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1、 I 无绝缘音频轨道电路 AF-904 维护手段探究无绝缘音频轨道电路 AF-904 维护手段探究Research On The Maintenance Methods for Uninsulated Audio Frequency Track Circuit AF-904学科(专业):控制工程作者姓名:指导教师姓名:答辩日期:年 月无绝缘音频轨道电路 AF-904 维护手段探究无绝缘音频轨道电路 AF-904 维护手段探究 II摘 要摘 要无绝缘音频轨道电路AF-904（Audio Frequency-904）的出现实现了列车占用检测和向车载设备发送数字编码机车信号数据的双重功能，有效地提高
2、了线路利用率。上海轨道交通地铁2号线采用的就是这套信号系统。按照线路设计，列车最短行车间隔仅1分45秒，充分体现了其高效性。本文首先回顾了轨道电路的起源，并对轨道电路的基本工作原理做了简单介绍。随后又对无绝缘音频轨道电路AF-904的系统结构、室内外组成和工作原理等做了逐一介绍，对故障代码进行整理汇总，对常见故障代码出现后的故障处理进行逐一说明。通过对这三年来2号线发生的轨道电路红光带故障的全面统计和梳理，将矛盾焦点集中在几个始终难以根治的轨道电路上。通过对无绝缘音频轨道电路基本参数的研究，确定钢轨阻抗和道床漏泄的均匀分布特性。并建立电路参数计算模型，研究出单位钢轨电阻、阻抗、电感、泄露导纳、
3、道碴泄漏电导、道碴电阻和道碴电容等的计算公式。在对开路短路三电压表法，开路短路电压电流法和开路短路二电压法这三种典型的轨道电路基本参数测算方法的研究比较及听取专家意见后，选择了更适合2号线的开路短路二电压法。在以上理论研究的基础上通过对室内外等效电路的研究，画出等效电路图，并研究确定其特征阻抗、谐振频率、品质因素和频率特性等重要参数的计算公式和标准。编写校准、调谐规范，将理论研究返回现场进行测试，验证其有效性和实用性。III关键词：关键词：轨道电路,故障,二电压法,等效电路,调谐Research On The Maintenance Methods for Uninsulated Audio
4、Frequency Track Circuit AF-904 IVABSTRACTThe appearance of joint less audio frequency track circuit(AF-904)can satisfy the dual-functions for train occupancy detection and sending vehicle digital coding data to on-board equipment and enhance track utilization ratio.Shanghai Metro Line 2 used this sy
5、stem.According to block design,the shortest headway for Shanghai Metro Line 2 is 145”,which can reflect the high efficiency of this system.Firstly,this thesis reviewed the origin of track circuit and simply introduced its basic working principle.Then the thesis introduced the system architecture,ind
6、oor and outdoor equipment composition and working principle of joint less audio frequency track circuit(AF-904),as well as gathered all the failure codes and illustrated the common failure codes.Through statistics and sorting track circuit red belt failure of Shanghai Metro Line 2 in the latest 3 ye
7、ars,it can conclude the problems focusing on some track circuits which are difficult to solve.By means of research on the basic parameters of joint less radio frequency track circuit,to determine rail impedance and the uniform distribution characteristics of track bed leakage and to build circuit pa
8、rameter calculation model to get the calculation formula for unit rail resistance,impedance,inductance,leakage admittance,ballast leakage conductance,ballast resistance and ballast capacity.After comparing three basic track circuit parameters calculation method among Open Short Circuit Three Voltmet
9、ers method,Open Short Circuit Voltage Current method and Open Short Circuit Two Voltage method and listening to experts comments,Open Short Circuit Two Voltage method is finally chose by author.Based on above theories and indoor and outdoor equivalent circuit research,to make equivalent circuit draw
10、ing and to determine calculation formulas and standards for some important parameters,such as characteristic impedance,resonant frequency,quality factor and frequency character.Author compiled standard and debugged specification,as well as returned theory research back to site to test in order to ve
11、rify its availability and practicability.KEYWORDS:Track circuit,Failure,Two Voltage Method,Equivalent Circuit,Tuning I目录目录第一章 绪论.311 引言.312 论文所完成的主要工作及结构安排.4第二章 轨道电路介绍.621 轨道电路回顾.622 轨道电路的基本原理.623 轨道电路的工作原理.7第三章 无绝缘音频轨道电路 AF-904 介绍.931 无绝缘音频轨道电路 AF-904 简介.932 无绝缘音频轨道电路 AF-904 系统结构.9321 室内设备.9322 轨旁设
12、备.123221 轨道耦合单元.123222“S”Bond.1233 无绝缘音频轨道电路 AF-904 工作原理.1334 无绝缘音频轨道电路 AF-904 数据协议.1435 故障代码.1536 常见故障代码处理方法.19第四章 2 号线轨道电路红光带故障梳理.2041 现场故障统计.2042 对人民广场站轨道电路 G3 红光带频次的研究.2143 对典型故障区段的参数研究.2244Vari 和 Shnt 对 Str 影响的研究.2345 数据梳理总结.24第五章 轨道电路参数算法的研究.2551 轨道电路的基本参数.2552 无绝缘轨道电路参数的测算理论依据.27521 测试条件.2752
13、2 测试流程.28523 测试结果分析.3353 无绝缘轨道电路参数计算模型.34第六章 轨道电路基本参数测算方法的研究.3961 常用的几种测算方法.39611 开路短路三电压表法.39612 开路短路电压电流法.42613 开路短路二电压法.4462 实际测算方法的选择.46第七章 调谐方法的研究.4871 等效电路的研究.4872 信号环线的电感和电阻测试.4973 频率特性分析.51 II74 调谐单元品质因素的调整分析.5475 制定无绝缘音频轨道电路 AF-904 调谐规范.55751 适用范围.55752 作业准备.557521 工器具仪表准备.557522 管理作业.55753
14、 作业流程.55754 安全注意事项.58755 重要参数标准.58第八章 总结与建议.5981 研究成果汇总.5982 成果应用.6083 后续建议.60参考文献.62附录.63攻读学位期间发表的学术论文情况.64致谢.65 3第一章 绪论第一章 绪论11 引言11 引言上海轨道交通地铁 2 号线东起浦东国际机场，西止于浦西虹桥枢纽，全线拥有 30 座车站，日均客流量突破百万人次。不论是线路规模，还是日均客流量均已成为上海轨道交通网络化运营中举足轻重的一环，这无疑对信号工作者提出了更高、更严苛的维护要求。但动力源于压力，为了能让乘客得到更舒适便捷的出行，信号工作者时刻努力着。上海轨道交通地铁
15、 2 号线采用的是美国 US&S 的信号系统，该信号系统是基于无绝缘音频轨道电路 AF-904 来实现列车占用检测和机车信号传输的。无绝缘音频轨道电路 AF-904 是联锁逻辑处理单元和车载设备之间的通信接口，实现了正 线 轨 道 区 段 占 用 检 测 以 及 地 对 车 的 列 车 自 动 保 护(Automatic Train Protection,ATP)数字信号传输的双重功能，其分路灵敏度为 0.25。无绝缘音频轨道电路 AF-904 故障将导致该轨道区段红光带，进路不能正常开放，列车无法以列车自动运行(Automatic Train Operation,ATO)模式或 ATP 模式
16、高速通过。司机只能将列车停下并切换至人工驾驶模式，在得到调度的动车授权后才能以低速缓慢通过该故障轨道区段，大大影响了白天的正常运营效率。近几年来，随着线路开通时间渐长，设备老化导致设备稳定性有所下降。鉴于合同和技术保密的原因，其系统供应商美国 US&S 公司并不提供系统关键技术参数，导致信号工作者对系统故障的分析诊断及维护存在较大困难。由于缺乏一套有效的维护手段，导致信号工作者只能仅凭个人感觉和经验进行故障排除，造成在系统维护过程中存在无标准、低效率、水平差等问题。这些问题的存在，使得信号工作者不能科学地、有效地对系统进行维护，影响了系统的安全可靠性，乃至线路的正常运营。本论文课题志在弄清关键技术，取得相关技术参数，为系统维护制定维护规程，为设备维修提供技术手段。提升维护的有效性，安全性、可靠性，为 2 号线的正常运营提供有力的技术保障。412 论文所完成的主要工作及结构安排12 论文所完成的主要工作及结构安排通过对无绝缘音频轨道电路 AF-904 的分析和研究，确定该信号系统的工作原理及采用的关键技术，并进一步确定对其产生影响的主要技术指标，通过摸索和研究，找出一套比较完善的预防故障
