列控车载设备知识串讲汇总资料.docx

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列控车载设备知识串讲汇总资料

列控车载设备知识串讲汇总

CTCS3-300T车载设备

组成、功能、使用及维护介绍

（简明版）

1．300T车载设备系统组成

（1）300T车载设备硬件采用哪种结构设计？

这种结构的优点是什么？

答：

300T车载设备硬件采用分布式结构设计，各模块功能相对独立，通过总线（MVB总线、Profibus总线）连接起来组成完整的车载系统。

这种分布式结构可以将模块分散放置，充分利用动车车头内有限的空间，安装方式更加灵活。

每个模块都单独封装在金属盒内，可以提高电磁屏蔽性能，降低各模块之间工作时的电磁干扰。

（2）300T车载设备双系如何工作？

在软件设计上是如保障安全的？

答：

300T车载设备双系（A\B系）冷备，工作时只有一系上电，当工作系出现故障无法正常运行时，停车后可手动通过冗余切换开关切换到另一系再重启系统。

为了保障安全，300T车载设备采用“单硬件双软件”的设计结构，即核心控制模块（ATPCU模块、C2CU模块等）同时运行两套软件（A/B代码），这两套软件独立采集原始数据和进行运算处理，然后对运算结果进行比较，只有运算结果一致时，才作为有效输出，否则会导向安全侧，制动停车。

（3）ATPCU模块的主要功能是什么？

答：

ATPCU是CTCS-3核心计算控制单元，当工作在C3等级时，它接收RBC传送的线路描述及行车许可并结合地面应答器确定的列车位置计算模式控制曲线（含静态MRSP曲线及动态MA曲线），根据模式曲线监控列车的实际速度和位置，在列车超速时进行相关干预。

当工作在C2等级时，它负责向C2CU提供访问列车接口、制动接口、测距单元及DMI资源的通道，并监管C2CU的工作状态。

（4）C2CU模块的主要功能是什么？

答：

C2CU是CTCS-2核心计算控制单元，它接收地面应答器传送的线路描述并结合轨道电路信息及列车位置计算模式控制曲线，根据模式曲线监控列车的实际速度和位置，在列车超速时进行相关干预。

（5）速度距离处理单元SDP模块的主要功能是什么？

答：

SDP单元接收从测速测距单元（SDU）传来的原始脉冲记数，经过平滑、滤波等运算处理得到当前列车的运行方向及速度、距离数据，再将这些数据发给CTCS-3主机控制单元（ATPCU）和CTCS-2主机控制单元（C2CU）。

（6）列车安全通信网关TSG模块的主要功能是什么？

答：

TSG是列车信号网关，用于实现车载设备Profibus总线和车辆MVB总线的协议转换，完成车载主机与DMI及列车接口之间的的数据交互。

（7）测速测距单元SDU由哪两个模块组成，它的主要功能是什么？

是如何进行工作的？

答：

测速测距单元（SDU）包括SDU1和SDU2，它们属于热备关系，各连接一个轮轴速度传感器和一个多普勒雷达并为其提供电源。

列车运行时，SDU接收速度传感器和雷达采集的脉冲信号，并将脉冲信号转换成数字数据通过MVB总线发送给SDP进行运算处理。

（8）安全数字输入输出单元VDX由哪两个模块组成，它的主要功能是什么，是如何进行工作的？

答：

安全数字输入输出单元（VDX）包括VDX1和VDX2，用于输出紧急制动并采集制动反馈。

VDX1和VDX2采用互为采集的方式进行工作，即VDX1的输出由VDX2回采，VDX2的输出由VDX1回采，只有输出和回采都正确，才判断VDX工作正常，在判断VDX异常时，系统无条件输出紧急制动。

（9）CRH3型车ATP与动车采用什么方式与列车实现接口？

与列车接口相关的模块有哪些，它们是如何进行工作的？

答：

300T车载设备与CRH3型车之间采用MVB总线接口，由于车载设备MVB总线采用ESD+接口，而CRH3型车MVB总线采用EMD接口，需要通过MVB总线适配器（BCT）将这两种MVB总线协议进行转换，以实现车载设备与列车智能控制单元（CCU）实现通信。

车载设备通过CCU获取列车接口信息（如驾驶室状态、司机方向手柄位置、休眠信号、制动反馈等）并输出控制命令（切牵引、制动、过分相等）。

（10）应答器传输模块BTM的主要功能是什么？

答：

BTM单元主要功能是通过应答器天线（CAU）实现对应答器信息的接收，并将接收到的1023位应答器报文进行校验解码，转换为830位的有效消息后发送给CTCS-3主机单元（ATPCU）及CTCS-2主机单元（C2CU）。

（11）轨道电路读取器TCR的主要功能是什么？

答：

TCR主要功能是通过TCR天线接收轨道电路信息（载频、低频及过绝缘节信息）并将该信息通过RS422接口传送给CTCS-2主机单元（C2CU），同时根据C2CU发送的锁频命令进行轨道电路载频接收锁定。

（12）安全无线传输系统（STU-V）由哪几部分组成，它们的主要功能是什么？

答：

STU-V负责对车载设备与地面之间传送的无线数据进行加密和安全传输，由一个COMC和一个GCD组成，其中COMC负责数据的安全传输，GCD负责数据的加密/解密。

（13）车载电台的主要功能，它的两个MT是如何进行工作的？

答：

车载电台的主要功能是注册GSM-R网络并通过该网络使得车载设备与地面RBC之间建立通信会晤，以实现车载设备与RBC之间的数据交互。

车载电台包括两个移动终端（MT），两个MT在上电后均注册到GSM-R网络且在运行中一般只有一个MT与RBC建立连接，只有在进行RBC移交时，处于空闲工作状态下的另一个MT呼叫并与下一个RBC（接收RBC）建立连接，当列车（最小安全末端）越过RBC切换边界后，原来工作的那个MT与它连接的RBC（移交RBC）断开连接，此后处于空闲工作状态以备进行下一次RBC移交处理。

（14）司法记录单元（JRU）的主要功能是什么？

答：

JRU主要用于记录车载设备运行过程中的司法数据，以便进行故障分析及事故责任界定。

记录数据包括：

车载设备采集的列车接口信息、制动反馈信息、司机对ATP的操作信息、接收到的RBC消息、收到的地面应答器数据、轨道电路信息，向外输出的切牵引、制动、过分相、DMI警示信息以及车载设备的工作状态、日期时间等。

车载JRU记录数据可以进行下载分析。

（15）人机界面（DMI）的主要功能是什么？

答：

DMI主要用于向司机显示车载设备的控制信息及警示信息并为司机操作提供人机接口。

控制信息及警示信息包括：

速度信息、距离信息、工作状态信息、线路条件信息、司机干预提示信息及设备故障报警信息。

司机操作包括：

列车数据输入或确认、等级或模式选择、上下行载频选择、信息或警惕确认及缓解制动。

（16）300T车载设备的冗余开关和隔离开关的功能是什么，冗余开关的“0”位与隔离开关的隔离位有什么不同？

答：

300T车载设备的冗余开关用于切换车载设备的工作系（A/B系），它有3个档位，“1”位用于选择A系工作，“2”位用于选择B系工作，“0”位用于将两系都掉电。

隔离开关用于将ATP的制动输出旁路掉，它有两个档位，“1”位选择ATP控车，“2”位旁路ATP的制动输出。

虽然冗余开关的“0”位和隔离开关的“2”位都能使ATP掉电，但是它们的作用不同。

冗余开关处于“0”位时，ATP无条件输出制动，这时不能移动列车；而隔离开关处于“2”位时，ATP输出的制动被旁路，这时可以移动列车。

（17）300T车载设备哪几个模块的硬件结构是完全一样的？

答：

300T车载设备的ATPCU模块、C2CU模块、SDP模块和TSG模块的硬件结构完全一样，可通过烧写不同的软件实现不同的功能，便于设备更换及维护。

（18）两个DMI能否同时上电？

答：

两个DMI工作时属冷备关系，即工作时只能一个DMI上电。

若同时上电，ATP将不能成功启动，需要关掉一个DMI电源后重启ATP设备。

2．车载设备工作原理及基本功能

（1）C3车载设备主要有哪几种工作模式？

分别是什么？

其中哪几种是C2专有的控制模式？

答：

C3车载设备有9种工作模式：

待机模式、完全监控模式、部分监控模式、目视行车模式、调车模式、引导模式、休眠模式、机信模式和隔离模式，此外还有冒进和冒进后两种工作状态。

9种模式中部分监控模式和机信模式为C2专有的控制模式。

（2）在正常情况下，ATP最常采用哪种模式控车？

答：

正常情况下ATP最常采用的控车模式是完全监控模式。

当车载设备具备列控所需的全部基本数据（包括列车数据、行车许可和线路描述）时，列控车载设备生成目标距离连续速度控制模式曲线，并通过DMI显示列车运行控制及警示信息，监控列车安全运行。

（3）在完全监控模式下，C3和C2监控的允许速度分别是多少？

答：

目前在完全监控模式下，C3监控的最高允许速度是310km/h，C2监控的最高允许速度是300km/h。

（4）在完全监控模式下，C3和C2监控的距离分别是多少？

答：

在完全监控模式下，C3监控的最远距离约为30公里（30组链接应答器的距离），C2最远监控的距离是7个闭塞分区，大约14公里左右。

（5）车载设备告警、输出最大常用制动和紧急制动的速度是如何设置的?

答：

在顶棚速度监视区（CSM区），当列车速度超过允许速度2公里时，ATP发出超速报警音，；当列车速度超过允许速度5公里时，ATP输出最大常用制动；允许速度低于或等于250km/h且列车速度超过允许速度10公里时ATP输出紧急制动，如果允许速度高于250km/h且列车速度超过允许速度15公里时ATP输出紧急制动。

在目标速度监视区（TSM区），报警速度为允许速度加2km/h，常用制动及紧急制动干预速度根据目标距离模式曲线计算确定。

（6）机控优先和人控优先分别有什么特点？

答：

机控优先工作模式下，在TSM区时，车载设备在列车速度超过最大常用制动干预曲线前，自动控制输出弱常用制动或中常用制动对列车进行平缓的减速，输出的常用制动在列车速度低于允许缓解速度时自动缓解。

人控优先工作模式下，车载设备在不干扰司机正常驾驶的前提下，实时监控列车安全运行，只有当列车速度超过最大常用制动干预曲线时，车载设备才控制输出最大常用制动，在列车速度低于允许缓解速度时，语音提示司机进行手动缓解。

无论机控优先还是人控优先，车载设备输出的紧急制动必须在停车后由司机手动缓解。

（7）在什么情况下ATP会进入部分行车模式？

答：

启动ATP并以C2等级发车时，车载设备接收到地面允许信号但缺少应答器提供的线路数据，此时按压启动键可以C2部分模式运行。

在C2等级完全监控模式下运行时，由于缺少前方进路数据，在车载存储的线路数据耗尽时转为部分行车模式。

（8）以部分监控模式侧线发车，ATP收到UU码时，ATP的允许速度是多少？

收到UUS码时，ATP的允许速度是多少？

答：

在部分监控模式下，如果ATP收到UU码时允许速度为45km/h，收到UUS时允许速度为80km/h，收到UU后又收到UUS时，司机负责在车尾也进入UUS区段后再按允许速度80km/h行车。

C2等级下，在区间轨道电路故障或进/出站信号没开放时，ATP收到地面停止信号，这时要越过故障的轨道区段或关闭的信号，经调度允许，可以停车选择目视行车模式。

在目视行车模式下，ATP监控列车以顶棚40km/h的允许速度运行。

（9）在目视行车模式下，什么时候需要按警惕键？

如果不按警惕键会有什么后果？

答：

目视行车模式下，列车每运行200米或50秒，ATP会提示司机进行目视确认（C3下输出文本提示，C2下输出语音提示），如果不进行确认（C3下对文本进行确认，C2下按警惕键确认），当列车运行300米或60秒时ATP会输出制动停车（C3输出常用制动，C2输出紧急制动）。

C2等级下由于没及时进行目视确认导致紧急制动停车后，需先按警惕键才能缓解紧急制动。

（10）什么条件下使用调车模式？

ATP的允许速度是多少？

答：

站内需进行调车作业时，经调度允许，可以停车选择调车模式。

C3等级下，选择调车后，若RBC能根据车载报告的位置确定列车处于站内允许调车区，则发送调车授权允许车载转入调车模式。

C2等级下，司机调度允许选择按下调车键并确认后即可转入调车模式。

在调车模式下，ATP监控列车以顶棚40km/h的允许速度运行。

（11）能否使用调车模式出站？

答：

不能使用调车模式出站，在出站口应答器组中写有调车危险信息，ATP在调车模式下收到该信息后会触发紧急制动停车。

（12）在什么条件下ATP会进入引导模式，ATP的允许速度是多少？

答：

C3等级下，地面办理引导接车或发车进路或办理了列车进路但车载设备工作在非完全模式且车头距出站信号机距离较远（大于250米）的情况下，车载设备收到RBC发送的引导授权提示司机且在司机确认后转入引导模式。

C2等级下，地面办理引导接车或发车进路，车载设备收到地面HB码，在列车速度降到40km/h时转入引导模式。

在引导模式下，ATP监控列车以顶棚40km/h的允许速度运行。

（13）在引导模式下，什么时候需要按警惕键？

如果不按警惕键会有什么后果？

答：

C2等级引导模式下，列车每运行200米或50秒，ATP会输出引导确认提示语音，如果不按警惕键，当列车运行300米或60秒，ATP会输出紧急制动停车，停车后需先按警惕键才能缓解紧急制动。

（14）在什么条件下使用机信模式，ATP的允许速度是多少？

答：

当车载设备运用在未装备CTCS-3/CTCS-2级列控系统的区段时，可以停车后选择机信模式，车载设备根据地面机车信号监控列车的顶棚允许速度。

在机信模式下，ATP监控列车以最高顶棚80km/h的允许速度运行。

（15）在机信模式下，司机需要注意什么？

答：

机信模式下，ATP根据地面机车信号监控列车以最高顶棚80km/h的允许速度运行，对于低于80km/h的限速区段，司机需要负责运行安全。

（16）在隔离模式下，列车的安全由谁负责？

答：

隔离模式下，车载设备的制动输出被旁路，车载设备不监控列车运行，列车的运营安全由司机负全责。

（17）在C3等级下，ATP是如何获取移动授权的？

答：

在C3等级下，车载设备经过应答器组时向RBC发送位置报告，若RBC判断车载位置有效，将根据进路状态和设置的临时限速信息向ATP发送基于参考应答器（LRBG）的移动授权（含线路描述）。

（18）在C2等级下，ATP是如何获取移动授权的？

答：

在C2等级下，ATP根据接收到的轨道电路信息，判断前方有几个闭塞分区空闲，再根据应答器中轨道区段描述信息计算空闲闭塞分区长度并以此作为移动授权。

（19）一般情况下，C3和C2分别采用什么模式发车？

答：

ATP启动后，若以C3等级发车，由于列车位置未知，一般采用目视行车模式；若以C2等级发车，由于缺少线路数据，一般采用部分监控模式。

（20）在C3运行过程中，如果出现RBC故障或无线故障，如何降级到C2运行？

答：

C3运行过程中，如果出现RBC故障或无线故障，车载设备判断无线超时触发最大常用制动，在列车速度降至C2允许速度以下时，提示司机确认转入C2等级，司机确认后即转入C2等级运行。

（21）由于无线故障等原因降级到C2运行，什么时候会自动恢复到C3运行？

答：

C3线路一般在车站出站口应答器组中设有RBC呼叫信息并设定前方约3个闭塞区末端应答器组处为C2/C3切换执行点。

在C3因无线超时降级C2后，经过一个车站出站口后车载设备根据RBC呼叫信息，开始重新与RBC建立通信连接，若车载设备能与RBC建立连接且RBC满足向车载设备发送移动授权条件，则车载设备能从RBC获得行车许可及C2/C3等级切换信息，在经过设定的等级切换点时自动转回C3并提示司机确认，在文本提示司机确认后5秒内司机需进行确认，否则触发常用制动，待确认后该制动自动缓解。

（22）C3等级和C2等级的线路数据来源是否一致？

如果不一样，分别如何获取线路数据？

答：

C3等级和C2等级的线路数据和临时限速信息来源不同。

C3的线路数据和临时限速信息来自于RBC，C2的线路数据和临时限速来自于应答器。

（23）C3比C2在技术上最主要的提高体现在哪里？

答：

C2等级下，车载设备与地面设备之间只进行地车单向传输，地面无法获知车载设备的准确位置信息及实时控车信息，同时车载设备也无法及时通过点式应答器获取进路变化后的线路数据及临时限速信息，再由于C2只能通过轨道电路信息获取最远7个闭塞分区的移动授权，因此C2在适应高速运营及车地信息即时通信方面存在局限。

C3等级下，由于车地间增加了GSM-R无线通道且地面增加了无线闭塞中心（RBC），通过车地间大容量数据的双向即时安全传输，可以实现列车的高速安全运营。

同时，C3系统又将C2纳为后备系统，进一步提高了C3系统的兼容性和可用性。

（24）在运行过程中，如果有一个SDU出现故障，是否会影响列车的运行？

答：

300T车载设备有两个SDU模块，两个模块热备冗余工作，当一个SDU出现故障后不影响列车安全运行，车载设备在在DMI上显示“SDU故障”告警信息。

（25）在C3运行过程中，如果出现TCR故障，是否会影响列车的运行？

答：

C3等级下，列车安全运行所需的行车许可及线路描述来自RBC，地面信号仅作为辅助信息，并不影响C3下列车的安全高速运行。

但如果出现TCR故障，将导致C3的后备系统（C2）无法正常工作，影响C3系统出现RBC故障或无线故障时的降级运行。

（26）ATP可以通过哪几种方式进行锁频？

答:

ATP主要通过3种方式进行锁频：

①通过DMI手动选择载频；②通过应答器报文指定载频；③根据25.7Hz转频码转频。

（27）在DMI上，如何显示坡度信息？

答：

在DMI显示的MRSP曲线下方，用矩形图标的方式显示坡度，深灰色表示下坡，浅灰色表示上坡，在表示坡度的矩形两端用“+”表示上坡，“-”表示下坡，在矩形的中间用数字表示千分之几的坡度。

（28）在DMI上，如何显示目标距离信息？

答：

在DMI表盘的左侧，以数字和柱状图标两种方式显示目标距离。

目标距离只在TSM区显示，数字显示实际的目标距离，柱状图标最多可以显示1000米的目标距离，当目标距离小于1000米时，按比例显示柱状图标的高度。

3．车载设备维护重点

（1）从安装位置分，车载设备由哪几部分组成？

答：

车载设备主要有如下部分组成：

车顶：

GSM-R天线；

车内：

ATP机柜、DMI、BTM；

车底：

速度传感器、雷达、CAU、TCR接收天线。

（2）车载设备维护人员在进行车载设备维护时应该注意什么？

答：

1）车载设备维护人员应该已经参加了车载系统的相关特殊培训；

2）维护人员应该遵守作业程序，并遵守电气相关的法律法规；

3）维护人员应该知道与电路相关的危险并熟悉标准的操作；

4）维护人员应该熟悉各种电气危险的相关标识；

5）维护人员应该了解车载设备特殊电气性能。

（3）CAU进行维护时应该注意什么事项？

答：

CAU进行维护时，

1）应该了解CAU的安装规范；

2）当靠近CAU时，应当确保车载电源关闭；

3）当车载电源打开时，维护人员应该距离CAU应该满足一定的距离要求。

（4）车载设备速度传感器安装在什么地方？

当车轮直径变化时，维护人员应该进行什么操作？

答:

对于CRH3型车，速度传感器安装在2车和7车的2轴和3轴；对于CRH2型车，速度传感器安装在1车和8车的2轴和3轴。

当车轮直径发生变化时：

1）维护人员首先应确认变化之后的轮径值并更新ATP中相关配置参数；

2）维护人员应该检查TCR天线的安装高度是否符合要求；

3）维护人员应该检查CAU的安装高度是否符合要求。

（5）下载JRU记录的方法？

答：

1）将USB存储器插入JRU的USB端口；

2）观察JRU正面的LED灯，当USER2长亮，USER1灭时，表示数据传输完成；

3）拔下USB存储器，将USB存储器数据拷贝到指定PC。

（6）安装和拆卸速度传感器时，紧固螺栓的固定力矩是多少？

答：

25Nm。

（7）在更换完雷达后，车辆运行之前，还需进行哪些工作？

答：

多普勒雷达校准并根据校准数据更新ATP中的相关雷达参数。

（8）.静态条件下，TCR接受线圈底部与轨面的距离是多少？

线圈中心与轨面中心的偏移不能超过多少？

答：

TCR接受线圈底部与轨面的距离是210±10mm，线圈中心与轨面中心的偏移不能超过5mm。

（9）请描述BP、RB、BFB继电器的功能及指示灯的含义？

答：

BP为旁路继电器，用于旁路EB2R和RB的制动输出，该继电器无指示灯，一般在系统启动时用到。

RB继电器，在CRH3型车中，当ATP系统故障时，该继电器动作输出紧急制动。

当指示灯亮时表示无制动输出，灭时表示有制动输出。

BFB为紧急制动反馈继电器，当继电器指示灯亮时表示有紧急制动输出。

（10）请描述EB1R、EB2R继电器的功能及指示灯的含义？

答：

EB1R用于输出紧急制动，该继电器指示灯亮时表示有紧急制动输出，EB2R用于输出紧急制动，该继电器灯灭时表示输出紧急制动。

（11）.ATP内部的断路器GSM-R、ATP、TCR、TIF、ATPa、ATPb、BTMa、BTMb的功能？

答：

GSM-R开关用于控制GSM-R电台电源；ATP开关用于给TSG、COMC、GCD、SDU1、SDU2、VDX1、VDX2、BCT供电；TCR开关用于控制TCR的电源；TIF开关用于控制制动接口、列车输入输出接口的电源；ATPa开关用于控制ATPCUa、C2CUa、SDPa的电源；ATPb开关用于控制ATPCUb、C2CUb、SDPb的电源；BTMa用于控制BTMa的电源；BTMb用于控制BTMb的电源。

（12）GSM-R电缆驻波比指标的在多少范围内是合格的？

答：

GSM-R电缆驻波比应小于1.5。

（13）.固定CAU的四个螺栓的扭矩范围为多少？

答：

45-49Nm。

（14）在进行车载ATP配线检查前应关断哪两个开关？

答：

ATP主断路器以及JRU开关（EXT）。

（15）车载ATP的使用电源是多少伏？

交流还是直流？

答：

直流110V。

（16）当BTM发生故障时，应该检查哪些单元模块？

答：

BTM模块、D电缆、CAU。

（17）GSM-R电缆的弯曲半径是多少？

答：

不小于200mm。

（18）CTCS-300T车载设备维护终端主要作用是什么?

答：

用于修改车轮直径、车载系统时间以及查看车载版本和log记录下载。

（19）哪些情况下必须执行车载系统测试？

答：

1）CAU位置发生变化；

2）TCR天线位置发生变化；

3）多普勒雷达位置发生变化；

4）MOBAD单元被替换时；

5）车轮直径变化时；

6）系统软件更新时。

（20）在周期性维修中，每年维修要做的工作主要包括哪些内容？

答：

1）检查CAU的位置；

2）校准多普勒雷达；

3）检查背景光线并且根据需要替换DMI；

4）替换GSM-R调制解调器中的SIM卡；

5）测量GSM-R电缆驻波比；

6）TCR线圈外观检查及安装位置测量；

7）测量车轮直径并配置车轮直径参数；

8）外观检查整体车载系统。

4．车载设备的操作规程

（1）进行制动测试前，要具备哪些前提条件？

答：

在进行ATP制动测试前，要将列车停在平坡位置，并缓解列车本身输出的制动，将制动手柄放在7级制动以下位置，才能启动制动测试。

（2）为什么列车长度要输入准确？

答：

司机输入的列车长度，ATP在控车时要用来进行车尾保持计算。

如果输入的列车长度比实际列车长度大，车尾保持距离就长，影响运行效率，如果输入的列车长度比实际列车长度小，车尾保持距离就短，车尾还没有出清就已经加速，造成行车危险。

（3）选择目视后，为什么要尽快确认“确认越行”提示？

答：

司机选择目视模式后