提芬巴赫TAZ II计轴系统.docx

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1、技术报告1 概述11。1 前言11.2 引用标准11.3 系统功能11。4 系统属性22技术结构42.1 应用52.1.1单个轨道区段52。1.2多个轨道区段62.1.3道岔区段72。1。4道岔区72。2 计轴点82。2.1传感器82。2.2 机械固定82.2.3 技术参数 102。2.4 传输距离102.2.5 设备掉线的识别112。3 运算设备112.3.1 设计 112.3.2 采集放大板,型号:4AB10/1105/35 122.3。3 计轴板,型号:ZB8/115/1 142。3。4 继电器输出板,型号:WST 8021 152。3。5 计轴器复零板,型号:AK 19/115 162

2、。3。6 电压监测板,型号:AR32/1621 172.3.7 电源板182。4 接口 192.4.1轨道空闲和占用报告192.4。2 计轴器复零 203 应用条件223.1室外设备223。1.1电气条件223.1.2 气候条件223.1。3 机械条件 233。2 室内设备233。2.1 电气条件 233。2。2 气候条件 233。2。3机械条件:241 概述1。1前言为了在铁路作业中提供轨道空闲和占用报告,提芬巴赫公司开发了基于双车 轮传感器(DSS)和各种处理DSS信号电子单元的计轴系统-TAZ II计轴系统。命名为TAZ II的最新一代产品是TAZ的升级版本,拥有象征计轴系统技术发 展水

3、平的新的功能。1。2引用标准TAZ II电子计轴系统是被设计为用于任何重轨和轻轨系统的轨道空闲检测设 备。该产品的开发符合以下标准和规范的要求:标准/规范名称发行人EBO铁路组织和作业规章Eisenbahn-bundesamt(EBA)VDV 361铁路信号设备VDV非国有铁路信号原理DIN VDE 0106电磁脉冲防护DINDIN VDE 0110电子设备绝缘等级DINDIN VDE 0115铁路DINDIN VDE 0831铁路电子信号设备DINDIN VDE 0831A1铁路电子信号设备DINDIN EN 50121铁路应用:电磁兼容性CENELECDIN EN 50124铁路应用:绝缘

4、等级CENELEC1。3系统功能TAZ II计轴系统可以完成以下功能:连接双车轮传感器(DSS )的计数脉冲,以及在电子计轴器中脉冲信号的处理、 记录占用信息.(完整)提芬巴赫TAZ II计轴系统 管理的一个计轴电路(计轴电路功能),该计轴电路用于一个区段轨道空闲或占用条件的检测。 适用的速度范围:0250km/h。 一个计轴电路的最大计数容量为4096轴(循环计数器)。同时有两套内部计数装置,采取二取二的故障-安全系统,基于通过一个计轴电 路不同计轴点的计入和计出而确定的方向。 一个用于提供区段空闲和占用报告的无源安全输出接口。发生故障后,用于复位的故障一安全输入接口。1.4 系统属性可用性

5、当TAZ II计轴系统按指定的要求正常工作时,它的可用性可以描述为:一个 计轴电路每计109个轴至多出现一个错轴,或每年至多出现一次系统错误.当考虑关 于工作可用性的失效模式时,必须考虑到每个计轴电路都有一个互相分离的计数 组。因此,在理论上故障可能仅影响一个完整系统中的一个计轴电路,在同一线路 关系的计轴点复用情况下至多影响两个计轴电路。另外,双向运行的两个或多轨线 路的相邻轨道可设计成计轴系统互相独立的区段,因此,可以达到区域冗余原理。维护室内设备在检测功能(继电器接点)的必要检查之前的维护期限内是免维护 的。室外设备要求一年的维护周期内检查一次DSS,以便观察它是否适当和安全地 工作.计

6、轴系统的模块化结构使得需要的维修仅限于对插入式板卡的更换。通过不(完整)提芬巴赫TAZ II计轴系统 同的LED显示的重要的系统条件,使故障查找变得简化.同时得益于单元板卡面板 不同的测试按钮的帮助,故障查找需要的时间也缩短了。由于设备工作不需要微处 理器,设备维修后不需要预留最快运行时间或离线测试时间,而且设备在进行复位 操作后立即有效服务.系统工程设计计轴点(DSS)采用标准的方法与计轴系统连接,这种连接方法可以让电缆接 线盒与室内设备之间的连接使用现有的电缆.计轴点在区段的分配(计数地址)要 在系统工程设计时完成。计轴器复位ACR一个通过ACR键的操作能够致使计轴器复位的条件布置在内部计

7、轴器复位逻 辑中。这是由地方铁路公司的可应用操作需求和规格所建的模式。不依赖于下列的 数据,一般来说,仅仅当隶属一个区段的所有计轴点都没有故障以及这些计轴点不 被持续占用时,RESET才可以发生。可以计划使用下列的不同的RESET方式:a)绝对复零ACR键操作之后,计轴电路的计数器被设为零,同时给出计轴区段的轨道空闲 报告。b)预复零ACR键操作之后,计轴电路的计数器被设为零。而只有当下一次旅程使轨道占 用,也即在计轴点A计入在计轴点B计出(通过完整的区段),并顺利通过,才能 给出轨道空闲报告。计轴点的复用(完整)提芬巴赫TAZ II计轴系统采集放大板的一节被分配给一个计轴点(DSS)。一个采

8、集放大板由两节构成, 也就是说两个DSS连接一个采集放大板,与采集放大板的一节用于那个计轴电路无关。采集放大板的输出信号能够连接几个计数组,采用这种方式实现DSS和采集放大板 的多重使用。计数组的切换是由具备潜在的隔离和无反射性能的光电耦合器来完成 的。扩展性对于每个计轴电路,都有两个独立的计数器,这两个计数器必须同时地方向 独立地通过连接的DSS A和B进行计入或计出.举个必要的例子,如一个非常短的 轨道占用检查区段(道岔、中间区段).如果一个计轴电路需要两个以上DSS (如道岔或道岔区),这些DSS可以并行 连接到计数单元A和B。理论上并行连接的计轴点数量是没有限制的。然而,并行 连接的计

9、轴点不能在正常的操作情况同时驶过车轴,而且相应地,不能在联锁和闭 塞系统的轨道占用检查区段计划使用这种方式.2技术结构下图显示了计轴系统的结构.II I : II | I : G II采集顿占用计轴系统框图JI I V A(: ur 20-72 V DC室外设备邕忌器2书 H 1处, 妲-35- 2计轴板E通道空闺占用空闰占用24 V DC图 1:TAZ II双通道电子计轴计轴系统包括:室外双磁头传感器DSS,双通道采集放大器、器、继电器输出单位、复零单元和电源.2.1应用系统适用于下列场合的轨道空闲检测:站内及站外轨道区段;道岔区段及道岔区.一个区段各个计数点的布置取决于安装场地。2。1.1

10、单个轨道区段 对一个轨道区段的布置案例成了采用TAZ II系统组成的单个计轴电路的标准的布(完整)提芬巴赫TAZ II计轴系统置。轨道区段的最大长度受限于连接DSS电缆的电气技术参数。*BAk BA AC说明:采集板航-计轴板空闲占.用图2:单个计轴电路的标准布置这种单个的轨道区段可用于平交道口防护设备(LC)的列车接近关闭道口操作。用于此轨道区段的开关传感设备必须覆盖整个跨越线(公路的宽度),这个宽 度是由作为计轴电路LC前后DSS的布置点给出的。这种布置可以由额外的DSS提 供补充,以实现LC的列车离去开放道口操作。这种额外的DSS使用特殊的方向缓 冲放大器,以实现依据方向进行转换。2.1

11、。2多个轨道区段每个DSS的脉冲信号可以被边界的DSS计轴电路使用,以实现几个相邻轨道区段的轨道空闲检测.复用的DSS的缓冲放大器的输出信号被接入相应区段的计数组。复位图3:计轴点复用的轨道区段2。1.3道岔区段单开道岔和交分道岔都可以安装TAZ II系统。图4:单开道岔和交分道岔的轨道区段2.1.4道岔区如图5所示的布置提供了道岔区轨道空闲检测的高效的经济的解决方案。在 这种布置中最多可以将8个DSS接入一个运算单元,并同时进行整合和处理。轴点的道岔区轨道区段图5:连接计2.2.1传感器具有数千例使用业绩的提芬巴赫双车轮传感器用于TAZ II计轴系统的计轴点 中。DSS (室外双磙头传感器)

12、可以在指定点处检测车轮的运动方向。DSS通过信号电缆接线盒直接与信号电缆相连,该信号电缆直接与评估设备 (室内设备)连接的。除了 DDS,在轨旁不需要额外的设备,系统更便于维护。图6:在轨旁的DSS(草图)DSS由两个相互独立的电路分离的两个磁头组成。这种个体系统独立性是出于 安全方面考虑.DSS的一个组件是固定的,这就是连接5米长的柔性电缆.对于信号预 处理和评估,在轨旁不需要额外电子设备。2.2。2机械固定DSS安装及固定方式可以经受住铁路运行时严重的环境载荷及机械载荷。设备 的预期使用寿命至少10年(激烈的损坏除外)。DSS由螺栓固定在铁轨上,螺栓孔位于铁轨的中部(直径13mm).另外,

13、DSS 也可以装在有轨电车RI 60轨道上.spacer图7:在轨道上DSS的装配当轨道为新的,并且载荷标准不在EBO标准规定的范围内,DSS的安装位置上 边距轨道的上沿45mm.DSS在轨道内侧的安装尺寸十分紧凑,低地板的轨道车及倾 斜车身的轨道车经过时,DSS都可以轻易拾取信号。安装DSS时,枕木的位置不必改变。DSS可以安装在道岔附近,距铁轨端头的 距离不能少于110mm。可用于碎石路基轨道,但DSS的安装不能受到影响。对于带有 隔音材料的轨道,如郊区轨道,为安装DSS,要在消音材料上割开豁口.DSS可用于安装目前使用的各种形状的铁轨。典型的铁轨型号列于下表。德国: S 41,S 49,

14、S 54,UIC 60瑞士: SBB I,UIC54 (SBB lll),UIC54E (SBB IV ),VST 36(SBB V),VST C, SBB VI澳大利亚:XXIVa, Xa,S33,A,B (S49),C(UIC 54) ,UIC 60,VA 71B波兰: S 49,S 42,UIC 54,UIC 60美国: 90 RA,100 ASCE,100 RE,100 RA,115 RE,119 RE,132 RE,136 RE,140 RE中国:43KG/M, 50 KG/M, 60 KG/M,75 KG/M2.2.3技术参数只要车轮参数及轨道的磨损满足规定要求,经过DDS传感器的

15、每个轮轴的信 号都可以被可靠地拾取。最小车轮直径:250mm*最大车轮直径:2000mm*运行速度(传感器):0350km/h轮缘长度:2536mm最小轴距:700mm温度范围:-40+85C计轴可靠性:10-9次错误/轴MTBF:750000h轮对可以最大的速度在轨道上行驶,一般车轮的直径大于900mm。在DSS信号采集区域内的静止轮轴被采集到的是一个占用信号,不会有跳动信 号产生。2。2.4传输距离TAZ II计轴系统的传输距离为DSS(室 外设备)与输出设备(室内设备) 之间的距离,此距离受连接电缆的电阻的限制,电缆电阻最高为200欧姆,可根据 星形四芯电缆的电阻计算出引距离。下表中列出

16、了典型的电缆直径睦的传输距离:线经d/mm环阻R/Ohms距离s/m0.920035631.42008621表1:使用典型电缆的分布距离DSS的传感器系统要预先被铁轨的金属质量所衰减,如果这种衰减消失,传感 器系统将在输出端产生一个信号,该信号与静止车轴永久占用状态是相吻合的.如 果DSS掉线、从铁轨上拆除或在轨道上安装不正确,结果会被计轴系统识别。在操 作人员消除故障并对设备复零后,受影响的计轴电路的占用状态会被消除。2.3运算设备2.3。1 设计室内设备(计轴单元)安装在机架或控制柜中,通常,这些机架或控制柜安装 在联锁或继电器房的继电器室中(如混凝土继电器室).设备也可以安装在室外的控制

17、柜中,而且室外控制柜不需要安装空调。简单的欧洲插入式电子组件安装在单元机笼上(19英寸插入式机箱)。通过布 置在机架或控制柜汇集板上的接线端子,与外部设备的电缆连接.2.3.1。1单个计轴单元00!?%墓伽倒3图8:用于单个计轴单元的19英寸插入单元的正面图电子组件之间通过单元机笼后的各种电缆进行连接.这种方式能够零活地适应环境。在原来的机架上,旧的轨道空闲检测设备可以用计轴设备代替。对于小于 19英口寸的单元机箱,插入式的单元总宽度还可以缩短。ZD 1104 S R缓冲放大器板(12个DSS)或4个计轴单元(一个计轴电路的组件)使用了标准化的背板(84TE),因此接线 和测试工作量维持很低水

18、平。电源板插在单独的机箱内,用电线与背板连接,它给各独立的功能组供电。因 此可以根据使用的计轴系统数量选择电源单元以提供不同的功率。2.3。2采集放大板,型号:4AB10/1105/35一个采集放大板内有两个缓冲放大器单元,每个缓冲放大器单元被分配给一 个DSS。DSS的双传感系统的信号通道是分开的,这样达到了能够显示失效的类似 双通道系统模式。如果一个计轴系统从相邻的DSS (复用)缓冲放大器中接收到DSSDSS 1 BRKDNI SIM. IOOUTI J BRKDN II SIM. IIOUT IIIDSS 2 BRKDN I SIM. IOUT I BRKDN II(完整)提芬巴赫TA

19、Z II计轴系统 脉冲信号,该计轴电路不需要专用的缓冲放大器。缓冲放大器将模拟DSS信号改造 成数字信号输入到计轴单元,并且耦合连接室内及室外设备。DSS系统被提供恒定 的电流.依靠阻尼作用,DSS系统的内部阻抗发生变化,跨接恒流源两端的电压下降. 根据电压降低的情况,DSS的每个子系统产生轨道占用或空闲报告.另外,在采集放大板上要实现对DSS传感器系统的监测,监测内容包括断线、 短路,而且根据DSS的类型,还要监测DSS在钢轨上安装的完整性。通过双轮传感器(DSS)中的一个或两个传感器系统的阻尼作用,形成计轴电 路的轨道占用报告。缓冲放大器直接工作于输出组件的继电器链路中,而且通过隔 离的光

20、电耦合器工作在计轴单元的输入端。采集放大板与端子板之间通常用预制的 连接电缆连接.正面图 LED/按键注释DSS1BRKDN I红色LED灯亮,可能DSS 1第I车轮传感器系统电缆断线或短路.SIM I该按键可以模拟DSS1第I车轮传感器系统占用。OUT I黄色LED灯亮,可能DSS1第I车轮传感器系统电缆断线、短路或者占用。BRKDN II红色LED灯亮,可能DSS1第II车轮传感器系统电缆断线或短路。SIM II该按键可以模拟DSS1第II车轮传感器系统占用。OUT II 黄色LED灯亮,可能DSS1第II车轮传感器系统电缆断线、短路或者占用。DSS2DSS2与DSS1相同。2。3.3 计

21、轴板,型号:ZB8/115/1故障一安全型电子计数单元是计轴系统的核心部件。计数方向取决于两个DSS 子系统的切换板的相互位置。通过驶过双车轮传感器的独立的方向,在双通道电子 计数器中的轴数被计入或计出。这样就可以通过计轴电路的两个DSS同时进行计入 或计出。当最后一个识别的计数程序是计出程序时,通过双通道计数条件的故障-安全 比较,驶入与驶出的轴数相同,将给出轨道空闲报告。正面图LED/按键注释cP .BRKDN.-AxleQRESETCh 256 128S43216 CLI IIChanelaxlecountBRKDN当连接车轮传感器的电缆有故障(短路或开路)时,红色LED灯亮。当电源电压

22、下降,红色LED灯闪亮。一Axle当有负轴发生时,红色LED灯亮。RESET该按钮可以把计轴器中的轴数清为零。Ch如果由于输入端信号边沿顺序不正确导致轨道继电器落下,黄色LED灯亮。(车轮接触一个或两个DSS系 统而没有完全跨过传感器,? ?。)1-256计数器持续计数时,所有黄色LED灯(1一256)闪亮。黄色1。灯(1-256 )显示轴数(计入/计出)。当计出 时,轴数减少。当出现负轴时,所有黄色L ED灯(1-256) 同时闪动。Oc当计入和计出数不相等,或监视继电器设置,或计轴器占用,或传感器占用,红色LED灯亮。CL当计入和计出数相等,而且监视继电器未设置,绿色LED灯亮。Chane

23、l l/llLED显示两个处理器通道中每个的信息(2取2安全系统)。2.3。4继电器输出板,型号:WST 8021与控制设备(联锁,编组场控制室)的接口是由继电器单元来承担。由此卡比 较计数单元的双通道状态,并使输出处于关联安全的数据一-“轨道占用或“轨道 空置”。当计轴系统出现故障时,在任何情况下,“轨道占用”将被激活,而“轨道空 闲”输出被中断。该单元第二种功能是,当计轴系统出现明显故障,由计数通道或继电器实施安 全停机。它将阻塞输出,同时强行将轨道占用的条件输送到与之连接的上层设备中. 当电路断电操作后,带有计轴系统的计轴电路将进入“轨道占用”状态,并能够被 ACR抑制(参见2.4.2节

24、有关复零程序)。正面图LED/按键注释BRKDN ON如果两个通道计轴器有差异,红色LED亮。不执行,(完整)提芬巴赫TAZ II计轴系统 光电耦合器ZB1和ZB2的信号不平衡。检查键 用于检查STO继电器是否有故障。SET按压该按键使STO继电器落下(每年测试一次)RESET当故障或者测试后,按压该按键使STO继电器吸起.CLH如果计轴器组是空闲的,CLH继电器有故障,CLH灭灯.当计轴电路占用(DSS的SI和SII占用),继电器CLH吸起,CLH灯亮。Oc3当计轴器空闲,继电器Oc3的绿色LED灯亮起。当计轴器占用,继电器Oc3落下。Oc1/Oc2当计轴板的光电耦合器ZB1/ZB2 (参见

25、计轴器的B1/B2灯)关断时,红色LED亮起.当顺序出现一个占用,然后SI空闲,然后SII空闲,计轴器出现占用。CL当计轴器空闲(计轴器的LEDF1和LED F2亮起,DSS系统没有占用)时,绿色LED亮起。DSS系统的占用导致F继电器落下,当计轴器ZB9/115 产生了占用,而后相关的轨道输出空闲报告,F继电器才能重新吸起。2。3。5计轴器复零板,型号:AK 19/115作为输入接口,计轴计数器复零单元为计轴器复零键(ACR)提供了安全的输 入。外部ACR键或者单元前面板的“ACR”键不仅能够引起计数器复零,且同时引 起转换开关及恢复轨道空闲检测。轨道空闲检测的一个条件就是计数器的正常工 作

26、。这是通过计轴器复零单元用两个轴的计入计出程序的仿真验证上述条件的。计轴器单元的2轴检查在计轴器预复零(参见1。4节)的系统设计情况下将 这时按压“ACR键或外部ACR仅将计数器单元归零。当下列车通过整个计 轴电路或者用缓冲放大器板上的SIM键模拟车轴,才能完成计数测试。计轴器复零单元能够为两个计轴电路提供上述功能,提高单元空间利 用率,提供更有效的解决方式。正面图LED/按键注释ACR1按压ACR1和ACR2键,继电器Q1。1和Q1。2吸起.通ACR2过继电器接点,计轴器被复零,继电器板被转换到RESET状态,然后在计轴器上模拟2轴计入计出.:o SPU1 ST1O SPU2 ST2O SP

27、U3 ST3O . SPU4 ST4O SPU5 ST5O SPU6 ST6AR32/1612(N04)(R2)LED是并联在继电器Q1。1和Q1。2上的。2。3。6 电压监测板,型号:AR32/1621继电器单元AR32/1612用来监测缓冲放大器的电源电压.由于DSS的双重使 用,在下列情况下,该继电器卡可引起相关计轴器的电压切换,并发出计轴器的轨 道占用报告。当缓冲放大器的电源失效或缓冲放大器缺失(如卡被拿掉)。正面图LED/按键注释SPU 1-6 当SPU继电器闭合,绿色LED灯亮,采集放大板的 电源有效.ST 16 按压ST按钮,进行相应SPU继电器的故障检查。 红色LED SPU灯

28、显示SPU继电器的故障.同时, 适当的计轴电路被置占用。释放ST按钮,SPU继 电器重新吸起.完成SPU继电器的故障检查后,计 轴电路必须通过运行人员的操作重新回到RESET 状态。2。3。7 电源板电源板向计轴系统提供工作电压。系统是按照不同内部输入电压的要求而设 计时。电源板可以提供下列输入电压: 20 72VDC(典型电压:24VDC 或 60VDC) 170 265VAC (典型电压:220VAC) 110VAC通常,电源供电不能间断(UPS),因为在这种情况下运用是不可能的,要使用备用电池。因此,当有电源故障发生时,计轴系统能够在最大可能的时间内无限制 地持续工作。2.4 接口2.4

29、.1轨道空闲和占用报告向与之连接的信号设备输出轨道占用及空闲报告是通过无源继电器接点实现 的.使用的是安全型继电器.输出继电器F和B3的开放接点串联在由更多继电器组 成的轨道空闲检测链路中,并产生输出信号轨道空闲报告FM.在轨道空闲(FM)情 况下,继电器链路处于导通状态。此外,在这条继电器接点链路中,还有继电器FH 和STO的接点,该继电器与F和日3相互有影响,其功能之一是,在继电器电路中用 来检测故障。继电器接点链路断开表现为轨道占用条件(安全状态)。继电器F和B3闭合接点的并联产生输出信号/FM。因而,必须在外部进 行并联连接。在轨道空闲(FM)情况下,该继电器链路是断开的。这两个输出给

30、与之连接的设备(联锁,闭塞等)提供了轨道空闲或占用报告 的唯一输出信号,该信号也可以采用与读入故障一安全计算机相同的方式来控制信 号继电器.图10:轨道空闲报告输出2。4.2计轴器复零为维修机构操作而设的计轴器复零键的连接有两种独立的、电气分离的输入 (信号继电器)。输入一般是被单独操作控制。信号应该被持续作用至少1秒钟, 然后撤销。这样才能产生计轴器复零.来自联锁的控制有下列选择:选择一无源继电器接点或按钮接点T1.1和T1.2 (使用系统内部的供电电压进行开 关),或者选择二 Evaluation equipmentQL140-C:T1.1T1.2曰图11:无源开关输入取自联锁24V直流电

31、压到输入的连接。T1.1JV oEvaluation equipment Q1.1图12:ACR的24V输入3应用条件3。1室外设备3。1。1电气条件电气干扰:250Veff (连续干扰)外部设备(DSS):1.6kVeff(断续干扰)3.1kV放电DSS对轨道牵引回电流、磁轨缓行器、涡流缓行器及磁化轮对引起的问题有抵 御能力。按照要求,也对闪电、上方电缆短路造成的影响不敏感。DSS可以经受与 地面交互电压2kV或系统间1kV的电压试验。水密封、防尘(保护级别IP67),积雪、 结冰、油污及脏物等都不能影响正常运行.EMC:根据EN50121 4 (CENELEC)标准设计及试验.试验程序是:

32、直接放电、间接放电、脉冲、能量密集脉冲、无线电试验。平 行布置的电缆(如电话线)不会对DSS造成影响。然而对于给设备供电的大电流的 电缆如道岔电机、水泵电机等,其电缆敷设与DSS连接电缆的平行距离不能小于6cm。3。1。2气候条件室外温度:一40C到+85 C湿度:可以偶然浸水(IP67)空气压力:700到1320hpa(海拔高0到2200m)3o 1.3机械条件振动:频率2530Hz内60g载荷:竖直方向小于200kg3.2室内设备3o 2o 1电气条件电气干扰:250Veff(持续干扰)内部设备要求:1.6kVeff (间断干扰)2o 3kV放电内部设备的空气流通通道根据DIN VDE 0106 Part 101设计,绝缘强度按污 染等级2标准(DIN VDE 0110)设计。EMC:根据EN50121-4标准设计及试验.试验程序:直接放电、间接放电、脉冲、能量密集脉冲、无线电试验。供电:10次超过1毫秒间断(后备电池或带有非后备操作输入电压):间隔2秒超过20分钟电压降幅 20%.3.2o 2气候条件室内温度: 一25C到+50C湿度:相对湿度10%到100%,年平均75%,可结露气压: 700到1320hPa (海拔高度0到2200m)。3.2.3机械条件:振动:10 到 55Hz,5g,20mmss震动:10g

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