城轨列车运行自动控制系统作业.doc

一、判断题(判断正误，共10道小题)
1. ATS在ATP和ATO系统的支持下，根据运营时刻表完毕对全线列车运营的自动监控， 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。（ ）
对的答案：说法对的
解答参考：

2. ATS工作方式为分散管理，集中控制。（ ）
对的答案：说法错误
解答参考：

3. 列车发车计时器（TDT）是ATS车次辨认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。（ ）
对的答案：说法错误
解答参考：

4. 列车辨认系统（PTI）设于各站，为列车运营提供车站发车时机、列车到站晚点情况的时间指示，提醒列车按计划时刻表运营。（ ）
对的答案：说法错误
解答参考：

5. 运营图工作站用于运营计划的编制和修改，通过人机对话可以实现对运营时刻表的编辑、修改及管理。（ ）
对的答案：说法对的
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营。（ ）
对的答案：说法错误
解答参考：

7. 旅客信息显示是用来告知侯车乘客下一列车的目的地和到达时间。（ ）
对的答案：说法对的
解答参考：

8. 基于车-地双向通信的列车运营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。（ ）
对的答案：说法对的
解答参考：

9.
根据应用设计，CBTC系统在紧急情况时可以进行紧急刹车，但不能在条件不满足时制止紧急刹车程序的施行。（ ）

对的答案：说法错误
解答参考：

10. CBTC系统应具有良好的记录功能，即不仅在车载设备上，并且还应在地面设备有记录。（ ）
对的答案：说法对的
解答参考：

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（注意：若有主观题目，请按照题目，离线完毕，完毕后纸质上交学习中心，记录成绩。在线只需提交客观题答案。)
二、主观题(共10道小题)
11. 简述ATP系统具有的重要功能。
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。驾驶指令通常涉及目的速度、目的距离、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。最终将列车运营所需的数据由 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行紧急制动，使列车自动地制动。
（2）测速与测距
列车运营速度的测量是速度控制的依据。速度值的准确和精度直接影响列车控制的 效果。
在目的距离模式中，列车位置对于安全性至关重要。假如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不允许车门启动。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轨旁设备收到车门启动命令，ATP才会允许车门操作，车载对位天线和地面对位天线才干很好地感应耦合并进行车门开关操作。有了车门启动命令后，使ATP轨旁设备发送打开站台安全门，当站台定位接受器收到此信号，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，由车门启动命令来执行。ATP不断监视车门安全关闭且锁闭，以保证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设备才具有安全发车的条件。
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营速度命令的信息， 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，由于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立一段防护段，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立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提供信号系统与司机的接口，借助于MMI，司机可以按照ATP系统的指示运营。MMI向司机显示实际速度、最大允许速度，以及ATP设备的运营状态。此外显示列车运营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。司机人机接口功能涉及司机显示功能、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，规定司机改换驾驶室。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规定？
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毕；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营安全间隔，应通过列车运营模拟拟定，并经列车实际运营校验。为保证行车安全，在安全防护地点运营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拟定。安全防护距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，重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。在列车跟踪运营的情况下，安全防护距离应增长列车后部车轴也许未被检出的附加距离。
④城市轨道交通的ATP系统应最佳采用连续式控制方式。连续式控制方式重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规定？
参考答案：答:ATP车载设备的技术规定:
ATP车载设备在满足ATP系统基本规定外，还应符合下列规定:
①ATP系统规定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，涉及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，规定停车过程不得半途缓解，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路的布线应与其主回路等环节的高压布线分开铺设并实行防护；与车辆电器的接口应有隔离措施。
④ATP车载设备的车内信号应是行车的主体信号。车内信号至少涉及列车实际运营速度、列车运营前方的目的速度；在两端司机室内均应装设速度显示、报警装置和必要的切换装置。
ATP地面设备的技术规定:
ATP地面设备在满足系统基本规定外，还应符合下列规定：
①ATP地面设备宜采用报文式无绝缘轨道电路或合用于其他准移动闭塞、移动闭塞 ATC系统的地面设备（如计轴器、査询应答器等),也可采用模拟式移频轨道电路；
②ATP地面设备向ATP车载设备传送速度指令或线路状态、目的速度、目的距离等信息，应满足ATP车载设备控制方式和控制精度的需要。

14. 列车自动控制系统（ATC）的基本功能是什么？
参考答案：答：ATC系统涉及五个原理功能：ATS功能、联锁功能、列车检测功能、ATC功能和PTI (列车辨认）功能。
① ATS功能：可自动或人工控制进路，进行行车调度指挥，并向行车调度员和外部系统提供信息。
② 锁功能：响应来自ATS功能的命令，在随时满足安全准则的前提下，管理进路、 道岔和信号的控制，将进路、轨道电路、道岔和信号的状态信息提供应ATC功能。
③ 车检测功能：一般由轨道电路或相应的计轴等装置完毕。
④ ATC功能：在联锁功能的约束下，根据ATS的规定实现对列车运营的控制。ATC功能有三个子功能：ATP/ATO轨旁功能、ATP/ATO传输功能和ATP/ATO车载功能。ATP/ATO轨旁功能负责列车间隔和报文生成；ATP/ATO传输功能负责发送感应信号，它包栝报文和ATC车载设备所需的其他数据；ATP/ATO车载功能负责列车的安全运营、列车自动驾驶，且给信号系统和列车司机提供接口。
⑤PTI功能：通过多种渠道传输和接受各种数据，在特定的位置传给ATS，向ATS报告列车的辨认信息、目的号码和乘务组号和列车位置数据，优化列车运营。

15. 城市轨道交通ATC，按闭塞制式可以分为哪三种？按照通信方式可以分为哪两种？分别做出简朴的解释。
参考答案：答：市轨道交通ATC，按闭塞制式可以分为固定闭塞式ATC、准移动闭塞式ATC和移动闭塞式ATC；按照通信方式可以分为点式ATC和连续式ATC。
固定闭塞将线路划分为固定的闭塞分区，前后车的位置都是用固定的地面设备来检测； 闭塞分区用轨道电路或计轴装置来划分。由于列车定位是以固定区段为单位的（系统只知道列车在哪一个区段中，而不知道在区段中的具体位置），所以固定闭塞的速度控制模式是分级的，需要向被控列车传送的信息只有速度码。
准移动闭塞对前后列车的定位方式是不同的，前行列车的定位仍然沿用固定闭塞方式，而后续列车的定位则采用移动的或称为连续的方式，即后续列车可以定位更加精确。为了提高后续列车的定位精度，目前各系统均在地面每隔一段距离设立1个定位标志（即轨道电路的分界点、信标或计轴器等），列车通过时提供绝对位置信息。在相邻定 位标志之间，列车的相对位置由安装在列车上的轮轴测速装置连续测得。由于准移动闭塞采用了固定和移动两种定位方式，所以其速度控制模式既有连续的特点，又有阶梯的性质。
移动闭塞的特点就是前后两车均采用移动式的定位方式，即前后两辆列车均可精拟定位，列车之间的安全追踪间距随着列车的运营而不断移动且变化。
点式ATC系统因其重要功能是防护列车超速，所以又称为点式ATP系统。它用点式设备传递信息，用车载计算机进行信息解决。该系统的优点是设备简朴，安装灵活，维护方便，可靠性高，价格明显低于连续式ATC系统。缺陷是自动化限度不高，不利于列车的平稳驾驶，行车间隔较大，难以胜任列车密度大的情况，如后续列车驶过地面应答器时，因前方区段有车占用，所以需要对其进行速度控制，但是前方列车驶离之后，后续列车得不到新的信息仍需要执行限速控制，直到前方列车到达下一个地面应答器，这种限速才干解除，因而会导致行车间隔增大。
连续式ATC系统由于数据传输、实时计算以及列车车速监控都是连续的，所以速度监控是实时、无级的，可以有效地实现平稳驾驶与节能运营。

16. 在城市轨道交通的规划建设阶段，选用合适的ATC系统重要需要考虑什么原则？通常根据城市的规模和交通需求，怎么配置相应的ATC系统？
参考答案：答：在城市轨道交通的规划建设阶段，选用合适的ATC系统重要需要考虑以下原则：
①对规划线路的客流进行充足预测，以运能规定为依据；
②在兼顾性能价格比的基础上选用技术较先进的主流ATC产品；
③充足考虑此后该系统功能的拓展性和与其他线路互联互通性。
基于以上原则，通常对发展迅速，经济实力雄厚，交通需求高，客流量大，人口密集的城市或地区可选用先进的越移动闭塞列车控制系统，这样既可以极大地提高运送效率，缩短行车间隔，又便于与城市轨道交通线网中其纖路互联互通，节能降耗，构建安全録色轨道交通网络。
对于我国发展较快，有一定经济实力，人口数量较多的大多数城市，可考虑选准移动闭塞列车控制系统。该系统能实现较大的通过能力，对于客运量变化具有较强的适应性，同时 具有高效、节能等优势，并且控制模式与列车运营特性较接近，能较好地适应不同类型列车 的技术状态。综合考虑其技术水平较髙，具有较大的发展前景。
点式ATC系统技术水平相对较低，但仍然可以满足最小行车间隔为2min左右通过能力的规定，且其价格相对低廉，因此对于一些经济欠发达地区或对行车效率规定不算太髙的城市轨道交通线路更为合用。

17. 简述ATC系统各种控制模式的过程。
参考答案：答：
（1）控制中心自动控制模式
在控制中心自动控制模式下，列车进路命令由ATS进路自动设定系统发出，其信息来源是时刻表及列车运营自动调整系统。控制中心调度员可以对列车运营自动调整系统 进行人工干预，使列车运营按调度员意图进行。
（2）控制中心自动控制时人工介入控制或运用CTC系统的人工控制模式
在控制中心自动控制时，控制中心调度员也可关闭某个联锁区或某个联锁区内部分信号机或某一指定列车的自动进路设定，直接在控制中心的工作站上对列车进路进行控制，在关闭联锁区自动进路设定期，控制中心调度员可发出命令，运用联锁设备自动进路控制功能， 随着前行列车的运营，自动排列一条后续列车的固定进路。在自动进路功能出现故障的情况下，调度员可以人工设立进路。
在CM模式中，车站的人工控制转到入ATS系统。一旦车站工作于该模式，则由ATS系统启动控制而不由车站控制计算机启动控制。然而，车站控制计算机继续接受表达，更新显示和采集数据
（3）车站自动控制模式
在控制中心设备故障或通信线路故障时，控制中心将无法对联锁车站的远程控制终端进行控制，此时将自动进入列车自动监控后备模式，由列车上的车次号发送系统发出的带列车去向的车次信息，通过远程控制终端自动产生进路命令，由联锁设备的自动功能来自动设定进路，即随着列车运营，自动排列一条固定进路。
（4）车站人工控制模式
当ATS因故不能设立进路（不管采用人工方式还是自动进路方式），或由于某种运营上的需要而不能由中心控制时，可改为现地操纵模式。在现地操纵台上人工排列进路。
车站自动控制和车站人工控制也可合称为车站控制（LC）。当车站工作于LC模式时， 不能由ATS系统启动控制。然而，ATS系统将继续收到表达，更新显示和采集数据。对车站控制计算机而言，这是唯一可用的控制模式。

18. 在城市轨道交通中，为什么列车的速度信息起着至关重要的作用？通常采用哪几种测速方式？简述每种测速方式的测速过程。
参考答案：答：城市轨道交通中，列车的速度信息起着至关重要的作用。已知列车的即时速度信息，可以计算列车位置信息，并将速度信息和位置信息送到控制中心，根据全线的列车运营情况，控制中心生成相应的控制命令下达给各列车和沿线地面设备；列车根据接受到的控制命令， 结合列车的速度信息、位置信息、线路地理条件和列车自身状况等信息，对列车进行具体控制，从而保证最佳的运营状态。同时，车辆系统的稳定性也在很大限度上取决于它所采集到的速度信号的可靠性和精度，而所采集的速度信号涉及当前速度值和速度的变化量。在列车的牵引控制、车轮滑动保护、列车控制和车门控制过程中都要涉及速度信号的采集问题。可见速度信息的测量和反映精确与否直接关系到列车运营的质量。

19. 什么叫闭塞？行车闭塞都有哪些种类？
参考答案：答：为了保证列车在区间内的运营安全，列车由车站向区间发车时，必须确认区间内没有列车，并需遵循一定的规律组织行车，以免导致列车正面冲突或追尾等事故。这种为保证列车运营安全：在组织列车运营时，通过设备或人工方式控制，使连续发出的列车保持一定间隔安全行车的办法，称为行车闭塞法，简称闭塞。
行车闭塞涉及基本闭塞法和代用闭塞法。在运营线路上常采用的基本闭塞法为超速防护自动闭塞法；在非运营线路上的常用的基本闭塞法为自动闭塞、电话闭塞和超速防护自动闭塞法。而站间自动闭塞法和电话闭塞法， 是当超速防护自动闭塞法不能使用时所采用的代用闭塞法。电话闭塞法也是自动闭塞法不能使用时所采用的代用闭塞法。

20. 列车运营速度控制模式有哪几种？速度—目的距离模式曲线控制方式与超前式、滞后式速度控制模式相比，有哪些优势？
参考答案：答：从列车速度控制的方式可以将速度控制模式分为分级速度控制和速度—目的距离 模式曲线控制两种。
采用速度—目的距离模式曲线控制方式时，当列车实际速度超过速度控制曲线允许速度时，自动实行制动，列车减速。列车速度低于允许速度后，制动缓解。与超前式、滞后式速度控制模式相比，闭塞分区滞后式控制方式需增长保护区段；而闭塞分区超前式速度控制方式在每一闭塞分区必须考虑制动空走距离，分区长度要增长。因此采用速度一目的距离模式曲线控制方式，可以提高区间通过能力。
速度—目的距离模式曲线控制的列车制动的起始点是随线路参数和列车自身性能不同而变化的，空间间隔的长度是不固定的，比较合用于不同性能和速度列车的混合运营，其追踪运营间隔要比分级速度控制小，减速比较平稳，旅客的舒适度也要好些。