轉換單元切換為發(fā)送模式。雖然通往變壓器T1的電路已斷開，但流過變壓器T2的電流繼續(xù)為比較器和繼電器供電，使繼電器保持吸起狀態(tài)、保持發(fā)送模式。

為了準確的發(fā)送信號，發(fā)送信號要經(jīng)過三路窄頻帶通濾波器后進行幅值的檢查。當發(fā)送信息不正確或切換為接收端，此時通過濾波器后的電壓不足以驅動繼電器的吸起，繼電器落下，同時斷開通向XK3、XK4的電路，接通通往XK5、XK6的電路，此時切換為接收模式。

2 FTGS-917軌道電路常見故障及處理

2.1 FTGS-917軌道電路故障處理的基本步驟

2.1.1 觀察故障現(xiàn)象

查看LOW機顯示，記錄故障信息；觀察軌道電路各模塊上的標示燈；詢問操作員具體情況：如故障出現(xiàn)時列車位置。

2.1.2 測量數(shù)據(jù)

測量輸入、輸出關鍵點電壓，判斷故障點在室內還是在室外。如果在室外，條件允許的情況下可以先通過倒方向測量判斷故障點在哪一端，再到室外故障端區(qū)查找；如果在室內，沿信息傳遞路徑查找。

2.1.3 故障恢復

根據(jù)查找情況進行故障修復、設備更換、臨時應付等處理。

2.2 FTGS-917軌道電路故障處理常用方法

2.2.1 電壓法

在通電狀態(tài)下，按軌道電路發(fā)送——接收電路逐漸測量各關鍵點電壓，與參考值進行比較來判斷故障點。此方法比較常用，特別是在運營期間，能在不影響行車的情況下進行故障判斷。

2.2.2 電阻法

通過使用電阻檔測量判斷線路的通斷，當接線過長而無法測量時，可以在線的一端與另一條線短接，形成一個回路，再進行測量。

注意：一定要在斷電狀態(tài)下進行測試。

2.2.3 開路法

斷開后邊級聯(lián)電路，測量前段輸出電壓，如果電壓正常，說明前級設備正常；如果電壓不正常，說明前級設備有故障。

注意：斷開后級電路會造成負載變化，影響前級電壓，易造成故障點的誤判。

2.2.4 替代法

當無法確定具體哪塊模塊故障時，用已知完好的模塊替換懷疑故障的模塊。可以使用備用模塊替換；也可以與正在使用的模塊對調。

注意：

（1）更換、對調是要注意模塊的型號、插塞、開關、跳線是否一致。

（2）更換、對調后要測量各關鍵點電壓，是否在合理范圍。

（3）更換、對調與頻率相關的模塊，一定要重新進行調諧，分路試驗，并更新該驅動的數(shù)據(jù)表。

2.2.5 比較法。對某模塊工作電器參數(shù)不熟悉情況下，測量另一個正常的相同設備同樣工作狀態(tài)下的電器參數(shù)作為參考數(shù)值，來判斷模塊是否工作正常。

2.2.6 合理利用監(jiān)測設備

2.3 FTGS-917軌道電路常見故障類型及處理

2.3.1 FTGS-917軌道電路常見故障類型（如FTGS-917軌道電路常見故障框圖）

2.3.2 FTGS-917軌道電路常見故障

（1）板卡故障

電氣設備有一定的使用壽命，而且各部件的材質、做工質量，都會直接影響其使用情況。因此，板卡故障是FTGS-917軌道電路比較常見故障之一。FTGS-917軌道電路的板卡上有各種指示燈，根據(jù)各指示燈的顯示可以大致判定故障范圍，但是不能僅憑燈的顯示就判定某塊板卡故障，還要根據(jù)所測量的關鍵電壓值，最終確定故障板卡。

（2）棒線故障

FTGS-917軌道電路室外與鋼軌使用棒線連接，各連接棒線與鋼軌以及軌旁單元構成一個回路，使軌道電路正常工作。若棒線斷裂，回路不通，軌道電路接收端收不到電壓，軌道電路不能正常工作。若棒線破皮，且與其他導體接觸，影響軌道電路的絕緣性能，軌道電路接收端接收電壓較低，軌道電路不能正常工作。

（3）道岔絕緣不良

對于有道岔的軌道電路區(qū)段，道岔絕緣的性能直接影響到軌道電路的性能。若道岔絕緣性能下降，漏流較大，軌道電路接收端的接受電壓較低，軌道電路不能正常工作。

（4）接線松脫

FTGS-917軌道電路室內室外都有接線，室內接線主要是在分線架和終端架，以及每個區(qū)段匹配電阻的跨接線；室外接線主要是在軌旁盒內。查找這類故障，必須清楚發(fā)送和接收的線路走向，室外不同方向的發(fā)送端和接收端線路是不一樣的。再結合測量不同方向的發(fā)送和接收電壓值，可以迅速判斷出故障點。

（5）電氣參數(shù)變化

軌道電路的電氣特性主要受三個因素的影響，分別是電源電壓、鋼軌阻抗、道碴電阻。當軌道電路占用時，電源電壓越高、鋼軌阻抗越小、道碴電阻越大，對軌道電路工作最不利。

另一方面軌道電路各板卡性能的變化也會導致電氣參數(shù)變化，某些板卡由于材質的原因，工作一段時間后，某些元器件受損，從而導致板卡的工作性能下降，造成軌道電路電氣參數(shù)變化。處理這類故障，需要對軌道電路重新進行電氣參數(shù)調整。

3 結束語

城市軌道交通FTGS軌道電路是城軌信號系統(tǒng)的重要設備，通過對FTGS軌道電路的工作原理和故障處理的學習和分析，需要在今后的實際使用中不斷的探索，加強學習，充分利用微機監(jiān)測設備進行調閱，發(fā)現(xiàn)問題及時采取措施加以克服，進一步提高設備的使用質量和穩(wěn)定性，確保城軌運營安全。

作者簡介：曾麗芬（1973，10-）女，漢族，廣西荔浦人，柳州鐵道職業(yè)技術學院，實驗師，城市軌道交通運營管理專業(yè)教師。