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一、判断题（判断正误，共10道小题）1.CBTC系统中的控制信息流是开坏的，即发送者只管发送，并不能确切知道接收者是否真正接收到所需信息，这并不能保证行车安全。
而TBTC的信息流是闭环传递的。
（）正确答案：说法错误解答参考：2.ATP车载设备具有常用制动和紧急制动两级速度防护控制的能力，通常在常用制动失效后，可实施紧急制动。
（）正确答案：说法正确解答参考：3.列车常用制动时所产生的制动力，是列车的制动系统所能提供的最人制动力。
（）正确答案：说法错误解答参考：4.在同一时间一个系统可以处于多种ATC控制模式。
（）正确答案：说法错误解答参考：5.列车自动控制系统由列车自动防护（ATP）、列车自动驾驶（ATO）和列车自动监控（ATS）三个子系统组成，简称“3A”子系统。
（）正确答案：说法正确解答参考：6.超速防护自动闭塞法是指将区间划分为若干个闭塞区段，借助列车自动防护系统和列车运行自动完成闭塞功能的行车组织方式。
（）正确答案：说法错误解答参考：7.在同一时间一个系统可以处于多种ATC控制模式。
（）正确答案：说法错误解答参考：8.车载ATO设备为主备冗余，当主ATO单元发生故障，自动从主ATO单元切换到备用ATO。
（）正确答案：说法正确解答参考：9.由于ATO的功能需要考虑故障-安全，因此ATO车载单元是故障-安全的配置。
（）正确答案：说法错误解答参考：10.ATO的基本控制功能是自动驾驶、自动折返和车门打开，这三个控制功能相互之间独立地运行。
（）正确答案：说法错误解答参考：（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。
）二、主观题（共10道小题）10.简述CBTC系统与TBTC冗系统相比有什么优点。
参考答案：答：与TBTC系统相比，CBTC系统具备的优点主要有以下几点。
①更加安全。
CBTC系统中充分利用通信传输手段，实时或定时地进行列车与地面间的双向通信，后续列车可以及时了解前方列车运行情况；同时，地面可以及时向车载控制设备传递车辆运行前方线路限速情况，指导列车按线路限制条件运行，人人提高了列车运行安全性。
西南交大的课件第1节基于通信的列车控制系统概述《列控车载设备》、《列控地面设备》徐啸明，中国铁道出版社，2007《闭塞与列控》付世善，中国铁道出版社，20061.CBTC的发展前提和前景19世纪中叶出现火车之后，立即就有人研究如何控制火车安全运行问题。
早期，为了保证列车的安全，所以采用人骑马作为列车运行先导，以后又用过在一定距离设置导运人员，挥旗来表达列车可否安全前行。
1930年在英国开始第一次应用横木式带灯光的信号机，而美国在1932年采用在柱子上挂黑球或白球来对列车指示停车或通过。
1941年臂板信号才正式诞生在英国。
1932年莫尔斯电报机发明后，很快就引人到铁路。
1941年英国人提出闭塞电报机专利，并于1951年在英国铁路获得普及应用。
1976年发明了电话，又为铁路应用构成电话闭塞，这种方法至今在特殊情况下，如地震、洪水后等应急时尚有应用。
除了上述两种方法，还有应用路签机和路牌机方法，1979年英国人泰尔(Tyres)发明电气路牌机，即两相邻车站各有一个路牌机，它们之间有电气联接，两站之间有列车运行，一定要领到一个路牌才能作为运行的凭证。
而在平时，在一个时间内只允许有一个路牌从中取出，以此保证行车安全。
1999年英国人韦布和汤姆森( Webb and Thomson)发明了电气路签机，它工作原理与电气路牌机相似，即平时在一组路签机中只能取出一枚路签供运行的列车司机作为行车凭证。
从宏观来分析，列车运行控制系统实际上包含下列几个部分：1. 车站的列车运行控制系统它一般以车站联锁来表达。
在一个车站内，将车站内的道岔，进站、出站、调车信号机，车站主干线、车站股道等三大部分之间按一定联锁关系构成系统，为列车创造行车进路或调车进路，它既要保证行车安全，又要保证行车效率。
2. 区间的列车运行控制系统它是指列车在所有车站与车站之间运行的控制系统，其目的是保证它们的安全运行、提高行车效率和提供信息。
3. 驼峰编组站运行控制系统从逻辑控制使用来区分，上述三方面系统是各自独立的，即它们的硬件系统和软件系统都独立，它们的研究开发、设计、生产、使用等可以彼此不相干。
基于通信的列车控制系统浅析摘要：本文对城市轨道交通信号系统的发展阶段和发展方向进行了回顾与分析。
针对在轨道交通信号系统中采用的基于无线通信的列车控制系统（CBTC），从组成、关键技术、数据传输与信息交换的实现，以及CBTC的特点和发展方向进行阐述。
关键词：基于通信的列车控制系统；关键技术；发展方向；数据信息传输为确保轨道交通列车运行安全和提高运输效率，迫切需要装备性能先进、安全可靠的列车运行控制系统。
20世纪90年代以来，基于通信的列车控制系统（CBTC）应运而生，不但解决了原有信号系统的不足，而且改变了以往列车运行时信息只能由轨旁设备向车上传递、信息量少的缺点，实现了列车与轨旁设备实时双向通信，使CBTC系统不依靠轨道电路也能够判定列车位置，实现了列车速度、停站时间、区间运行时间的精确控制，进一步缩小了列车间隔，并能提高系统节能水平和运营服务质量。
1 轨道交通列控系统的发展IEEE（电气与电子工程师协会）对CBTC系统的定义是，利用高精度的列车定位，双向连续、大容量的车地数据通信、车载、地面的安全功能处理器实现的一种连续自动列车控制系统。
轨道交通运行控制系统发生过几次革命性的变革。
首先从无信号到手动闭塞信号的过渡，接着是向自动固定闭塞信号系统的演进，基本是基于轨道电路的自动闭塞系统，随着列车速度和密度不断加大，基于车载信号控制的轨道交通得到了很大发展，出现了机车信号、自动停车和列车自动防护（ATP）系统。
ATP的出现和不断更新，使列车运行安全和高效得到了进一步的保障。
2 基于通信的列控系统（CBTC）2.1 组成和原理CBTC系统摆脱了用地面轨道电路设备判别列车占用和信息传输的束缚，实现了移动闭塞。
在CBTC系统中充分利用通信传输手段，实时或定时地进行列车与地面间的双向通信，后续列车可以及时了解前方列车运行情况，通过实时计算，后续列车可给出最佳制动曲线，从而提高了列车运行安全性。
一般CBTC系统包括地面无线闭塞控制中心、列车的车载设备、地-车双向的信息传输系统和列车定位系统，地面和车载设备通过“数据通信网络”连接起来，构成系统的核心。
简述CBTC的基本原理及应用1. 什么是CBTC？CBTC（Communications-Based Train Control），即基于通信的列车控制系统，是一种先进的铁路列车控制系统。
与传统的列车控制系统相比，CBTC采用了更先进的通信技术，并能够提供更高的列车运行安全性和运行效率。
2. CBTC的基本原理CBTC的基本原理是通过无线通信技术实现列车之间、列车与基站之间的实时双向通信，从而实现列车的精确定位和安全控制。
CBTC系统主要由以下几个核心组件组成：•车载单元（On-Board Unit，OBU）：在每辆列车上安装的CBTC系统的一部分，用于接收和发送控制信息，并实现列车的自动操作。
•车站设备（Station Equipment）：包括基站设备和区域控制器，用于与车载单元进行通信，并对列车进行控制和监控。
•通信信道：CBTC系统采用无线通信技术，通过专用的通信信道传输控制信息。
•位置检测系统：通过安装在列车和轨道上的位置检测设备，实现对列车位置的精确定位。
•控制算法：CBTC系统使用先进的控制算法来实时计算列车的运行速度和位置，确保列车安全运行。
CBTC的基本工作流程如下：1.列车通过位置检测设备实时获取位置信息，并将数据传输给车载单元。
2.车载单元根据位置信息和控制算法，计算列车的运行速度和位置，并发送给车站设备。
3.车站设备接收到车载单元发送的数据，根据实时的运行情况，对列车进行控制和监控。
4.列车根据车载单元发送的指令，实现自动操作，包括加速、减速、停车等操作。
3. CBTC的应用CBTC系统在现代铁路运输中得到了广泛的应用，主要包括以下几个方面：3.1. 提高运行效率通过CBTC系统，铁路运输可以实现更高的运行效率。
由于CBTC系统能够实时计算列车的运行速度和位置，列车之间的安全间隔可以大大缩短，从而可以提高铁路线路的运行能力。
同时，CBTC系统还可以实现列车的自动操作，减少了人为因素对列车运行的影响，进一步提高了运行效率。
浅谈基于无线通信的地铁信号列车自动控制（ATC）系统原理摘要：ATC以车辆为中心的列车控制；安全以及精确地列车定位；通过移动授权MAL控制的安全的列车间隔以及移动控制连续；高速的车地双向通信。
关键词：ATC，ATO，ATP，ATS引言地鐵是现代化都市的重要基础设施，它安全、迅速、舒适、便利地在城市范围内运送乘客，最大限度地满足市民出行的需要。
在各种公共交通工具中，地铁具有运量大、速度快、安全可靠、污染低、受其他交通方式干扰小等特点，对改变城市交通拥挤、乘车困难、行车速度下降的问题是很有效的，因此，地铁是现代化都市所必需的交通工具。
由此基础上出现了地铁信号列车自动控制（ATC）系统，让市民的出行更加便利、舒适。
1地铁信号列车自动控制（ATC）系统地铁信号列车自动控制（ATC）系统主要包括列车自动防护ATP，列车自动运行ATO，列车自动监督ATS，计算机联锁系统等子系统组成2列车自动防护（ATP）的工作原理列车自动保护系统是确保列车运行速度不超过目标速度的安全控制系统。
它是列车自动控制（ATC）系统的子系统，也是确保列车安全运行，实现超速防护的关键设备。
该子系统通过设于轨旁的ATP地面设备，连续地向列车传送“目标速度”或“目标距离”等信息，以保持后续列车与先行列车之间的安全间隔距离，并监督列车车门和站台屏蔽门的开启和关闭的程序控制，确保它们的安全操作。
ATP子系统地面发送设备平时通过计轴、轨道电路、信标发送列车检测信息，以检查轨道区段的空闲和占用，当检测到列车占用该轨道区段时，将“目标速度”或“目标距离”等数据信息传送给列车。
车载ATP设备接收并解译“速度命令”等数据信息，结合列车实际速度、制动率、车轮磨损补偿等相关条件，实现超速防护控制，并与列车自动运行（ATO）子系统配合，实现列车速度的自动调整。
当列车到达定位停车点，由ATP子系统通过轨旁设备向列车传送列车车门开启和关闭信息，进行列车车门开、闭控制。
基于通信的列车控制系统（CBTC【引导案例】目前，在新建地铁信号系统的方案选择上，采用CBT无线AP （无线接入点）接入方式的线路已越来越多。
采用AP接入，具有成本较低、通信带宽高、可部分使用商用设备、安装调试方案灵活和施工时间短等优点。
现在我国在建或改造的地铁线路中，采用无线AP接入的有北京地铁4号线、10号线和深圳地铁2号线等。
欧洲ETC计划，为了实现欧洲铁路互联互通，车载设备采用ETC总线，可以灵活地支持与各种传统设备及ETC齐载设备的通信；传输设备有欧洲应答器和欧洲环路，即数据传输速率为565kb/s的磁应答器和采用漏泄电缆的环路；欧洲无线也在进行工程实施。
ERTM系统是为了适应欧洲铁路互联互通的目的，它集联锁、列控和运行管理于一体。
西班牙的马德里—巴塞罗拿线采用该系统，列控系统符合欧洲铁路统一标准ETC二级标准，速度监控方式采用一次连续速度曲线控制模式（又称目标距离一次制动模式曲线方式），列车占用靠UM2000 轨道电路，列车定位靠欧洲应答器，车与地双向传输靠无线数传。
在城市轨道交通中，基于通信的列车控制系统CBTC（Communication Based Train Contrl）是一种采用先进的通信、计算机、控制技术相结合的列车控制系统。
相对于固定闭塞而言又把它称为移动闭塞。
移动闭塞是目前线路能力利用效率更高的列车闭塞方式。
与固定闭塞方式相比，移动闭塞相当于将区间分成了无数个细小的、连续的闭塞分区，它使得列车间的安全信息传递得更为频繁、及时和详细。
因为移动闭塞系统能够比固定闭塞更优地确定列车的位置和传输列车信息，所以移动闭塞系统可以根据列车的动态运行确定更小的列车间隔。
同样，取消固定闭塞所需的轨道设备也可以减少维修费用，并且利用列车和路边设备的传输信息通道也可以传输与列车实时运行有关的操纵信息，以提高管理能力和诊断故障设备。
因此，采用移动闭塞系统能够更好地满足铁路的需要。
典型的基于通信的列车控制系统（CBTC的结构框图如图5-1所示。
由图可见，整个CBTC系统包括CBTC地面设备(含联锁)和CBTC车载设备，地面和车载设备通过“数据通信网络”连接起来，构成系统的核心。
CBTC设备和ATS设备共同构成基于通信的移动闭塞ATC系统。
图5-1 列车控制系统(CBTC的结构框图第一节CBTC系统的特点与分类一、CBTC系统的特点CBTC S统摆脱了用轨道电路判别列车对闭塞分区占用与否，突破了固定或准移动闭塞的局限性，具有更大的优越性和特点：(1) 实现列车与轨旁设备实时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的反向运行控制。
(4) 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（6）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）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。
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。
二、CBTC系统的分类CBTC系统就车地双向信息传输方式而言，可分为：基于电缆环线传输方式（IL CBTC；）基于无线通信传输方式（RF CBTC；）基于其他数据传输媒介的传输方式。
RF CBTC系统中通常采用的扩展频谱方式有：直接序列扩频和跳频扩频方式。
其他数据传输媒介传输方式有：点式应答器、自由空间波、裂缝波导管和漏缆等方式。
直接序列扩频（DS—SS）系统又称为直接用编码序列对载波调制的系统，其编码序列通常是伪随机序列或叫伪噪声码，要传送的信息经数字化后和伪随机序列相加成复合码去调制载波。
跳频扩频（FH—SS）系统主要由码产生器和频率合成器组成，发射频率随机地由一个跳到另一个，接收机中的频率合成器也按相同的顺序跳变。
欧洲将满足故障一安全的信息传输系统称为“按照安全要求构造的通信系统”，它严格遵守欧洲电工委员会ENELE制定的相应标准。
ENELE将安全的信息传输系统分为封闭式和开放式两大类。
封闭式安全的信息传输系统一般又分为两类：第一类为用电缆、光缆或数据总线组成的信息传输通道；第二类为轨道电路、轨道电缆或应答器作为信息传输通道。
对第一类信息传输通道的安全要求为：必须构成信息传输通道的冗余，防止因个别信息点的故障而发生传输中断；必须通过适当的信道编码方式，使系统对数据传输过程中的偶发性差错具有自动检查和纠错功能。
对第二类信息传输通道的安全要求为：必须通过编码技术来确保发送与接收数码的同步；必须通过冗余编码技术来保证数据传输系统具有自检和纠错能力，汉明距应足够大，同一数据至少重复传输3次。
开放式安全的信息传输系统，基于无线通信传输方式（RF CBTC）采用开放式安全的信息传输系统，它应针对以下7种威胁提供有效的数据安全防护，以确保信息的真实性、完整性、及时性和顺序准确性。
7种威胁为：重复、删除、插入、乱序、破坏、延迟、窃取。
针对7种威胁，提出下列要求：信道编码必须附有安全冗余码，汉明距应大于等于15;只要不能绝对排除非授权的访问，就必须使用带密钥的密码技术；当使用密码技术时，推荐使用国际标准ISO/ IEC 10116所规定的操作模式。
以下为使用各种信息传输方式的移动闭塞ATC系统的构成框图，基于电缆环线传输方式的移动闭塞ATC系统框图见图5-2 ;基于无线通信的移动闭塞ATC 系统框图见图5-3。
磁餐起中心控制中心M车姑专穡梯♦中-1图5-2基于电缆环线传输方式的移动闭塞ATC系统框图■a 询輛j图5-3 基于无线通信的移动闭塞ATC系统框图西门子的CBTC系统是一个安全、可靠、先进、适应线性电机运载、基于无线通信的列车运行控制系统。
它由SICAS计算机联锁系统、TRAINGUARDMT移动闭塞式列控系统(ATP/ATO) VICOSOC系统(ATS)组成。
西门子的CBTC系统现应用于广州轨道交通4号线和5号线。
还将用于北京地铁10号线、上海地铁10号线、南京地铁2号线等。
第二节西门子的CBTC系统结构西门子的CBTC系统由VICOS SICAS TRAINGUARDMT三个子系统组成。
它们分为中央层、轨旁层、车载层四个层级，分级实现ATC功能。
中央层分为中央级和车站级。
在中央级，实现集中的线路运行控制；在车站级，为车站控制和后备模式的功能提供给车站操作员工作站(LOW和列车进路计算机(TRC)。
轨旁层沿着线路分布，它由SICAS计算机联锁、TRAINGUARDT系统、信号机、计轴器和应答器等组成。
它们共同执行所有的联锁和轨旁ATP功能。
通信层在轨旁和车载设备之间提供连续式和/或点式通信。
车载层完成TRAINGUARD MT的车载ATP和ATC功能。
西门子的CBTC系统结构如图5-4所示。
一、VICOSVICOS 分为中央级的VICOS OC501和车站级的VICOSOC101。
HMI 是列车调度员的操作台。
来自 SICASECC （EC ——元件接口模块）、 TRAIN-ECC-元件接口模块；OD —操作/显示接口； OP —速度脉冲发生器；HMI—人机接口； LEU —轨旁电子单元；s & D —检查和诊断；TSCU_—轨旁安全计算 机单元。
GUARD MT （MT ■—城市轨道交通）和其他外围系统的动态数据汇集在 VICOSOC 501的COM 艮务器并处理，ADM K 务器负责中心数据存储和报告， FEP 前端 服务器）负责将其他外围系统接入 ATS 服务器。
、SICASSICAS 主要包括列车进路计算机（TRC ）和车站操作员工作站（LOW 。
计算机有连接室外设备和轨道空闲检测系统接口。
SICAS 使用联锁PROFI BUS 总线用于SICAS ECC 勺内部通信。
LOW TRC 和S&D 系统直接与SICAS ECC 和TRAINGUARMT 通信。
[- AJF ' ATO叶则貞计u机*TS 急樸/ATC vn 廉沁□诬 SiiSctH) 单ft 播口曲nWJNCJLlABDMf1^UJV3®C!VICOS 追仃10制屮丄ECV [司n图5-4西门子的CBTC 系统结构SICAS ECC ODI（ODI——操作/显示接口）和TRAINGUARDMT轨旁设备之间的通信通过一个ATC PROFIBUS总线实现。
SICAS和TRAINGUARDT总线是双通道双向的光纤通信连接。
每个通道独立工作并且提供故障一安全的通信。
使用两个通道是为系统的高可用性提供冗余。
三、TRAINGUARDMTTRAINGUARDMT系统包括ATp/ATO和通信设备。
ATP/ATO分为轨旁单元和车载单元。
轨旁ATP系统与联锁系统、ATS系统、列车（经过轨旁一列车通信系统）以及相邻的ATP系统有双向接口。
通过轨旁到列车的通信网络，在轨旁单元和车载单元之间建立了双向通信。
在车载结构中，两个相互独立的无线系统的列车单元（Tu）分别安装于列车前后的驾驶室内，作为轨旁无线单元AP的通信客户端。
这两个TU通过一个点对点的以太网连接，不间断地相互通信。
同时，这两个TU分别连接到列车前后的列车控制系统。
第三节系统功能与特点一、系统功能系统的功能包括ATS功能、联锁功能、ATP/ATO功能、列车检测功能、试车线功能、培训和模拟功能。
1. ATS 功能ATS除了自动进路排列（ARS）功能、自动列车调整（ATR）功能、列车监督和追踪（TMT）、时刻表（TIT）、控制中心人机接口（HMI）和报告、报警与文档等主要功能外，还改进和增加了以下功能：在CTC通信级使用双向通信通道；在ATS后备模式下车站级可以输入车次号；适应移动闭塞的控制要求；TRC列车进路计算机）取代RTU的自动进路排列功能；提供独立的冗余局域网段；在ATS显示列车状态信息；与MCS主控系统）的接口；与车辆段联锁的接口；提供操作日志（含故障信息）的归档功能；设两个控制中心；车辆段调度员ATS工作站进行出库列车自动预先通知，在规定时间无列车在车辆段转换轨时自动报警。
正常情况下，各线的控制中心行使行车调度职权。
