列车控制讲义总结(孙传增)

第一篇：列车控制讲义总结(孙传增)

一、简答列车运行自动控制系统“定义”、“功能”、“系统组成”、“工作原理” 和 “分类”？

定义：由中心调度指挥设备、车站安全联锁设备、车载速度控制设备、地车信息传输设备等构成的用于控制列车运行速度控制、保证行车安全和提高运输能力的安全控制系统。

功能： 线路的空闲状态检测； 列车完整性检测 ； 列车运行授权；

指示列车安全运行速度； 监控列车安全运行 基本功能： 间隔控制、速度控制

系统组成：由车载设备、地面设备和地车信息传输设备三部分组成

（1）地面设备  轨旁设备  列控中心

 地面通信网络设备（2）车载设备包括

 列车运行监控模块；  测速／定位模块；  显示器模块；  牵引制动接口；  运行记录器模块；（3）地车信息传输通道  地面信息传输设备  车载信息传输设备  地面信息传输网络  车载信息传输网络

基本工作原理：地面信息——传输通道——车载设备

通过地面设备、车载设备、信息传输通道等设备，根据车站进路、前行列车的位置、安全追踪间隔等向后续列车提供行车许可、速度目标值等信息，由车载列控设备对列车运行速度实施监督和控制，使列车实际速度限制在安全允许的范围内，从而保证行车安全和提高运输能力。系统分类：



按人—机关系分：设备优先、司机操作优先 

按控制模式分



阶梯控制模式：出口检查方式、入口检查方式 

速度—距离模式曲线控制方式（分段式和一次式）



按照闭塞方式：固定闭塞、准移动闭塞、移动闭塞、逻辑/虚拟闭塞 

按地车信息传输方式

点式列车运行自动控制系统

连续式列车运行自动控制系统 点连式列车运行自动控制系统

二、简叙ATC系统中的控制中心、ATP、ATO、ATS四部分各自的功能

1、控制中心



控制功能：自动信号控制、变更进路、运行图调整等； 

表示：列车位置显示、模拟盘监视显示； 

列车轨道记录，故障记录； 

编译码控制，局控指示； 

数据发送系统交换接口；

2、ATP 轨旁设备（地面设备）功能

 列车检测、钢轨破损防护；  列车安全间隔控制、限速指令；  目的地选择，出入口选择；  列车门监督；

ATP车载设备功能

 接收速度指令；超速防护，防溜、破损防护；  运行控制，停站校核；车门控制和监督；

3、ATO 轨旁设备（地面设备）功能

 车站定点停车；  屏蔽门控制；

ATO车载设备功能

 自动速度控制，随行控制；运行变更控制；

 车站定点控制停车；向地面发送列车信息给ATS

4、ATS 轨旁设备（地面设备）功能

 遥控、表示编译码、局控及维护台；  带有调制、解调器的ATP接口；

 车-地信息交换，发送编码，接收译码；  局控指令逻辑；

 旅客向导、旅客信息指示；

ATS车载设备功能

 接收、存储列车信息；接收运行等级数据及制动指令；  发送车门关闭和车站停站信息；故障接口、控制台显示等

三、简叙列控技术发展经过。

 列车运行控制技术的发展经过



地面人工信号 

地面自动信号 

出现机车信号 

发明自动停车 

列控系统ATC  综合自动化系统

四、简答固定闭塞、准移动闭塞、移动闭塞概念

1、固定闭塞（Fixed Block）：

线路被划分为固定位置、某一长度的闭塞分区，一个分区只能被一列车占用，闭塞分区的长度按最长列车、满负载、最高速、最不利制动率等最不利条件设计，列车间隔为若干闭塞分区，而与列车在分区内的实际位置无关，列车位置的分辨率为一个闭塞分区（一般为几百米），制动的起点和终点总是某一分区的边界，对列车的控制一般采用速度码台阶式制动曲线方式，该系统要求运行间隔越短，闭塞分区(设备)数也越多。

2、准移动闭塞(Distance-To-Go)：

线路被划分为固定位置、某一长度的闭塞分区，一个分区只能被一列车占用，列车间隔为若干闭塞分区，而与列车在分区内的实际位置无关，列车位置的分辨率也为一个闭塞分区（一般为几十米—几百米），制动的起点可以延伸，但终点总是某一分区的边界，对列车的控制一般采用一次抛物线制动曲线的方式，要求运行间隔越短，闭塞分区(设备)数也越多。

3、移动闭塞(Moving Block)：

线路没有被固定划分的闭塞分区，列车间的间隔是动态的、并随前一列车的移动而移动，列车位置的分辨率一般为10米范围内，该间隔是按后续列车在当前速度下的所需制动距离、加上安全裕量计算和控制的，确保不追尾，制动的起始和终点是动态的，对列车的控制一般采用一次抛物线制动曲线的方式，轨旁设备的数量与列车运行间隔关系不大。

五、简答车地信息的三种传输方式

1、点式系统

 点式系统在欧洲的干线铁路及城市轨道交通中应用十分广泛。其主要优点是采用了有源、高信息容量的地面应答器，结构简单，安装灵活，可靠性高，价格低。 点式系统采用的应答器内部寄存器按协议以数码形式存放实现列车速度监控及其他行车功能所必须的数据。置于信号机旁侧的地面应答器，用以向列车传递信号显示信息，因此需要通过接口与信号机相连。地面应答器内所存储的部分数据受信号显示的控制，此接口即是前面所说的轨旁电子单元LEU。置于线路上的地面应答器通常不需与任何设备相连，所存放的数据往往是固定的。

2、连续式系统：采用连续地车信息传输系统实现地车大量信息的系统，而不需要辅助其他地车传输设备来进行信息传输。一般包括：



数字轨道电路 

漏泻电缆 

交叉轨道环线 

波导管 

无线

3、点连式系统



由于连续式的轨道电路信息量不够而需要增加应答器来辅助进行地车信息的传输。



该方式在日本、中国应用比较广泛，中国的具体特点是轨道电路的大面积使用，并且觉得效果还不错，并且形成了相应的CTCS规范。在CTCS1、2级均采用轨道电路ZPW2000进行地车信息的连续传输，CTCS3级后则采用GSM-R作为地车信息传输的媒介。

六、列控系统根据传输通道不同可分为？各自优缺点？

根据传输通道不同分为



点式列车运行自动控制系统 

连续式列车运行自动控制系统

1、点式列车运行自动控制系统,组成；地面应答器、轨旁电子单元（LEU）、车载设备

特点： 采用点式传输信息，用车载计算机进行信息处理，最后达到列车超速防护 的目的

优点:

采用无源、高信息量地面应答器，结构简单，安装灵活，可靠性高，价格明显低于连续式列车运行自动控制系统

2、连续式列车运行自动控制系统

适用于高速干线和高密度的地铁、轻轨；其技术基础为飞速发展的信息传输技术

七、简答 CBTC 定义 ？ 几种实现方式？各自特点？

1、CBTC系统

是速度-距离曲线（distance to go)控制，可以是固定闭塞、准移动闭塞、虚拟闭塞或移动闭塞，主要取决于移动授权MA的分辨率；能够双向、大容量地实现地车之间的信息传输。

2、三种实现方式:

交叉轨道环线； 波导管； 无线自由波

3、各自特点

八、地面应答器EUROBALISE组成及 工作原理？

1、组成: 与地面信号机设备相连

存放固定数据

地车传输采用FSK方式(移频键控)

2、工作原理

欧洲应答器EUROBALISE除了可在常规铁路线路上用作超速防护系统的地面应答器外，也常被用作列车定位的基本设备。列车准确定位成了一项关键技术。应答器（EUROBALISE）作为列车定位装置，由地面应答器向列车传送事前贮存的精确位置信息。为了准确定位，就必须大量采用EUROBALISE，在有的欧洲铁路线上，为了准确停车，甚至每3～5m设置一块EUROBALISE；也可以用EUROBALISE来进行定位校准，即在两个EUROBALISE之间用测速传感器实现定位，列车每驶过一次EUROBALISE，即进行一次定位校准，以期减小定位误差。

九、无线通信GSM-R与基于轨道电路的系统相比有什么优点？

GSM-R与基于轨道电路的系统相比有如下优点



在各种列车混跑的区间，由于轨道电路信息量的局限，无法向列车传递轨道电路长度信息，因此，由轨道电路限定的闭塞分区通常设计成固定长度，从而根据两列车相隔几个闭塞分区获得列车间的距离。而GSM-R的信息量大，足以传送前方列车的距离信息，可以构成随列车速度、线路参数改变的优化列车间隔。 在使用轨道电路时，闭塞分区的长度与该区段列车的最大运行速度有关。随着列车运行速度的提高或制动性能的改善，固定长度的闭塞分区限制了运输能力的进一步提高。对于无线控制系统来说，列车速度提高或制动性能的改善，对应的仅是程序参数的改变，系统发展、完善十分简单。

 无线列车运行自动控制系统由于无固定的闭塞分区长度，所以对于任何类型的列车都可以提高运行速度。

 GSM-R的应用可以进一步取消固定信号机及轨道电路，又可以节省大量的安装、维护费用。

十、UM71 电路载频布置？

十一、简答采用轨道电缆列车控制系统优缺点？

工作原理

 组成：地面控制中心、轨道传输电缆、车载设备

 地面控制中心根据地面存储的各种信息，结合联锁设备的信息实时计算列车的最大允许速度，通过轨道电缆传输给车载设备，实现速度控制  优点

 由于控制中心“管全局”，统一指挥在其管辖范围内的列车，对于一些交通繁忙的枢纽是非常有利的，在一旦发生行车误点或其他行车障碍时，可以迅速地将行车命令传送到列车。

 缺点

 一旦控制中心的设备故障即会引起全线交通瘫痪

轨道电缆作为该系统的唯一信息通道，为了抗牵引电流的干扰以及实现列车定位，轨道电缆每间隔一定距离做一交叉。

十二、简答测速方式的分类和基本原理

 目前存在着多种测速方式，根据速度信息的来源，可以把测速方式分成两大类

 一类是利用轮轴旋转信息的测速方法

 另一类是利用无线方式，直接检测列车的速度。轮轴旋转测速方式：

a)

测速电机方式：测速电机包括—个齿轮和两组带有永久磁铁的线圈。齿轮固定在机车轮轴上，随车轮转动。线圈固定在轴箱上。轮轴转动，带动齿轮切割磁力线，在线圈上产生感生电动势，其频率与列车速度（齿轮的转速）成正比。这样列车的速度信息就包含在感应电动势的频率特征里。经过频率一电压变化后，把列车实际运行的速度变换为电压值，通过测量电压的幅度得到速度值。

b)脉冲转速传感器方式：冲转速传感器安装在轮轴上，轮轴每转动一周，传感器输出一定数目的脉冲，这样脉冲的频率就与轮轴的转速成正比。输出脉冲经过隔离和整形后，直接输入到微处理器进行频率测量并换算成速度和走行距离。无线测速定位方式

 无线测速定位方式抛开轮轴旋转产生的速度信息，利用外加信号直接测量车体的速度和位置，因此又称为外部信号法。目前提出的有雷达测速方式和卫星定位方式等。由于这类方法不由轮轮旋转获得信息，因此能有效地避免车轮空转、滑行等产生的误差，但精度受到无线电波的传播特性等素的影响。这一类方法尽管目前正得到推广应用，预计在设备小型化、可靠性、适用性和价格等方面取得更大突破后，将逐渐取代传统方式而成为未来列车测速定位方式的主流。这一类方法包括

雷达测速方式：它是利用多普勒效应原理实现的。向移动体上发射一定频率的电磁波，反射波与人射波之间会产生频差，这个频差与移动体的速度成正比，这就是多普勒效应。在机车上安装雷达，它始终向轨面发射电磁波，由于机车和轨面之间有相对运动，因此在发射波和反射波之间产生频差，通过测量频差可以计算出机车的运行速度，并累计求出走行距离。GPS测速定位方式等：GPS测速定位的原理是：卫星连续地发送可跟踪的唯一编码序列，用户接收机调出卫星到接收天线的传播时间，乘上电波传播速度，可以算出卫星到用户的距离。若接收到4颗卫星的信号，即可实现3维定位（经度、纬度和高度），进而求出速度。GPS采用两类码型：C／A码又称明码，提供民用定位，其精度较差，定位精度大约在50米之内； P码为保密码，不对民用开放，它用于精度较高的测距，其三维空间定位精度优于10米。

十三、简答 惯性传感器原理？

惯性传感器

 陀螺(Gyroscopes): 其输出是沿输入轴方向正比于角速度的信号

 加速度计(Accelerometers): 其输出是沿输入轴方向正比于惯性加速度和重力加速度分量的合成信号

 每一个轴加速度计的输出为一正比于所有的加速度在其上分量之和的电压。

 利用惠斯顿电桥的原理，在加速时，作用力使得电桥不平衡，从而产生正比于加速度的电压。

十四、简答 城市轨道交通的发展方向：

    由轨道电路向基于通信的方向发展。

系统化。

通信信号一体化。

标准化和开放化。

十五、简答CTCS0—CTCS4级比较？

十六、简答CTCS2 与CTCS3原理与比较？

1、CTCS2

 CTCS2列控系统通过 ZPW2000轨道电路发送行车许可，列控车载设备根据轨道电路信息码，并结合应答器信息控制列车安全行车。 中国铁路列控系统CTCS2：



CTCS2列控系统主要用于200～250km/h客货混运客运专线,主要设备包括：车载ATP、列控中心、微机联锁、调度集中CTC、应答器、ZPW2000轨道电路，并已基本实现国产化。



CTCS2列控系统采用轨道电路加点式应答器作为信息传输手段，实现列车运行的安全控制。



经过改造的既有线也采用CTCS2列控系统，并在时速200公里提速线路上应用。

通过在时速300公里和200公里跨线列车上装备CTCS2和CTCS3车载系统，实现高速列车的跨线运行。

2、CTCS3  CTCS3系统采用GSM-R无线通信传输列控信息，主要由车载ATP、无线闭塞中心RBC、微机联锁、调度集中CTC、应答器、ZPW2000轨道电路构成，在引进消化吸收关键技术的基础上，通过系统集成创新，我们将建立符合中国国情路情的、世界一流水平的高速铁路CTCS3列控技术体系。

十七、简单 虚拟轨道电路？

 虚拟/逻辑闭塞(Virtual/Logical Block))：线路被划分为固定位置、某一长度的闭塞分区，在一个原固定闭塞分区可以被分为几个虚拟分区，列车间隔为若干闭塞分区，而与列车在分区内的实际位置无关，列车位置的分辨率也为一个虚拟分区（一般为几十米），制动的起点可以延伸，但终点总是某一虚拟分区的边界，对列车的控制一般采用一次抛物线制动曲线的方式，要求运行间隔越短，分区数也越多，但设备基本不增加。

十八、轨道交通信号系统的发展方向？

 系统化。向集调度指挥、运行控制及自动驾驶为一体的功能完善、层次分明的综合自动化系统方向发展。



网络化。地面局域网、广域网及车地间的无线通信网将控制中心、车站及列车连成一个有机整体。



信息化。网络化使各类信息上通下达，准确获得各类实时信息，在保证安全、高效运营的同时，大大提高维护、旅客服务水平智能化。



智能化。智能化使调度指挥系统根据运输实时情况，借助先进技术及时自动调整，实现列车的无人驾驶。

标准化和开放化。

十九、GPS原理及组成？

 共有24颗卫星绕着地球转，它们全天候地昼夜发送高精度的、连续的、实时的定位和定时信息。提供给用户三维坐标、三维速度分量和精确定时。 GPS系统由三部分组成：

 空间部分  控制部分  用户部分

地面支撑系统：1个主控站，3个注入站，5个监测站。

二十、故障-安全包括？

失效：失效是导致错误的主要原因

 系统或系统的部件不能在规定的限制内完成所需的功能；  一个功能单元执行所要求功能的能力的终结；  程序操作偏离了程序需求；

故障：由于错误造成系统部件或程序或系统丧失必要的功能。

按时间间隔分：永久性故障、瞬时性故障；

按值分为：确定值故障、非确定值故障；

按故障影响的范围分：局部故障、分布式故障。错误：指系统陷入不正常或执行非正常操作。失误：人为的失败或错误。

危害：有可能给人类或财产带来不良影响的事件。

风险：用来表示危及安全性的事件发生频度以及事件危害程度。容错：指一个系统发生故障后能提供需求的功能的存活属性。

二十一、对铁路信号 故障-安全的理解？

1、故障-安全最初源于铁路信号领域；

铁路信号故障-安全技术随铁路控制系统的不断进步而发展起来；  最初：系统故障时把信号显示变为让列车停止的红灯为安全侧；



现在：故障-安全的实现是以非对称错误特性的信号继电器和闭路原则为基础，实现信号设备的整体性的故障-安全；

 随着可靠性理论的发展，将揭示出故障-安全应是一个具有概率特性的概念；  信号设备的故障-安全特性是建立在设备的可靠性基础上。铁路信号安全技术的系统化

 设备失效时使能量减少到最小。如信号继电器和道口拦木；



设备故障时维持现状为安全侧。如道岔控制系统；



联锁法。使误操作或误判断不致造成危及行车安全的后果； 

安全侧分配法。

 危险侧故障率最小化技术：在某些情况下，采取安全措施达不到故障-安全的要求，但可以使发生危险侧故障的概率降低。如电源双断法、电源隔离法、时间联锁法等。

防错办技术：即使发生人为错误操作，仍使系统处于安全侧的技术。

 故障弱化技术： 当设备或系统的局部发生故障时，设备或系统的某些功能有所减弱，但在整体上仍能使设备或系统持续执行一定功能的技术。如维持最低功能法、灯光显示转移法、迂回进路法、引导信号法、故障解锁法。

储备：热备和冷备。

 故障检测和诊断：故障定位；故障查找； 

故障恢复 

多重化技术



安全余裕技术：参数余裕、时间余裕

二十二、信号设备计算机化的特点

1、从使用的器件来看：现有的信号设备是由具有非对称性错误特性且故障模式可知的器件作为基本故障-安全单元；计算机化信号设备是由具有对称性错误特性的集成芯片组成；

2、从使用的技术来看：现有设备是靠信号继电器的结构设计和继电器电路的合理设计确保故障-安全；计算机化的信号设备是依靠可靠性理论和容错技术，通过对软件和硬件的避错和容错设计；

3、从设备的功能来看：现有信号设备功能少，基本任务是保证行车安全，故障查找困难；计算机化的信号设备功能多，速度快，智能化程度高，故障诊断和检测功能强；

4、从设备的抗干扰能力看

二十三、故障-安全技术分类

1、多重化技术：处理器级、总线同步方式、在输入/输出级、在装置接口间、在系统级采用的多重化技术

2、高可靠技术

3、故障检测技术

4、电路构成技术

二十四、安全性与可靠性的定义

1、安全性：指的是系统在运行过程中无论发生什么变故都不会产生可能造成人民生命财产损失的危险因素。

在系统设计时，保证在任何部分发生故障及系统处于任何可能的外界环境中时系统的输出均处于安全状态（安全侧）。如列车运行自动控制系统车载设备的任何故障，应使列车停车，不应使列车继续运行，这就是信号备要求的故障-安全的一般概念。

2、可靠性的定义为：系统或设备（器件、产品）在规定的时间和规定的条件下完成规定功能的能力。

二十五、避错技术 与容错技术

避错技术： 采用正确的设计和质量控制方法尽量避免把故障引进系统，试图构造一个不包含故障和错误的“完善”系统的技术手段。

容错技术：采用外加资源的冗余技术使系统在出现某些硬件故障或软件错误时，仍能正确执行规定的程序或实现规定的功能。实现容错技术

1.硬件冗余 2.时间冗余

消耗时间资源达到容错目的。

3.信息冗余

增加信息的多余度提高可靠性。如编码纠错。

4.软件冗余

无错误软件设计，容错软件。5.各种冗余技术综合

二十六、欧洲信号安全标准

 EN－50126铁路应用：可靠性、可用性、可维护性和安全性（RAMS）规范和说明； 

EN－50129 铁路应用： 信号领域的安全相关电子系统； 

EN－50128 铁路应用： 铁路控制和防护系统的软件； 

EN－50159.1铁路应用：通信、信号和处理系统。

二十七、各种闭塞比较？

二十八、GPS的误差

主要误差来源于3个方面：

（1）空间飞行器部分：卫星星历误差，卫星时钟偏差；

（2）信号传播部分：电波信号的电离层传播延迟，对流层传播延迟和多路效应；（3）用户系统部分：用户接收机测量误差，用户计算误差。

第二篇：基于通讯的列车控制

基于通讯的列车控制(CBTC)系统的发展

作者：李毓璋 来源：www.xiexiebang.com －－ IEEE 6.www.xiexiebang.com －－ IEEE 7.www.xiexiebang.com －－ Transportation Systems Design

第三篇：电力系统及其自动化实验报告-列车控制

电力系统及其自动化实验

电力系统及其自动化实验报告5

一、实验目的

通过参观冯教授的实验室，了解列车运行的时序与牵引传动的原理及其仿真平台系统的组成，对牵引传动系统形成整体认识。

二、实验内容

1.列车运行与牵引传动分布式综合仿真平台系统的组成

列车运行与牵引传动分布式综合仿真平台如图1所示，以“列车运行”与“牵引传动”为核心，基于HLA技术创建的分布式仿真平台，包含总控台、牵引供电系统、地面信号系统、列车运行三维视景、故障诊断、司控台、车载DMI、车载MMI、中央控制单元(CCU)、车载ATP、车载ATO、牵引传动系统、制动系统等子系统。

图1系统的组成

2.HLA技术的认识与各子系统的介绍

HLA（高层体系结构，High Level Architecture）是由美国国防部提出的新型分布式仿真框架。通过提供通用的、相对独立的运行支撑框架（RTI，Run Time Infrastructure），将应用层与其底层支撑环境功能分离，隐蔽各自的实现细节。使用户不需要关注底层通信的细节，只专注于专业方面的应用开发。

电力系统及其自动化实验

图2HLA平台

1)系统数据流图

系统各子节点之间的数据交互如图3所示，总控台负责发送仿真控制指令、管理系统时间推进、监控子系统的仿真运行状态，司控台、车载DMI、车载MMI、中央控制单元（CCU）、车载ATP、车载ATO、牵引传动系统和制动系统等作为车载运行子系统，与牵引供电系统及地面信号系统进行交互。

图3 2)总控台

总控台软件如图4所示，主要负责列车运行综合仿真平台的仿真过程控制，发送仿真同步并开始、仿真结束等指令，监控各个子系统与RTI的连接状态，并在仿真运行过程中向各个子系统发送仿真系统时间校对信号。

电力系统及其自动化实验

图4总控台

3)车载CCU 车载CCU(中央控制单元)如图5所示，负责整车级逻辑控制、牵引/制动力分配，状态数据/故障数据的采集处理和记录等工作，是高速列车的中枢神经。因而，针对CCU的功能细致分析，研究CCU的工作机制，数据/指令接口，设计相应的仿真模块，在对列车开展实验室环境下的仿真研究中有着重要意义。

车载CCU接收司机操纵指令（或ATO指令）、ATP指令，通过逻辑控制进行对列车牵引和制动指令的分配，保证列车的安全运行。

图5车载CCU

电力系统及其自动化实验

图6车载CCU逻辑控制部分仿真图

CCU诊断单元主要包括故障数据采集和分析模块、故障警报模块、故障记录模块以及故障处理措施模块。通过接收外部监测的信息，该单元能够实现故障的实时分析、预警，提供解决方案，是列车故障诊断系统中不可或缺的重要部分。

4)司控台

高速动车组司机控制台如图7所示，是司机室的重要组成部分，是用于人工驾驶时的列车操纵器。司机通过点击相应按钮与改变相关手柄级位，向综合仿真系统的其他子部（如CCU）发送驾驶指令。

图7司控台

电力系统及其自动化实验

5)制动系统

制动系统仿真软件模拟动车组的各级制动效果，并提供与综合仿真平台其他子系统额信息和指令交互接口。

制动系统接收司控台制动手柄级位或ATP/ATO装置发出的制动指令，通过制动控制计算，与牵引传动系统交互再生制动指令和反馈信息，确定列车各项制动参数。

6)牵引供电系统

牵引供电系统分别与综合仿真平台中的总控台、传动系统与车线耦合解算三大子系统产生数据交互。总控台向本模块发布仿真启动、暂停与终止指令；传动系统与车线耦合解算模块向本模块发布线路中运行列车的车型、车次、需求功率、位置、时间与速度；本模块综合以上信息对列车供电电压与实际发挥功率进行解算，并反馈给传动系统子模块。

图8牵引供电系统

7)牵引传动系统

在分布式仿真系统中，牵引传动系统在牵引工况时实现从受电弓获得电能，最后转化为牵引电机的机械能；再生制动工况时，实现牵引电机机械能转换为电能，经牵引变流器变换，输出电能质量合格的电能，回馈牵引供电网。

电力系统及其自动化实验

图9牵引传动系统

8)地面信号系统

地面设备主要功能是为列车的安全行驶提供数据支持和调度运行指令。车站列控中心负责控制轨道电路编码、信号机显示、有源应答器报文的存储和调用以及相邻车站列控中心之间的安全信息传输等。车站联锁根据列车进路信息，控制信号机、道岔等站内信号设备，使之具有一定的制约关系，确保列车在站内的行车安全。轨道电路负责检查列车是否完全进入轨道区段以及区段的空闲/占用情况，并不间断向列车传输前方空闲闭塞分区数量等信息。应答器向列车发送前方线路参数、限速及定位等数据。

9)车载ATP 车载ATP，即自动列车防护。主要接收来自地面信号系统的轨道电路信息、应答器信息。车载ATP根据地面应答器发送的信息实时绘制出前方两个应答器范围内的紧急制动曲线，最大常用制动曲线，和报警曲线。车载ATP将从列车解算模块接收到的车速信息与列车的防护曲线进行比较，如果列车速度超过W曲线，列车会发出警告，提示司机注意车速；若列车速度超过SBI曲线，会触发列车最大常用制动；若列车速度超过EBI曲线，则会触发列车紧急制动，迫使列车制动停车。

10)车载DMI、MMI 司机控制台人机交互界面(DMI)如图10(左一)，是列车在运行过程中司机实时监视列车运行各项指标的重要接口。司机根据DMI所显示的各项机车参数，并结合实际情况，向正在运行中的列车下达各项控制指令。

电力系统及其自动化实验

列车人机交互界面(MMI)如图10(右一，右二)，是司机监视和控制列车空调、车门等各种部件状态的重要接口，司机可以实时获取列车当前网压、网流、列车工况等信息。

图10车载DMI、MMI

11)三维视景及其驱动程序

三维视景可实现列车实时运行环境的模拟，给司机以真实驾驶体验，是列车运行模拟系统不可或缺的重要组成部分。三维视景主要负责接收来自列车解算模块的列车位置和速度信息，以动态的视景形式展现出来。

视景驱动程序的功能可以分为三个部分，第一部分的作用是驱动程序接收HLA平台的计算结果，如列车速度、列车位置等信息，第二部分的作用是处理从HLA平台接收到的数据，第三部分的作用是将处理后的数据通过UDP网络通信的方式发送给视景，驱动视景往前推进。

3.高速动车组故障诊断系统简介

高速动车组诊断是指对现实情况与理想情况偏差的判定。高速动车组诊断过程图11所示：

图11牵引传动系统

故障诊断系统主要包含： 1)诊断事件

当发生故障时，引发一个诊断事件。诊断事件从故障产生原因来看，可分为如下三类：技术缺陷,操作失误,操作记录。

2)诊断文件系统

诊断文件系统是记录高速动车组故障信息及故障处理方案的知识管理系统，电力系统及其自动化实验

借助于该系统可以实现高速动车组的诊断数据评估和输出目标定位。

三、心得体会

通过这次参观学习实验，对列车运行与牵引传动系统有了一个整体认识。王青云老师的细心讲解，我获益匪浅。

首先，通过对整个系统的了解，我知道该仿真平台是基于HLA技术创建的分布式仿真平台，包含总控台、牵引供电系统、地面信号系统、列车运行三维视景、故障诊断、司控台、车载DMI、车载MMI、中央控制单元(CCU)、车载ATP、车载ATO、牵引传动系统、制动系统等子系统。虽然对里面的具体实现还是不太明白，但已经建立了一个完整的列车牵引传动系统概念模型。同时，老师的耐心讲解在很大程度上让我了解到系统的作用，解决了我的一些认识误差，如牵引系统与传动系统的区别等。

最后，在实验平台的接触中，我看到了仿真运行的各种有趣之处。王老师给我们运行了程序，我觉得像在玩游戏似的，在看的同时我会想这究竟是怎么做到的，让我产生对这仿真的兴趣，在以后的学习中会更多地思考要怎么样才能发现问题、解决问题，激发了我学习的热情。

在此，非常感谢老师提供我们这样的机会，将理论知识与实际系统的认识相结合，开拓了我们的视野，这让我们在以后的学习中能够更加注重理论联系实际，让我们的思路更加开阔，让我们对所学知识有全面的掌握。

第四篇：列车运行控制综述报告

《列车运行控制系统》课程设计

学

院 ：交通运输学院

指导老师 ：张喜

姓

名 ：张建磊

学

号 ：12251202

班

级 ：运输1208

列车运行控制系统技术方案设想

磁悬浮列车运行控制系统技术方案设想

摘要：高速磁悬浮列车作为一种新型交通工具，具有快捷、安全、舒适、无磨擦、低噪声、低能耗易维护、无污染 等优点.高速磁悬浮运行控制系统就如同人的大脑，负责安排整个交通系统安全可靠有效的运转，使磁悬浮列车的特点充分展现出来.目前，仅日德对高速磁悬浮运行控制系统的研究 技术比较成熟，分别建立了山梨试验线(Y am anashi)和埃姆斯兰特(Enslard)(简称T V E)试验线，并取得了试验成功.在国内，随着上海磁悬浮试验线的建立，对高速磁悬浮 O CS 的研究则刚刚起步。本文仅对列车运行控制系统的设计方面进行简单的研究。

关键词：磁悬浮列车、列车运行控制、速度防护、车地传输技术、测速定位技术

1.磁悬浮列车的特点

由于磁悬浮列车具有快速、低耗、环保、安全等优点，因此前景十分广阔。常导磁悬浮列车可达400至500公里/小时，超导磁悬浮列车可达500至600公里/小时。它的高速度使其在1000至1500公里之间的旅行距离中比乘坐飞机更优越。由于没有轮子、无摩擦等因素，它比最先进的高速火车省电30%。在500公里/小时速度下，每座位/公里的能耗仅为飞机的1/3至1/2，比汽车也少耗能30%。因无轮轨接触，震动小、舒适性好，对车辆和路轨的维修费用也大大减少。磁悬浮列车在运行时不与轨道发生摩擦，发出的噪音很低。它的磁场强度非常低，与地球磁场相当，远低于家用电器。由于采用电力驱动，避免了烧煤烧油给沿途带来的污染。磁悬浮列车一般以4.5米以上的高架通过平地或翻越山丘，从而避免了开山挖沟对生态环境造成的破坏。磁悬浮列车在路轨上运行，按飞机的防火标准实行配置。它的车厢下端像伸出了两排弯曲的胳膊，将路轨紧紧搂住，绝对不可能出轨。列车运行的动力来自固定在路轨两侧的电磁流，同一区域内的电磁流强度相同，不可能出现几辆列车速度不同或相向而动的现象，从而排除了列车追尾或相撞的可能。

磁悬浮列车虽然具有这么多的好处，但到为止，世界上只有上海浦东磁悬浮铁路真正投入商业运营。尽管日本和德国已经有了实验路线，尽管2005年上海浦东机场到市区30公里长的线路将投入正式运营，但磁悬浮列车还是不能普及到日常生活中来。由于磁悬浮系统必须辅之以电磁力完成悬浮、导向和驱动，因此在断电情况下列车的安全就不能不是一个要考虑的问题。此外，在高速状态下运行时，列车的稳定性和可靠性也需要长期的实际检验。还有，则是建造时的技术难题。由于列车在运行时需要以特定高度悬浮，因此对线路的平整度、路基下沉量等的要求都很高。而且，如何避免强磁场对人体及环境的影响也一定要考虑到。

基于磁悬浮列车的特点，磁浮列车运行控制系统的基本功能应该包括：操作与显示、自动操纵列车、驾驶序列控制、列车防护、进路防护、道彷防护、列车安全定位、速度曲线监控和牵引安全切断等功能。以德国为例，德国的高速磁浮列车系统可分为线路、牵引、车辆和运行控制四大系统。运行控制系统采用了3层结构：位于控制中心的中央运行控制系统；位于牵引变电站和轨道旁的分区运行控制系统；位于列车的车载运行控制系统。这3个系统之间的连接和数据传输是通过一个通信网络系统实现的，包括地面的光纤网，地面和列车之间的无线通

列车运行控制系统技术方案设想

信系统。

2.磁悬浮列车运行控制系统及速度防护方式

2.1列车运行控制系统的类型

CTCS是(Chinese Train Control System)的英文缩写，中文意为中国列车运行控制系统。CTCS系统有两个子系统，即车载子系统和地面子系统。CTCS 列控系统是为了保证列车安全运行，并以分级形式满足不同线路运输需求的列车运行控制系统。CTCS 系统包括地面设备和车载设备，根据系统配置按功能划分为以下5 级：

1、CTCS—0 级为既有线的现状，由通用机车信号和运行监控记录装置构成。

2、CTCS—1 级由主体机车信号+安全型运行监控记录装置组成，面向160 km/h以下的区段，在既有设备基础上强化改造，达到机车信号主体化要求，增加点式设备，实现列车运行安全监控功能。

3、CTCS—2 级是基于轨道传输信息的列车运行控制系统，CTCS—2 级面向提速干线和高速新线，采用车—地一体化计,CTCS—2 级适用于各种限速区段，地面可不设通过信号机，机车乘务员凭车载信号行车。

4、CTCS—3 级是基于无线传输信息并采用轨道电路等方式检查列车占用的列车运行控制系统；CTCS—3 级面向提速干线、高速新线或特殊线路，基于无线通信的固定闭塞或虚拟自动闭塞，CTCS—3级适用于各种限速区段，地面可不设通过信号机，机车乘务员凭车载信号行车。

5、CTCS—4 级是基于无线传输信息的列车运行控制系统，CTCS—4 级面向高速新线或特殊线路，基于无线通信传输平台，可实现虚拟闭塞或移动闭塞，CTCS—4 级由RBC 和车载验证系统共同完成列车定位和列车完整性检查，CTCS—4 级地面不设通过信号机，机车乘务员凭车载信号行车。中国新建200 km/h～250 km/h，客运专线采用CTCS—2 级列控系统，300 km/h～350 km/h。2.2列车运行控制系统的速度防护方式

列控系统按照系统控制模式分成速度码阶梯控制方式和速度-距离模式曲线控制方式。

（1）速度码阶梯控制方式

速度码阶梯控制方式，在一个闭塞分区内只控制一个速度等级。在一个闭塞分区中只按照一种速度判断列车是否超速。阶梯控制方式又可分为：出口检查方式（滞后式控制）；入口检查方式（提前式控制）

出口检查方式要求司机在闭塞分区内将列车运行降低到目标速度，ATP车载设备在闭塞分区出口检查列车运行。如果司机按照允许速度操纵列车，ATP设备不干预司机正常操作，当司机违章操作或列车运行超过允许速度时，列控设备将自动实施制动。在每个闭塞区段的速度含义中存在允许速度/目标速度的意义，本区段的允许速度为该区段的入口速度，本区段的出口速度就是下个闭塞分区的允许速度，这种控制模式属于滞后控制，列车制动后需要走行一段距离才能减速（或停车），因此，在禁止信号后方需要设置一段防护区段用着过走防护。法国TVM300就采用这种控制方式。

列车运行控制系统技术方案设想

入口检查方式就是列车在闭塞分区入口处接收到允许速度后立即依此速度进行检查，没有目标速度指示，一旦列车速度超过允许速度，则列控设备自动实施制动使列车运行降低到目标速度以下。入口检查方式中本区段的入口速度就是本区段的允许速度。日本新干线ATC就用这种方式。在该种控制方式下，需要在列车停车前设置一个地面环线或应答器设备，用于防止列车冒进信号，该点式设备的布置要求列车以30km/h的速度紧急停车后能在危险点停车。这种控制方式较滞后式控制方式间隔能力将提高不少。

速度码阶梯控制方式的系统主要优点是简单，需要地车传输的信息量小，不需要知道列车的准确位置，只需要知道列车占用哪个区段即可。但是缺点也是明显的，铁路运输系统的行车能力受到了限制。

（2）速度-距离模式曲线控制方式 为了缩短列车间的间隔距离，采用速度－距离模式曲线方式实现列车间的安全速度和间隔控制。速度-距离模式曲线控制是根据目标速度、线路参数、列车参数、制动性能等确定的反映列车允许速度与目标距离间关系的曲线，速度－距离模式曲线反映了列车在各点允许运行的速度值。列控系统根据速度距离模式曲线实时给出列车当前的允许速度，当列车超过当前允许速度时，设备自动实施常用制动或紧急制动，保证列车能在停车地点前停车。因此，采用这种控制方式的列控系统不需要设置安全防护区段。在这样的控制系统中又分成以下两种方式： 分段速度-距离模式曲线控制；一次速度-距离模式曲线控制

分段速度控制模式是将轨道区段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其划分成若干固定区段。一旦这种划分完成，每一列车无论其制动性能如何，其与前行列车的最小追踪距离只与其运行速度、区段划分有关，这对于制动性能好的列车其线路通过能力将受到影响，TVM430就采用这种控制方式。

分段速度控制模式列车最大安全制动距离为：Ｓ＝（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４）

（１－１）

其中：

Ｓ ——列车最大安全制动距离

Ｓ１——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——列车制动距离 Ｓ４——过走防护距离

ｎ ——列车从最高速度停车制动所需分区数；

速度-距离模式曲线控制的制动模式是根据目标距离、目标速度的方式确定的速度－距离模式曲线，该方式不设定每个闭塞分区速度等级，采用一次制动。以前方列车占用闭塞分区入口为目标点，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。该方式能减少闭塞分区长度对列车运行间隔时分的影响。一次连续速度－距离模式曲线方式更适于高中速混跑的线路。

一次连续速度控制模式列车最大安全制动距离为：Ｓ＝ Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４

（１－２）

Ｓ ——列车最大安全制动距离

Ｓ１——车载设备接收地面列控信号反映时间距离

列车运行控制系统技术方案设想

Ｓ２——列车制动响应时间距离 Ｓ３——列车制动距离 Ｓ４——过走防护距离

ｎ ——列车从最高速度停车制动所需分区数；

式（１－２）中，Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４与式（１－１）基本相同，在计算一次连续速度模式最大安全制动中由于为一次制动，因此在制动过程中它们只考虑一次。而在分段模式中由于在整个制动过程中要多次制动、缓解，这三个参数要考虑ｎ次。另外，连续速度控制模式列车最大安全制动距离Ｓ３采用的是每一列车的实际最大安全制动距离，列车制动性能好的列车Ｓ３的数值小，性能差则Ｓ３的数值就大。因此，在连续速度控制模式中，列车的运行间隔距离，各尽其能，有助于提高运行效率。同时其所具有的一次性制动的性能也与列车实际制动方式相吻合。一次连续速度距离模式是各国铁路尤其是高速铁路列车运行控制系统的发展主流。

2.3磁悬浮列车运行控制系统选择

磁悬浮列车速度快，制动性强，整体性能好，对列车运行控制系统要求很高，属于CTCS4级列车运行控制系统。在速度防护方式上，采用速度—距离模式曲线控制方式。

3磁悬浮列车运行控制系统的关键技术与设备

3.1列车运行控制系统的车地传输技术

地面信息传递到车上的方式目前有两大类，一类是点式传递方式，另一类是连续式传递信息方式。点式传输方式常用的有查询应答器和点式感应环线；连续式传输方式常用的有轨道电路、轨道电缆以及无线传输等方式。

1.点式传递方式

点式传递方式是在地面某些固定点，如闭塞分区分界点处，从地面向车上传递信息。点式传递方式常采用查询/应答器来实现或点式环线两种方法。其中查询/应答器应用较为广泛。

2.连续式信息传输方式 2.1 轨道电路

轨道电路是信号的关键基础设备之一，借助它可以监督列车在线路上的运行情况，并利用它可以连续传递与行车有关的各种信息，是一种传统的地－车信息传输方式。在列车运行控制系统中应用较广泛。法国、日本列车运行控制系统都采用轨道电路来传递行车信息。

2.2 轨道电缆

德国LZB系统采用轨道电缆实现列车地面信息的双向传输。LZB系统由地面控制中心、轨道传输电缆、车载设备3部分组成。地面控制中心根据地面存储的各种信息，结合联锁设备的信息实时计算列车的最大允许速度，通过轨道电缆传输给车载设备，实现列车速度的控制。

2.3 无线移动通信

基于GSM phase2+标准的GSM-R技术，是国际铁路联盟（UIC）和欧洲电信标准化协会（ETSI）为欧洲新一代铁路通信设计的无线移动通信系统。UIC通过欧洲综合铁路无线增强网络（EIRENE）对各种数字移动通信系统进行了较，列车运行控制系统技术方案设想

最后决定GSM-R为新一代欧洲铁路无线移动通信基本制式。欧洲列车运行控系统ETCS 2级及ETCS 3级技术标准明确确定利用GSM-R无线系统进行列控信息车-地双向传输。

3.2列车运行控制系统的测速定位技术

列车自动控制ATC系统的一般原理是，检测列车的位置、速度等信息，并将这些信息汇集到控制中心；控制中心根据线路上列车流的情况，生成对车流中各个列车和地面设备的控制命令；地面设备接受到控制命令后实现动作；列车根据控制命令，结合自身列车的位置信息、速度信息及线路情况、列车状况等信息，对列车各种设备实施具体的控制。目前，列车自动控制ATC系统存在多种列车定位、测速技术方法。

一、脉冲转速传感器方式（里程计）

脉冲转速传感器安装在轮轴上，轮轴每转动一周，传感器输出一定数目的脉冲，这样脉冲的频率就与轮轴的转速成正比。输出脉冲经过隔离和整形后，直接输入到微处理器进行频率测量并换算成速度和走行距离。

二、无线测速方式

无线测速定位方式抛开轮轴旋转产生的速度信息，利用外加信号直接测量车体的速度和位置，因此又称为外部信号法。目前提出的有雷达测速方式和卫星定位方式等。由于这类方法不由轮旋转获得信息，因此能有效地避免车轮空转、滑行等产生的误差，但精度受到无线电波的传播特性等素的影响。这一类方法包括雷达测速方式、GPS测速定位方式等。

三、交叉感应回线(LOOP)定位

在轨道铺设的感应电缆，通过车载感应线圈和感应电缆的电磁偶合完成信号和数据的传输，地面控制中心系统通过轨道电缆与车载列控设备联系，可以实现 列车的闭环控制。通常采用的方法是将轨间电缆每隔一定距离作一次交叉。而利 用这一交叉回线列车可以知道自己的位置。

四、轨道电路绝缘节定位方法

前面所述的脉冲转速传感器方法可以获得列车位置信息，但是由于列车的车 轮空转、滑行等因素，不可避免的会产生累积误差，因此，一般列车自动控制ATC系统采用地面固定安放的设备来对累积误差进行校正，这些地面固定安放的设备称为地面绝对信标，可以作为地面绝对信标的定位方法包括：轨道电路定位，计轴器定位，信标定位，查询一应答器定位

3.3磁悬浮列车运行控制系统的关键技术与设备

针对于磁悬浮列车的各个特点，车地信息传输选择GSM-R连续式无线移动信息传输技术。定位测速由无线测速定位方式来完成。

第五篇：孙期传文言文翻译

孙期，字仲彧，东汉末年济阴成武人。孙期少年时就研习《京氏易》及《古文尚书》，是一位博学的名士。下面小编为大家搜索整理了孙期传文言文翻译，希望对大家有所帮助。

原文：

孙期字仲彧，济阴成武人也。少为诸生，勤习典籍。家贫，事母至孝，牧豕于大泽中，以奉养焉。远人从其学者，皆执经垄畔以追之。里落化其仁让。黄巾贼起，过期里陌，相约不犯孙先生舍。郡举方正，遣吏赍羊酒请期，期驱豕入草不顾。司徒黄琬特辟，不行，终于家。

译文：

孙期，字仲彧，济水之南成武人。少年时为读书人，勤奋学习典籍。家贫，服侍母亲非常孝顺，在大沼泽中养猪，来奉养他的母亲。远方的学人跟他学经义的，都在田野中拿着经文追着他请教。附近的村落都被他的仁爱、谦让所感化。黄巾之乱，贼子蜂起，（到处侵扰地方，但为孙先生道德所感化，）相互之间商定到哪个地方去，都相约不犯孙先生家。郡太守以孙为人方正举荐他做官，派遣小官送来羊酒，请他定时间出发，孙期（却）驱赶着猪进入草丛，头也不回。司徒黄琬（知道孙品行道德学问很高），特地征辟他出山为官，（他却）不出门应辟，（最后）死在家中。

故事

孙期生性至厚，虽家境贫寒，但对老人奉养无微不至，在他的影响下，四乡形成好学、仁让、至孝的风气。黄巾起义军经过孙期的家乡，曾约定“不准侵扰孙先生宅舍”。孙期与申屠蟠齐名，而论孝行却远在申屠蟠之上，故人称孙孝子。今孙寺村就是孙期的故里。