上海城市轨道交通 3 号线采用法国 ALSTOM 的 DTC921 数字无绝缘轨道电路，以频率划分各段轨道电路，其工作频率为： 9 . 5 kHz , 11 . 1 kHz , 12 . 7 kHz , 14 . 3 kHz , 15 . 9 kHz , 17 . 5 kHz , 19 . 1 kHz , 20 . 7 kHz 。调制方式 MSK （最小移频键控），频偏±100Hz ，调制速率 400 bit / S ，具有调制效率高、传输信息量大等特点。轨道电路分路灵敏度0.5Ω ，轨道电路长度 20~400m 。 ATP 信息采用与轨道电路同样的频率，调制方式 MSK ，调制速率 500 bit / s 。

一、 DTC921 型轨道电路的构成

DTC921 型轨道电路由室内处理单元、室外调谐单元、 S 棒、连接电缆以及钢轨构成。

处理单元设于车站信号机械室内，用于发送、接收及处理信号；两个调谐单元谐振于本段轨道电路工作频率； S 棒和调谐单元共同把发送信号藕合到钢轨上。处理单元具有与 ATC 、 VPI （计算机联锁）设备的接口， ATC 设备提供轨道电路发送给列车的 SACEM 报文信息（机车信号），另外还提供维护用的接口。

二、处理单元工作原理

处理单元由发送／接收板、比较板以及调制解调板组成。电路中的门限 2 高于门限 1 ，以保证开关 K 置“ a ”值大于置“ b ”值（类同轨道继电器返还系数）。

本段轨道空闲时，调制解调板产生 400 bit / s 的轨道电路调制数据（简称轨道数据），以分配给本段的载频，用 MSK 调制方式发送至钢轨。

接收部分的数据比较器将解调后得到的轨道数据与调制电路的轨道数据比较，如果一致就表示轨道数据收悉；电平比较器检测接收信号的电平，如果接收信号电平高于门限 1 ，而解调后的数据又与本轨道数据一致，则与门输出“ 1 ”，开关 K 置“ a '”，继续向轨道发送轨道数据，并向 VPI 发送轨道电路空闲信号（ + 24V ）

如果轨道被列车占用，列车轮轴分路轨道信号，信号接收电平低于门限 1 ，则与门输出“0”，开关 K 置“ b ”，调制数据改为 500 bit / s 的 SACEM 报文，经由钢轨发送给列车，用于列车自动控制。

当列车出清本轨道电路时，电平比较器得到高于门限 1 的电平，但是开关 K 置 “b ” ，所收数据与轨道数据比较不一致，不能立即发送空闲信号。当电平高于门限 2 的电平时，触发计时器，计时结束后进行接点转换，开关 K 置“ a ”。解调器收到轨道数据，当数据比较一致后并满足电平要求后，向 VPI 发送空闲信号。所以，列车出清轨道后要经过一定的延时才可以发送空闲信号。

三、S 棒及调谐单元工作原理

S 棒与调谐单元、钢轨以及连接电缆并联谐振于所处轨道的载频，用于选频及滤波。调谐单元中含有可调电感，用以调整谐振频率在载频中心频率。一个调谐单元由两个对称部分组成，分别用于前个轨道电路的接收和后一个轨道电路的发送。 fx 是左边轨道电路的载频频率，几是右边轨道电路的载频频率。采用的是注入式自藕方式。

S 棒由两个半环构成，假设右半环用于向左方向发送信号，那么下一个 S 棒的左半环则用于接收信号，这两个半环与它们所连接的调谐单元谐振于本轨道的载频。

此外， S 形的设计可以使发送具有方向性。发送信号由 S+、 S-开始（这里只考虑正半周） , S +端电流经过 C 到 B ，再分成两路 Isx、Idx ，其中 Isx 去向本轨道电路的接收端。经 C 到 D 方向的电流在流经 AA ’和 DE 时分别产生互感及自感电流与Idx抵消，致使发送电流只向左发送。在发送方， S 棒两端外侧 1m 处的轨面电压比值 U1/ U2应大于 2 . 5 ，在接收端的比值 U2/ Ul 应大于 2 . 2 。 S 形的设计可以消除轨道电路的“死区段”，即当列车轮轴在 A 点附近分路时，保证相邻两个轨道电路都处于占用状态，而不能出现都空闲的“死区段”现象。

在电气绝缘（S 棒）中有一段区域是信号电平模糊区段，由于信号电平低，而且又是两个频率的切换点，所以模糊区段中，车载设备所收到的信息是不可靠的。 DTC921 型轨道电路是采取如下措施来解决此问题的。

当列车通过此模糊区段（根据道碴及分路条件，最长 5m ）时，列车将忽略所接收到的信息，所以频率的转换不会影响车载设备的工作。这种处理方式是采用一种“传输间隙”的方式来处理的，是通过在进路地图内定义“传输间隙”奇点来实现的（奇点是位置信息，例如道岔位置，信号机位置）。

四、轨道电路频率划分及方向性

由于此轨道电路没有绝缘节，为了避免干扰，频率的配置按照一定的规律安排。此轨道电路提供 8 个频率， F7 、 F9和 F11依次用于下行线， F8 、 F10和F12 依次用于上行线。F13和 F14 用于特殊地区。各个频率以 400 bit / s 的速率调制不同的轨道数据（例如 C19、 C22 等）。每个频率分配 3 种轨道数据，例如 F7 分配的是 C19、 C2、 C21 。轨道数据其实就是一系列 2 进制码（例如 C19是 7559 、 C20是 7623 、 C21是 8AB9）。

按照这种组合经过 8 个轨道电路才会出现频率相同轨道数据也相同情况，例如 F9/ C25 。由于信号的自然衰耗，在最不利条件下，这两段轨道电路也互不影响。

当轨道电路空闲时，各个载频调制轨道数据。一旦被占用，则轨道电路调制 500 bit / s 的 SACEM 报文。

无论轨道数据还是 SACEM 报文都迎着列车的方向发送。 VPI 向轨道电路发送DOT命令（倒换方向命令），用于列车反向行驶。通过处理单元中的继电器可以倒换方式方式。

五、道岔区段的应用

由于道岔区段的存在， SACEM 信号在侧股采用环线发送的方式。环线的发送频率不同于直股（直股机车信号载频与本轨道载频相同），信号通过 LIU （环线调谐单元）发送给环线。与直股不同的是环线发送是时时发送（不间断发送），直股是轨道电路占用时才开始发送 SACEM 信号。 SACEM 设备并联发送给各个道岔分支和直股，所以在整个道岔区段使用相同的 SACEM 报文。

道岔区段采用统一的轨道载频和轨道数据来实现列车占用检测和断轨检测。如果列车运行方向自右向左那么最左面的 S 棒为发送 S 棒，其他三个都起接收作用。如果列车从左向右运行， VPI 发送 DOT 命令（倒换方向命令），则最右的 S 棒起发送作用。

六、报文

1 ．报文的基本形式

报文由固定长度的帧组成，帧长度： 80 bit + 4 bit 的起始／停止符。

“起始／停止”部分标志报文的起始与结束， 4 bit ;

“信息”部分包含应用处理的有效信息， 64 bit ;

“解码”部分包含用于变量以及临时限速的时间信息等， 6 bit ;

“第一级检测码”用于检测和校正传输中的干扰， 10 bit 。

2 ．报文的分类

报文（指 64 bit 信息位）按类型分为：安全相关不变量报文；安全相关变量报文；临时限速报文；非安全相关变量报文。

安全相关不变量报文是长报文，它包含进路地图中的一些不变量的信息数据，例如道岔、信号机、信标位置、永久限速点等。长报文长度比较长，长度小于或等于 512 bit , 因为一帧只包含 64 bit 的有用信息，所以长报文要分成若干帧传送给车载 ATP ，并且按次序循环发送。

安全相关变量报文属于短报文，只有一帧。它反映一些安全相关的变量，例如道岔位置、信号机状态等，一帧中变量的最大数量是 22 。安全相关变量也是循环发送，但当安全性变量一旦发生变化，轨旁 ATP 设备立即通过轨道电路发送给车载 ATP 设备。例如此时正在发送长报文，当地面安全相关变量发生变化时，立即打断长报文发送，插入发送安全相关变量，等发送完成后再继续长报文的发送。

临时限速报文属于长报文，它向车载 ATP 提供线路的临时限制速命令，一个传输区有 4 帧临时限速信息，并循环发送。

非安全相关变量报文属于短报文，只有一帧。它包含一些非安全的变量以及同步时间信息，并循环发送。

所有的这些报文都有自己的二级检测码，来保证信息位的传输正确性。第二级检测码包含在 64 bit 信息位中，和上文所述的第一级检测码一起来保证码位的传输正确性，来克服由轨道电路发送 500 bit / s 的 SACEM 信息所增加的误码率。