列车运行控制系统期末试题和参考答案解析

北京交通大学考试参考答案（A卷）课程名称：列车运行控制系统学年学期： 2013—2014学年第1学期课程编号： 50L274Q 开课学院：交通运输出题教师：课程组一、名词解释（共3小题，每题3分，共9分）1．虚拟闭塞:是固定闭塞的一种特殊形式，以虚拟方式（设置通信模块和定位信标）将区间划分为若干个虚拟闭塞分区，并设置虚拟信号机进行防护。

2．准移动闭塞:基于固定闭塞的目标—距离控制方式，保留固定闭塞分区，以前方列车占用闭塞分区入口确定目标点，通过地车信息传输系统向列车传送目标速度、目标距离等信息。

这种闭塞方式称为准移动闭塞。

3．最限制速度: 综合考虑列车在区域各类限制速度得出的最低值（即最不利限制部分或最严格限制速度），简称最限制速度。

二、填空题（共 12题，每空1分，共25分）1．列车运行控制系统根据前方行车条件为每列车产生行车许可，并通过地面信号和车载信号的方式向司机提供安全运行的凭证。

车载设备实施速度监控，当列车速度超过允许速度时控制列车实施制动，防止列车超速颠覆或与前方追尾，保证行车安全。

2. 铁路信号安全的广义概念是指铁路信号设备或系统具有维护铁路列车（车列）安全运行的能力。

狭义概念是指设备(或系统)应满足故障-安全设计原则的要求，当出现故障或误操作时，能远离危及行车安全的事故，或减少事故损失。

3.当轨道电路完整并空闲时,轨道电路的工作状态为调整,当轨道电路区段有车占用时, 轨道电路的工作状态为分路（开路）。

4.目标距离控制方式根据列车制动模型，直接由目标距离、目标速度、线路参数及列车制动参数等信息生成列车的速度—距离模式曲线，并以此实时监控列车和运行速度保证列车运行安全。

5.列车安全位置是在高精度定位方法得出列车估计位置的基础上增加一定的安全包络得到，分车头（或列车前端）和车尾安全位置两部分。

6. CTCS-3级列控系统基于 GSM-R 实现车---地信息双向传输，RBC生成行车许可，轨道电路实现列车占用检查，应答器提供列车定位基准，并具备 CTCS-2（或c-2）作为后备。

7．CTCS-1级列控系统用于 160km/h及以下的区段，由主体机车信号加上安全型运行监控记录装置组成。

8．在CTCS-3级列控系统中，RBC根据从联锁系统获得的进路信息，从车载设备获得的列车位置信息、以及接收到的股道占用、临时限速等信息生成列车控制命令。

9．列控中心的主要功能有：实现轨道电路编码，实现对应答器的实时报文编制和发送，列车和区间运行方向控制，对设置区间信号机的客运专线，完成区间信号机点灯控制等。

10．列控车载设备速度监控曲线的构成分成顶棚速度监控区、目标速度监控区、安全距离区。

目标速度监控区根据安全制动模型构成目标距离监控曲线。

11.在我国典型的轨道电路制式中，工频交流连续式轨道电路结构简单、主要应用于非电气化区段车站；25Hz相敏轨道电路具有频率选择(相位敏感)特性，抗干扰性强，主要用于电气化区段的车站；12.为了保证车站列车和调车作业安全，必须使信号机、轨道电路和道岔三者之间保持一定相互制约关系，这种关系称为联锁。

三、判断题（共6小题，每题1分，共6分）对请在（）中打√号；错请在（）中打×号。

1、速度距离模式曲线控制方式又分成分段曲线控制和目标距离控制方式两种。

（√）2、虚拟闭塞因不设置闭塞分区，两列车追踪时后行列车的追踪目标点就是前行列车的安全后端。

（×）3、点式列控系统车载设备在速度防护中不采取连续式速度监控方式。

（×）4、点连式列控系统主要指运用应答器和无线通讯系统传输行车信息的列控系统。

（×）5、当车载设备能接收到轨道电路信息，而缺少应答器提供的线路数据时，CTCS-2列控车载设备工作于部分监控模式下。

（√）6、CTCS-1级列控系统采用了阶梯速度控制方式。

（×）注：第四、第五题为开卷，满分60分。

四、简答与论述题（共4小题，共42分）1.比较分析CTCS-2与CTCS-3列控系统的地面设备构成与功能方面的差异与相同点（12分）答案：设备构成方面的差异与相同点：CTCS-2级列控系统地面设备主要由车站列控中心、轨道电路和应答器构成。

CTCS-3级列控系统地面设备是在CTCS-2级列控系统基础上，主要增加了无线闭塞中心(RBC)、临时限速服务器和GSM-R通信接口设备。

设备功能方面的差异与相同点：CTCS-3级列控系统的行车许可由地面设备RBC生成，行车命令由GSM_R通信接口设备传输，轨道电路只实现列车占用检查功能，应答器提供列车定位和等级转换信息的功能。

与CTCS-3级列控系统相比，CTCS-2列控系统的地面设备轨道电路，除了实现列车占用检查功能外，还需承担向车载设备发送行车许可信息的功能；地面设备应答器，除了提供列车定位和等级转换信息功能外，还需承担传输进路状态、临时限速和线路参数等信息的功能。

2.从列车安全间隔距离的构成与计算的角度，比较分析不同类型的速度控制（防护）方式在运输效率方面的差别。

（14分）答案：（1）阶梯速度控制（防护）方式和分段曲线控制（防护）方式的安全间隔距离构成基本相同, 计算式为：S=(S1+S2+S3+S4)n ，其中：S1—车载设备接收地面列控信号响应过程中列车走行距离；S2—列车制动设备响应过程中列车走行距离；S3—列车制动距离（性能最差列车的最大安全制动距离：含空走和有效走行）；S4—安全防护距离（过走防护距离）；n—列车从最高速度停车制动所需阶梯（分区数）。

（2）基于固定闭塞（准移动闭塞）的目标距离控制（防护）方式的列车防护目标距离（小于安全追踪间隔距离）为：L=L0+Lz+L3，其中：L—列控设备反映时间内走行距离;Lz—每列车的实际最大安全制动距离（列车性能好数值小，性能差数值大）；L3—列车过走防护距离。

（3）基于移动闭塞的目标距离控制（防护）方式的安全追踪间隔距离（等于列车防护目标距离）为：S= Sl + S2+S3+S4，其中：Sl—车载设备接收地面列控信号反映时间距离；S2—列车制动响应时间距离；S3—每列车的实际最大安全制动距离；S—过走防护距离。

4比较分析：阶梯速度控制（防护）和分段曲线控制（防护）方式是按照制动性能最差列车安全制动距离要求，以一定的速度等级将轨道划分成若干固定区段，所以对制动性能好的列车其能力将不能得到充分发挥，而目标距离控制（速度—距离模式曲线控制）则由于车载设备按本车实际性能实时计算控制模式曲线，可以列车实际性能自行控制其追踪间隔，使各个列车的性能得以充分发挥。

因此，目标距离模式的运输效率高于阶梯速度方式和分段曲线控制方式。

3.简述RBC生成行车许可的过程。

（8分）答案：（1）形成许可（MA）定位：RBC通过列车位置报告从列车获得当前的列车位置，并且在内部拓扑图上形成列车精确定位；（2）形成许可数据：RBC接收车站联锁和TSRS（临时限速服务器）的进路和临时限速信息，并将其映射到内部拓扑数据库；（3）确定许可范围：RBC根据进路状态将列车前方尽可能多的进路分配给列车，计算进路长度，填充行车许可；（4）形成许可信息：RBC根据进路上的线路与设备特征，填充链接信息、坡度曲线、静态速度曲线、等级转换、RBC切换、临时限速等信息，共同构成行车许可消息，发给车载设备。

4. 以下两题任选1题（8分）a)说明计算机联锁机采用的主要冗余结构和特点。

b)说明分散自律CTC的特点及与传统调度集中系统有什么区别？a)答案：计算机联锁机使用较多的冗余方式主要有双机热备、三取二和二乘二取二三种：（1）双机热备方式：由两台计算机同时进行逻辑运算，一台为主机，另一台为备机。

平时由主机工作，备机处于待机状态，主机执行故障检测、逻辑运算和系统的输出。

当主机出现故障时，切换到备机工作。

（2）三取二方式：用三台计算机组成联锁机，各台计算机中同时执行同样的联锁软件，并对执行结果进行多数表决，即三台计算机中只要任何两台计算机的运行结果一致，则认为联锁机构的工作是正常的。

（3）二乘二取二方式：实现联锁功能的联锁机由四台计算机A、A′、B、B′组成，其中A和A′相结合，B和B′相结合，构成了两套硬件相同的结构。

每套结构中的两台计算机分别执行同样的联锁软件并对联锁运算的结果相互进行比较以完成故障检测任务。

二乘二取二制式又被称为双“系”热备制式，其备用替换机理与双机热备系统基本相同。

b)答案：分散自律CTC的主要特点:(1)分散自律调度集中系统CTC是采用智能化自律分散设计原则，以运行调整计划控制为中心，兼顾列车与调车作业的高度自动化调度指挥系统。

(2)分散自律调度集中系统CTC具备调车进路远程控制和智能化控制的功能，有效地解决了车站与调度中心频繁交换控制权进行调车控制的问题，非常适合我国铁路列车混跑、调车作业量大的运输特点。

与传统调度集中系统的主要区别：传统调度集中系统是在调度中心集中对所辖车站的进路进行控制,进路操作命令是在调度中心生成并经由通信网络下达给车站，再由联锁机执行。

而分散自律CTC则是将过去由调度中心集中控制所有车站的列车作业方式改为由各个车站设备独立控制各自的列车和调车作业, 将调度中心的相当权限下放给了车站和现场作业人员，并依据各站的特点，自动协调列车作业和调车作业的矛盾，自动控制列车进路和调车进路。

五理解分析应用题（共2小题，共18分）1、在某C2系统线路上,下行方向区间和车站的信号布置图及列车位置如下图所示，车站侧向道岔均为12号，车站采用下行3股道侧向接车，以及下行3股道侧向引导发车，当进路办理完毕信号开放后，在图上标出各轨道电路的信息码以及各信号机的显示状态。

（10分）答案：HU，L2， L， LU， U， HU，UU， HB， HB， B， U， HU， L5 2、下图为CTCS列控系统的速度监控基本原理图。

试运用自动控制系统的反馈控制原理，论述CTCS列控系统实现速度监控的基本原理。

（8分）答案（下列两个答案都对）：答案1：速度监控基本原理：外环针对列车运行前方不同位置目标（列车、线路、车站或区间信号点、其他限速点等）的应答信息，进行相对位置监督校核并获取授权允许目标速度，内环（司机或车载设备）将本列车当前实际运行测量速度与允许目标速度比较计算，实施速度控制（如大于实施制动控制-常用或紧急制动、小于实施牵引控制），不断循环该反馈控制过程，直至满足允许目标速度要求为止。

答案2：列车运行控制的速度反馈控制过程是：当被控对象列车的运行速度由于受到外部环境干扰作用而发生偏离列车运行速度距离模式曲线的现象时，列控系统将通过车载列车运行实际速度检测装置及时测量并将其回馈给车载列车速度防护系统ATP（控制器），ATP根据列车运行实际速度与速度距离模式曲线比较，确定列车运行速度调整方案，并向车载列车制动系统装置下达列车速度调整命令，由制动系统装置对列车运行速度进行调控，使之恢复按速度距离模式曲线行车。