城轨列车运行自动控制系统.docx

1、城轨列车运行自动控制系统城轨列车运行自动控制系统第 1 次作业(注意：若有主观题目，请按照题目，离线完成，完成后纸质上交学习中心，记录成 绩。在线只需提交客观题答案。 )本次作业是本门课程本学期的第 1 次作业，注释如下：一、单项选择题 (只有一个选项正确，共 1 道小题)1. 按照信号的接收效果，可以将其分为( )(A)视觉信号与听觉信号(B)移动信号、固定信号和手信号(C)地面信号和车载信号(D)昼间信号、夜间信号和昼夜信号正确答案： A解答参考：二、不定项选择题 ( 有不定个选项正确，共 9 道小题 )2. 地面信号机设置的原则是 ( ) 不选全或者选错，不算完成 (A)(B)设置于列车

2、运行方向的右侧设置于列车运行方向的左侧(C)信号机不得侵入设备限界(D)选择合适的信号机柱正确答案：A C D解答参考：3. 查询应答器的作用包括() 不选全或者选错，不算完成 (A)列车定位信标(B)线路地理信息车 - 地通信的信道(C)列车速度检测(D)临时限速信息的传输通道正确答案：A B D解答参考：4. 在城市轨道交通中，列车的测速方式有哪几种？() 不选全或者选错，不算完成 (A)测速发电机(B)轮轴脉冲速度传感器(C)(D)多普勒雷达光电编码器正确答案：A B C解答参考：5. 无线通信系统按照不同的分类方式可以分为（）。 不选全或者选错，不算完成 (A)固定通信和移动通信(B)

3、公用移动通信和专用移动通信(C)单向通信和双向通信(D)单工制和双工制正确答案：A B C D解答参考：6. 在城市轨道交通中，列车的测速方式有哪几种？（） 不选全或者选错，不算完成 (A)测速发电机(B)轮轴脉冲速度传感器(C)多普勒雷达(D)光电编码器正确答案：A B C解答参考：7. 无线通信系统按照不同的分类方式可以分为（）。 不选全或者选错，不算完成 (A)固定通信和移动通信(B)公用移动通信和专用移动通信(C)单向通信和双向通信(D)单工制和双工制正确答案：A B C D解答参考：8. ATC 系统的控制等级包括（）。 不选全或者选错，不算完成 (A)控制中心自动控制模式(B)控制

4、中心自动控制时的人工介人控制(C)车站自动控制模式(D)车站人工控制模式正确答案：A B C D解答参考：9. 以下哪些设备属于列车自动驾驶系统（ ATO）？（ ） 不选全或者选错，不算完成 (A)点式应答器(B)轨道电路(C)列车识别系统(D)车载天线正确答案：A B D解答参考：10. 城市轨道交通列车的主要驾驶模式应包括：（） 不选全或者选错，不算完成 (A)列车自动运行驾驶模式(B)列车自动防护驾驶模式(C)限制人工驾驶模式(D)非限制人工驾驶模式(E)自动折返驾驶模式正确答案：A B C D E解答参考：（注意：若有主观题目，请按照题目，离线完成，完成后纸质上交学习中心，记录成 绩。

5、在线只需提交客观题答案。 ）四、主观题 （ 共 10 道小题 ）11. 城市轨道交通作为一种新型的城市公共交通方式为什么受到广泛的欢迎？参考答案： 答：城市轨道交通彰显出巨大的优势，成为城市公共交通方式中的“新宠儿”。其主 要优点如下：（1）运量大 目前城市轨道交通在高峰小时单向运输能力可以达到六七万人次，成为运量最大的城市交通工具。（2）速度快 城市轨道交通通常采用电动车组作为牵引动力，而且配有良好的线路条件和自动控制体 系，确保了列车良好的运行环境和性能。目前，地铁最高运行速度一般都在 80km/h，在部分站间 距较大的郊区，地铁运行速度可以达到 110 km/h 。（3） 污染少 城市轨

6、道交通的动力来源于电力牵引，所以与道路交通相比，污染微乎其微，这也是其堪称“绿 色交通”的原因之一，对城市环境保护有积极意义。（4） 能耗低 作为一种大运量的集团化客运系统，城市轨道交通每运送一位乘客所消耗的能量水平， 远远低于 其他城市交通方式。（5） 可靠性强 由于城市轨道交通线路一般与地面交通完全隔离，因而不受地面交通的影响。如果线路建设在地 下隧道内，则完全不受外界气候环境的影响，所以，城市轨道交通是城市客运交通方式中可靠性 最强的一种，尤其是在上下班高峰时段，地面交通拥挤不堪的情况下，对于时间性极强的现代城 市交通行为者而言，这个优势更是无可比拟的。（6） 舒适性佳 城市公共客运交通

7、方式舒适性主要表现在环境质量与拥挤程度两个方面。而轨道交 通系统，环境 质量较好，不论是在车站候车、售检票，还是在途中乘车，均有现代化的 环控措施保证良好的空 气质童；拥挤度则可通过轨道交通的准时性、速达性得到较大程 度的调整。（7） 占地面积小城市轨道交通既是城市公共客运交通， 又是大运量集团化轨道交通。 线路主要存在于地 下隧道中、 髙架桥梁上，较少占用地面，因此每位乘客完成交通行为所占用的道路面积是最小的。12. 列车运行控制系统主要解决城市轨道交通运输中哪两个基本问題？参考答案： 答：列车运行控制系统主要解决城市轨道交通运输中以下两个基本问題：（1）要保证任何一列运行过程中的列车是安全

8、的。高速运行的列车具有较大的动量，制动需要一 定的时间和距离，所以列车既要与前行列车保持足够的安全距离，不与前行列车追尾，同时也要 防护本列车，使续行列车与本列车保持安全距离。为此，就必须决定本列车以合适的运行速度行 驶。（2）在保证行车安全的前提下，还要使行车有更高的效率，这也是表征一个国家经济是否发达的 标志之一。13.列车运行控制系统的未来发展趋势是什么？其优势是什么？参考答案： 答：通信技术与控制技术的结合重新规划了城市轨道交通信号系统的结构与组成，为 列车运行控制的未来发展开辟了新的空间。目前，基于通信的列车运行控制（ CBTC）系统代表了未来城市轨道交通列车运行控制的发展趋势。基于

9、通信的列车运行控制系统（ CBTC）是一种采用先进的通信、计算机技术，连续控制、监测列 车运行的移动闭塞方式的列车控制系统，它摆脱了用轨道电路判别列车对闭塞分区占用与否的限 制，突破了固定（或准移动）闭塞的局限性，较以往系统具有更大的优越性，具体体现如下 : 实现列车与轨旁设备实施双向通信且信息量大。2可减少轨旁设备，便于安装维修，有利于紧急状态下利用线路作为人员疏散的通道， 有利于降低系统全寿命周期内的运营成本。3便于缩短列车编组、高密度运行，可以缩短站台长度和端站尾轨长度，提高服务质量，降低土 建工程投资；实现线路列车双向运行而不增加地面设备，有利于线路故障或特殊 需要时反向运行 控制。4

10、可适应各种类型、各种车速的列车，由于移动闭塞系统基本克服了准移动闭塞和固定闭塞系统 地对车信息跳变的缺点，从而提高了列车运行的平稳性，增加了乘客的舒适度。5可以实现节能控制、优化列车运行统计处理、缩短运行时分等多目标控制。 移动闭塞系统，尤其是采用高速数据传输方式的系统，将带来信息利用的增值和功能的扩展， 有利于现代化水平的提高。7确立“信号通过通信”的新理念，使列车与地面（轨旁）紧密结合、整体处理，改变以往车地 相互隔离、以车为主的状态。这意味着车地通信采用统一标准协议后，就有可能实现不同线路间 不同类型列车的联通联运。8由于移动闭塞系统具有很高的实时性和响应性的要求，因此其对系统的完整性要

11、求 高于其他制式的闭塞方式，系统的可靠性也应具有更高要求。9系统传输的可靠性和安全性是系统关注的核心，尤其是利用自由空间波传输信息的 基于无线的移动闭塞系统，其可靠性和安全性的要求更高。14.什么是城市轨道交通信号？参考答案： 答：城市轨道交通信号是城市轨道交通保证行车安全的重要设备，是指示列车运行及 调车作业进行的命令。15.轨道电路的作用是什么？参考答案： 答：轨道电路的第一个作用是监督列车的占用。利用轨道电路监督列车在区间或列车 和调车车列在站内的占用情况，是最常用的方法。由轨道电路对线路空闲情况的反映，为开放信 号、建立进路或构成闭塞提供依据，还利用轨道电路的被占用状态关闭信号，将信号

12、显示与轨道 电路是否被占用结合起来。轨道电路的第二个作用是传递行车信息。例如数字编码式音频轨道电路中传送的行 车信息，为 A TC系统直接提供控制列车运行所需要的前行列车位置、前方信号机状态和 线路条件等有关信息，以决定列车运行的目标速度，控制列车在当前运行速度下是否需 要减速或停车。对于 ATC系统来 说，带有编码信息的轨道电路是其车地之间信息传输的 通道之一。16.查询应答器由哪几个部分组成？各部分在列车运行中发挥什么作用？参考答案： 答：查询应答器系统包括地面设备和车载设备。地面设备主要指地面应答器，车载设 备包括车载查询器主机和车载査询器天线。地面应答器储存特定的地面信息，通常放置在轨

13、道中间。当列车经过地面应答器时，通过无线射 频激活应答器，使其发射预置数据，从而使列车获得诸如公里标、限速、坡度等信息，保障列车 运行安全。车载查询器主机检查、校验、解码和传送接收到的报文，选择激活位于机车两端的任一天线，与 列车运行控制系统进行单向或双向数据传输，并具有自检和诊断功能。车载查询器天线置于机车底部，距轨道约 180? 300mm。当天线的导体通过高频电流时，在其周围 空间会产生电场与磁场，电磁场能离开导体向空间传播，形成辐射场。发射天线正是利用辐射场 的这种性质，使车载主机传送的高频信号经过发射天线后能够充分地向空间辐射。17.站台安全门有什么功能？参考答案： 答：站台安全门的

14、基本功能如下： 安全门可以防止乘客或物体落人轨道和非法闯人隧道，杜绝可能引发的事故、延误运营时间， 从而追加额外的运营成本；2减少站台区与轨行区之间气流的交换，通过对地下车站通风空调制式的改变，降低 通风空调系 统的运营能耗；3减少列车运行噪声及活塞风对站台候车乘客的影响，改善候车环境；4保障乘客和工作人员的人身安全，拓宽乘客在站台候车站立的有效空间； 只有列车停靠在正确的位置，乘客才能进人列车或者登上站台，所以便于更好地组织乘客乘降； 在火灾或其他故障模式下，可以配合消防、环控系统进行联动控制，组织乘客及时疏散，保证 烟雾排出；可以利用安全门门体特点采用一体化昀信息显示屏，播放行车信息、商业

15、广告等， 以达到资源 的最大利用化，同时简化车站整体空间布置。18.站台安全门的控制方式有哪几级？如何控制？ 参考答案： 答：站台安全门的控制方式包括系统级控制、站台级控制、就地控制、手动操作控制 和紧急操作。(1)系统级控制是在正常运行模式下由信号系统直接对安全门进行控制的方式。在系统级管理方 式下，列车到站并停在允许的误差范围内( 500mm)时，列车信号系统向安全门发送开、关门命令，控制命令经信号系统发送至 PSC(中央控制盘) , 由 PSC通过 DCU 进行自动控制，实现安全门 的系统级操作。(2)站台级控制是由列车驾驶员或车站站务员在站台 PSL(站台级操作盘)上对安全门 进行的控

16、制方式。 当系统级控制不能正常实现时，如信号系统故障、 信号系统与 PSC(中央控制盘 ) 对 DCU控制失败等故障状态下，列车驾驶员或站务人员可在 PSL 上进行开门、关 门操作，实现安全门的站台级控制操作。(3)就地控制。 在维修测试情况下， 往往由维护人员针对单道安全门进行就地操作。 在运营过程中， 若某个安全门出现故障需要检修，站台工作人员可通过操作“隔离”开关， 使此安全门与整个系 统隔离开来，以方便维修。另外，通过操作箱就地控制盒上的“开门”、“关门”按钮可使该滑 动门动作，而不影响正常运行。(4)手动操作控制。手动操作是由站台人员或乘客对安全门进行的操作。当控制系统电源发生故障

17、或个别安全门操作机构发生故障时，站台工作人员在站台侧用钥匙打开安全门， 或由乘客在轨道侧用开门把手打开安全门。 此时，中央控制盘上的所有滑动门 / 应急门关闭且锁紧状态指示灯熄灭。(5)紧急操作。在发生火灾或出现紧急情况时，可进行的操作须配合站台火灾排烟模式 或紧急情 况需要。紧急控制由车站控制室的站务人员，经授权后在紧急控制盘( IBP )上对安全门进行开门操作，如需要关闭安全门，可采用站台级控制操作。19.什么是联锁？联锁的基本内容和基本的技术条件分别是什么？ 参考答案： 答：广义的联锁泛指多种与行车相关的信号设备之间相互联系制约的关系，是保证轨 道交通行车安全的重要技术措施。狭义的联锁即

18、专指车站信号设备之间相互联系制约的关系。 联锁的基本内容包括：防止建立会导致机车车辆相冲突的进路；必须使列车或调车车列经过的所 有道岔均锁闭在与进路开通方向相符合的位置；必须使信号机的显示与所建立的进路相符。 进路上各区段空闲时才能开放信号，这是联锁最基本的技术条件之一，必须要遵守。如果进路上 有车占用，却开放信号，则会引起列车、调车车列与原停留车冲突。进路上有关道岔在规定位置才能开放信号，这是联锁最基本的条件之二。如果进路上有关道岔开 通位置不对却开放信号，则会引起列车、调车车列进人异线或挤坏道岔。信号开放后，其防护的 进路上的有关道岔必须被锁闭在规定位置，而不能转换。敌对信号为关闭时，防护

19、该进路的信号机不能开放，这是联锁最基本的技术条件之三。 否则列车 或调车车列可能造成正面冲突。信号开放后，其敌对的信号也必须被锁闭在关闭状态不能开放。20.列车自动防护系统（ ATP） 是一个什么样的系统？参考答案： 答：城市轨道交通的信号系统中，列车自动防护 ATP）系统是非常重要的组成部分，它为列车行驶提供安全保障，有效降低列车驾驶员的劳动强度，提高行车效率。如果没有 ATP系统，列车的行车安全需要由列车驾驶员人工来保障，这样会造成列车驾驶员过度疲劳，产生安全 隐患，为行车作业效率带来负面影响。因此在城市轨道交通中，尤其是在运营作业繁忙的线路上， 信号系统中设里列车自动防护系统是非常必要的

20、，它是行车作业的安全保障和体现。ATP 系统是保证行车安全、防止列车进入前方列车占用区段和防止超速运行的设备。 ATP负责全部的列车运行保护。 ATP系统执行以下安全功能：限制速度的接收和解码、超速防护、车门 管理、自动和手动模式的运行、司机控制台接口、 车辆方向保证、永久车辆标识。城轨列车运行自动控制系统第 2 次作业（注意：若有主观题目，请按照题目，离线完成，完成后纸质上交学习中心，记录 成绩。在线只需提交客观题答案。 ）本次作业是本门课程本学期的第 2 次作业，注释如下：二、判断题 （判断正误，共 10 道小题 ）1.ATS 在 ATP 和 ATO 系统的支持下， 根据运行时刻表完成对全

21、线列车运行的自动监控， 可自动或由人工监督 和控制正线（车辆段、停车场、试车线除外）列车进路，并向行车调度员和外部系统提供信息。（ ） 正确答案： 说法正确解答参考：2.ATS 工作方式为分散管理，集中控制。（ ）正确答案： 说法错误解答参考：3.列车发车计时器（TDT ）是ATS车次识别及车辆管理的辅助设备， 其由地面查询环路和车载查询器组成。 （ ） 正确答案： 说法错误解答参考：4.列车识别系统（ PTI ）设于各站，为列车运行提供车站发车时机、列车到站晚点情况的时间指示，提示列车按 计划时刻表运行。（ ）正确答案： 说法错误解答参考：5.运行图工作站用于运行计划的编制和修改，通过人机对

22、话可以实现对运行时刻表的编辑、修改及管理。（ ） 正确答案： 说法正确解答参考：6.调度员不能通过人工命令调整列车停站时间来调整列车运行。（ ）正确答案： 说法错误解答参考：7.旅客信息显示是用来通知侯车乘客下一列车的目的地和到达时间。（ ）正确答案： 说法正确解答参考：8.基于车 - 地双向通信的列车运行控制系统被称为基于通信的列车控制 CBTC 系统，是目前全球轨道交通界公认的最先进的列车控制技术。（ ）正确答案： 说法正确解答参考：9.根据应用设计， CBTC 系统在紧急情况时能够进行紧急刹车，但不能在条件不满足时制止紧急刹车程序的施行。（）正确答案： 说法错误解答参考：10.CBTC

23、系统应具有良好的记录功能，即不仅在车载设备上，而且还应在地面设备有记录。（ ） 正确答案： 说法正确解答参考：（注意：若有主观题目，请按照题目，离线完成，完成后纸质上交学习中心，记录 成绩。在线只需提交客观题答案。 ）三、主观题 （ 共 10 道小题 ）11.简述 ATP 系统具有的主要功能。参考答案： 答： ATP车载设备能连续检测列车的位置、监督速度限制、防护点和根据列车在站台 区域的精确停车控制列车车门和站台安全门。联锁是底层的基本防护系统。 ATP轨旁设备连续监视和检查联锁条件，比如道岔的监督、紧急停车按钮监督、侧面防护和其他进路的情况。这些信 息是轨旁设备计算移动授权的基础。（1）速

24、度监督与超速防护 轨旁设备从联锁和轨道空闲检测系统获得驾驶指令，整理为相应格式的数据后传输至 ATP 车载设备。驾驶指令通常包括目标速度、目标距离、最大允许线路速度和线路坡度等。 ATP车载设备通过此数据计算当前位置的列车允许速度。最终将列车运行所需的数据由 驾驶室显示器 指示给司机。实际的列车速度和驶过的距离由测速装置连续进行测量。 ATP车载设备将列车实际 速度与列车允许速度进行比较。当列车速度超过列车允许速度时， ATP的车载设备就会发出制动 命令，发出报警后控制列车进行常用全制动或实施紧急制动，使列车自动地制动。（2）测速与测距 列车运行速度的测量是速度控制的依据。速度值的准确和精度直

25、接影响列车控制的 效果。 在目标距离模式中，列车位置对于安全性至关重要。如果列车无法掌握它在线路中的准确位 置，那么它就无法保证在障碍物或限制区范围内减速或停下。 ATP车载设备通过连续测量列车行驶的距离，可以随时査找列车的精确位置。（3）车门与站台安全门的控制在通常的情况下，在车辆没有停稳在站台或是车辆段转换轨上时， ATP不允许车门开启。当列车在车站的预定停车区域内停稳且停车点的误差在允许范围以内时， 地面定位天线会收到车载定位天线发送的停稳信号，列车从 ATP 轨旁设备收到车门开启命令， ATP才会允许车门操作，车载对位天线和地面对位天线才能很好地感应耦合并进行车门开关操作。 有了车门开

26、启命令后， 使ATP轨旁设备发送打开站台安全门，当站台定位接收器收到此信号，便打开与列车车门相对的站 台安全门。列车停站时间结束（或人工终止），地面停站控制单元启动 ATP轨旁设备，停发开门信号，由司机关闭车门，同时站台安全门关闭。车门的左右侧选择通过轨旁 ATP系统取得，由车门开启命令来执行。 ATP不断监视车门安全 关闭且锁闭，以确保车门没有被异常打开。轨旁设备还将列车停稳、 停准的信息送至控制中心 作为列车到站的依据。车门关闭后，车载 ATP设备才具备安全发车的条件。车站在检查了站台安全门已关闭且锁闭以后，才允许向列车发送运行速度命令的信息， 列车收到速度命令，同时检查了车门已关闭后，按

27、车载设备收到的速度命令出发。（ 4）列车检测采用轨道电路或计轴器等轨旁设备作为列车检测设备。 通过发送不同的信息检测 区段是 否有车占用，通常检测的数据送入联锁设备中。（ 5）停车点防护 停车点有时就是危险点，危险点在任何情况下都是不能越过的，因为这会导致危险情况发 生。如站内有车时，停车点为车站的起点，在停车点前方通常需设置一段防护段，系统通过计算 得出的紧急制动曲线即以该防护区段入口点为基础， 保证列车不超越入口点。 有时也可在入口点 出设置一个列车滑行速度值（ 5km/h），一旦需要，列车可选择在此基础上加速，或者停在危险 点前方。（ 6）司机人机接口（ MMI）功能MMI 提供信号系统

28、与司机的接口，借助于 MM，I 司机可以按照 ATP系统的指示运行。 MMI向司机显示实际速度、最大允许速度，以及 ATP设备的运行状态。另外显示列车运行时产生的重要故障信息，在某些情况下伴有音响警报（例如超过了最大允许速度）。显示信息的类型和范围 取决于设备的操作规程和 ATP设备的配置。 司机人机接口功能包括司机显示功能、 音响报警功能 和司机外部接口。（7）折返 /改换驾驶室功能在列车进行折返的情况下，要求司机改换驾驶室。 ATP车载设备必须考虑到使用不同的驾驶操作台，保存有关相对轨旁位置、列车前部和后部的信息。改换驾驶室会引起列车前部和后 部的互换， ATP车载设备必须相应地调整位置信

29、息。12.城市轨道交通中对列车自动防护系统 ATP 有哪些具体的基本技术要求？ 参考答案： 答 :1ATP的功能应由列车自动防护的轨旁设备、车载设备和控制区域内的联锁设备共同完成；联锁 设备属于安全系统并纳入 ATP系统为典型的系统分类方式。 但在系统阐述时， 通常联锁系统不列 入 ATP范畴中。2城市轨道交通必须配置 ATP系统， ATP系统内部设备之间的信息传输通道必须符合故障 - 安全 原则。3闭塞分区的划分或列车运行安全间隔，应通过列车运行模拟确定，并经列车实际运行校验。为 保证行车安全，在安全防护地点运行方向的后方应设安全防护距离或防护区段， 安全防护距离 应通过计算确定。安全防护距

30、离涉及信号系统控制方式及其技术指标、列车速度、车辆性能和线 路状态等多种因素， 主要决定于一定的速度条件下， 设定的紧急制动距离和有保证的紧急制动距 离之差。在列车跟踪运行的情况下， 安全防护距离应增加列车后部车轴可能未被检出的附加距离。 城市轨道交通的 ATP 系统应最好采用连续式控制方式。 连续式控制方式主要是指安全输入连续 采集的信息，并实现连续的控制。宜采用速度一距离制动模式。列车位置检查可采用轨道电路、 轨间电缆、计轴器、查询应答器等方式实现。城市轨道交通宜采用计算机联锁设备，也可以采用 继电器联锁设备。13.ATP 系统对车载设备、地面设备分别有哪些具体要求？参考答案： 答:ATP 车载设备的技术要求 :ATP车载设备在满足 ATP系统基本要求外，还应符合下列规定 : ATP系统要求列车停车为最高的安全准则。地 - 车连续通信中断、列车完整性电路 断路、列车超速、列车的非预期移动、车载设备重要故障等均应导致列车安全性制动。2ATP执行强制停车时，应切断列车牵引； ATP执行的强制停车，包括常用制动或紧急制动等不 同方式，但最终控制模式应为紧急制动。考虑到行车的安全，要求停车过程不得中途缓解，并应 在列车停车后，司机履行一定的操作手续，列车方能缓解。3车载信号设备与车辆接口电