列车运行状态信息系统

2024-06-16

列车运行状态信息系统（共6篇）

篇1：列车运行状态信息系统

**省电力公司

变电站设备运行状态信息管理系统

项目实施内容及方案

一、目的和意义

目前，在变电所内除保护装置及测控装置的信息通过调度的SCADA系统采集上传外，还有大量的设备运行状态信息未能采集利用，如直流系统运行状况、蓄电池容量状况、消弧线圈补偿状况、小电流接地装置动作情况等，这些设备的运行状态监控人员掌握不到，对这些设备运行状况好坏情况的掌握主要还是依靠运行人员定期到变电所现场进行检查、检测，对无人值班变电所设备的监控，既不能做到实时监控，又要花费大量的人力物力到现场检查。

随着科学技术的不断发展，电力系统内各类电网在线监测设备及电气设备的在线监测设备越来越多，变电所内各种智能型监视、智能型检测设备不断增多，如SF6气体检测装置、油色普在线检测装置、高压设备绝缘监测装置、开关柜发热状况检测装置、避雷器泄漏检测装置、电能质量在线检测装置、母线电压检测装置、电量采集系统等，这些设备已在电力系统中普遍得到了应用，而各系统在数据的采集、上传、数据的存储、数据的应用、信息的发布等缺乏一个统一的平台，信息的采集各自独立，信息管理分散，信息利用率低，不能充分发挥监测装置的作用，不能为设备运行监视提供有力的技术手段，不能为技术管理提供应有的数据支撑。

随着变电所无人值班工作的全面开展，还有许多辅助设备也实现了远程监控功能，如环境温度监控系统、变电所门禁系统等等，如单独为各系统都配置通道、配置服务器等，既浪费了大量的物力资源，又不利于运行管理。因此，对这类简单的小型管理系统也有必要考虑集中管理。

但目前的状况是，各智能型监视、检测设备的运行各自为政，设备通道、服务器单独配置，网络通道及计算机资源设备运行管理的系统无统一的运行管理单位，造成资源的大量浪费，管理比较混乱，运行效率不能充分发挥。

为此，针对电力系统中许多在线监测设备分散管理的状态、某些智能型设备信息采集不全、设备的监测数据不能得到充分利用的现状。如将如此众多的设备能够方便地接入一个统一的数据采集设备，并将所采集数据信息送入开放实时数据库，使设备运行状态信息能及时得到集中分析处理，该系统将成为整个电力系统的设备运行状态信息管理系统的一个重要组成部分，反过来又能促进智能型设备的推广应用。

二、项目小组及人员分工

三、项目实施时间安排：

本项目实施主要分为以下几个阶段。

第一阶段：由局方负责，厂方协助，提供详细的站点名称、需接入设备的型号及规格、数量、通讯接口、通讯协议，以及提供服务器及相关信息、网络物理连接正常和相关设备的IP地址等等信息。预计安排时间2008年7月24日和7月25日。

第二阶段：由厂方方负责，局方协助现场勘查。主要包括工况采集器、智能蓄电池组监测系统、放电模块、放电空开等设备的具体安装位置，以及现场如何布线等。预计安排时间2008年7月28日、29日、30日。

第三阶段：由局方协助向各设备厂家联系，提供各接入系统的智能设备的通讯协议，并将协议提供厂方。预计安排时间2008年7月30日、31日。

第四阶段：由厂方负责根据现场调查结果，编写现场的施工方案、设备安装图纸和相关软件开发、通讯协议进行调试，以及安排相关硬件设备的采购和生产。预计安排时间2008年8月1日至30日。

第五阶段：由局方负责，厂方协助，现场施工，包括布线、硬件设备安装、调试，以及网络调试等。每一个站点预计工作时间为7个工作日，根据站点的多少决定施工时间。

第六阶段：由厂方负责，局方协助，现场软件安装调试。预计工作时间6个工作日。

第七个阶段：系统试运行阶段，同时准备个相关验收文档和使用手册等。预计安排时间2008年**月。

第八阶段：由局方负责，厂方协助，对项目进行验收。

四、项目相关负责人

篇2：列车运行状态信息系统

列车运行控制系统(简称列控)是铁路运输极重要的环节。随着对铁路运输要求的提高,如何改进列车控制系统,实现列车安全、快速、高效的运行是目前的主要问题。随着计算机技术、通信技术、微电子技术和控制技术的飞速发展使得无线通信传递车地大容量信息成为可能。

传统的列车运行控制系统是利用地面发送设备向运行中的列车传送各种信息，使司机了解地面线路状态并控制列车速度的设备，用以保证行车安全，同时也能适度提高行车效率。它是一种功能单

一、控制分散、通信信号相对独立的传统技术。它包括机车信号、自动停车装置以及列车速度监督和控制等。依据不同的要求安装不同的设备。机车信号和自动停车装置都可单独使用，也可以同时安装。

新一代铁路信号设备是由列车调度控制系统及列车运行控制系统两大部分组成的。从技术发展的趋势看是向着数字化、网络化、自动化与智能化的方向发展。它是列车运营的大脑神经系统，直接关系保证着行车安全、提高运输效率、节省能源、改善员工劳动条件。发展中的列控系统将成为一个集列车运行控制、行车调度指挥、信息管理和设备监测为一体的综合业务管理的自动化系统。列车运行控制系统的内容是随着技术发展而提高的，从初级阶段的机车信号与自动停车装置，发展到列车速度监督系统与列车自动操纵系统。

随着列车速度的不断提高,随着计算机、通信和控制的等前沿科学技术发展，为通信信号一体化提供了理论和技术基础。尤其，其所依托的新技术，如网络技术与通信技术的技术标准与国外是一致的，可属于技术上借鉴。近年来,欧洲铁路公司在欧盟委员会和国际铁路联盟的推动下,为信号系统的互联和兼容问题制定了相关的技术标准,其中包括欧洲列车运行控制系统———ETCS标准。在世界各国经验的基础上，从2002年开始，结合我国国情、路情，已制定了统一的中国列车运行控制系统为ChineseTrainControlSystem的缩写——CTCS（暂行）技术标准。随后，还做了相关技术标准的修订工作,2007年颁布了《客运专线CTCS—2级列控系统配置及运用技术原则(暂行)》文件,明确规定了CTCS—2级列控系统运用技术原则,对CTCS—3级列控系统提出了技术要求。

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160km/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。我国新建200km/h～250km/h客运专线采用CTCS—2级列控系统, 300km/h～350km/h客运专线的列控系统采用CTCS—3级功能,兼容CTCS—2级功能。

客运专线的CTCS—3列控系统包含了CTCS—2列控系统的全部设备,并在CTCS—2的基础上增加了铁路专用全球移动通信系统(GSM—R)系统设备。

新型列车控制系统的核心是通信技术的应用，铁路通信是专门的通信系统，历史上是有线通信，后来是有线和无线结合，现在是先进的无线通信是GSM-R。

GSM-R是一种根据目前世界最成熟、最通用的公共无线通信系统GSM平台上的、专门为满足铁路应用而开发的数字式的无线通信系统，针对铁路通信列车调度、列车控制、支持高速列车等特点，为铁路运营提供定制的附加功能的一种经济高效的综合无线通信网络系统。所以，GSM-R网络本身不是孤立存在的，是跟铁路的各应用系统衔接在一起的，是跟信号系统、列车控制系统衔接在一起的。GSM-R网络在应用过程当中，本身是一个载体，相当于一条为车提供行驶通道的公路。

GSM-R通信系统包括：交换机、基站、机车综合通信设备、手机等设备组成。从集群通信的角度来看，GSM-R是一种数字式的集群系统，能提供无线列调、编组调车通信、应急通信、养护维修组通信等语音通信功能。GSM-R能满足列车运行速度为0-500km／小时的无线通信要求，安全性好。GSM-R可作为信号及列控系统的良好传输平台，正在试验中的ETCS欧洲列车控制系统(也称FZB)和另一种用于160公里以下的低成本的列车控制系统(FFB)，都是将GSM-R作为传输平台。

以青藏铁路为例：青藏铁路是世界上海拔最高的铁路线，青藏线北起青海省格尔木市，途经纳赤台、五道梁、沱沱河、雁石坪，翻越唐古拉山进入西藏自治区境内后，经安多、那曲、当雄至西藏自治区首府拉萨市，全长约1142km。绝大部分线路在高原缺氧的无人区。为了满足铁路运输通信、信号及调度指挥的需要，采用了GSM-R移动通信系统。青藏线GSM-R通信系统实现了如下功能：

1、调度通信功能。调度通信系统业务包括列车调度通信、货运调度通信、牵引变电调度通信、其他调度及专用通信、站场通信、应急通信、施工养护通信和道口通信等。

2、车次号传输与列车停稳信息的传送功能。车次号传输与列车停稳信息对铁路运输管理和行车安全具有重要的意义，它可通过基于GSM-R电路交换技术的数据采集传输应用系统来实现数据传输，也可以采用GPRS方式来实现。

3、调度命令传送功能。铁路调度命令是调度所里的调度员向司机下达的书面命令，它是列车行车安全的重要保障。采用GSM-R系统传输通道传输调度命令无疑将加速调度命令的传递过程，提高工作效率。

4、列车尾部装置信息传送功能。将尾部风压数据反馈传输通道纳入GSM-R通信系统，可以方便地解决尾部风压数据传输问题。

5、调车机车信号和监控信息系统传输功能。提供调车机车信号和监控信息传输通道，实现地面设备和多台车载设备间的数据传输，并能够存储进入和退出调车模式的有关信息。

6、列车控制数据传输功能。采用GSM-R通信系统实现车地间双向无线数据传输，提供车地之间双向安全数据传输通道。

7、区间移动公务通信。在区间作业的水电、工务、信号、通信、供电、桥梁守护等部门内部的通信，均可以使用GSM-R作业手持台，作业人员在需要时可与车站值班员、各部门调度员或自动电话用户联系。紧急情况下，作业人员还可以呼叫司机，与司机建立通话联络。

8、应急指挥通信话音和数据业务。应急通信系统是当发生自然灾害或突发事件等影响铁路运输的紧急情况时，在突发事件现场与救援中心之间，以及现场内部采用GSM-R通信系统，建立语音、图像、数据通信系统。

再以高速铁路为例：2008年在世界高速铁路大会上，与会代表就高速铁路定义进行讨论以后，最后，达成三点新的共识：一是新建的专用铁路。强调是新建的专用铁路，既有的铁路线不能算；另一层，“专用”含义是单指客运，没必要搞一个超高速度的货运列车。二是，在新建的专用铁路线上，开行达到运营时速250公里以上的动车组列车。三是采用了开行高速铁路列车的运行控制系统，这种运行控制系统和普速的铁路是完全不同的，它是一个电脑化的控制系统，这是高速铁路最核心技术。我们知道列车运行控制系统都是机器控制和人控制相结合的。传统普速铁路是以人控为主，机器做辅助的；而高速铁路是反过来，机器控制优先为主，人是辅助的。高速铁路必须要用这样一个先进的高铁的运营控制系统，我们才能认定说这条线路是高速铁路。特别时速300公里以上的高速铁路，一些线路要采用CTCS3级列控技术，这就要利用GSM-R铁路移动通信系统标准作为信息传输的一种手段。CTCS3还要求有一个无线闭塞中心，这个闭塞中心要采集一些信息，以无线GSM-R网络向车载系统来提供信息。因为GSM-R是无线通信，无线信道是变参信道，从信道的角度讲它的传输环境是可变的。而且，GSM-R本身是一个复杂的系统，涉及的设备运用、网络管理因素很多，要想有效、可靠地传输这些信息，实际上对GSM-R网络质量，对系统运行维护的质量就提出了非常苛刻的要求。

从以二例充分说明，21世纪以来,随着全球铁路跨越式的发展,越来越多的新技术被应用到铁路——这个近代文明产物，使得铁路包含的高科技含量也越来越多。今天的铁路早已不是单纯的以列车和铁轨的合成工作所定义的概念。铁路的通信系统越来越重要，它也迎来了划时代的转变,铁路无线全球通信系统的GSM--R的建设和使用,表明成长中的我国铁路正在不断吸取国外铁路的先进经验和成果,努力提升自身的经济技术结构和规模水平,加快发展步伐,争取在较短时间内运输能力满足国民经济和社会发展需要,实现主要技术装备达到或接近国际先进水平。

总之，我国铁路列车运行控制系统经过几十年的发展，已经具备一定基础。但还不能满足我国铁路客运专线和城市轨道交通的发展需求，其列控系统基本还是靠引进。国外系统虽具有先进、相对成熟的特点，但造价高和运营维护成本高，技术受制于人。为此，我国应加快发展适合于我国国情的列控系统。在铁路交通方面，参照欧洲列控系统(ETCS)发展的中国列车运行控制系统(CTCS)，并采用专门为铁路划分频段的全球移动通信系统(GSM-R)欧洲标准作为发展我国铁路综合数字移动通信网络的技术标准，用以建设无线列调、无线通信业务和列车控制系统信息传输通道；在城市轨道交通领域参照相关国际标准，采用商用设备COTS技术发展列控系统。在消化吸收国外先进技术的同时，研究新一代基于移动通信的列控系统(CBTC)，来确保铁路、城市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。由于GSM-R的网络比较复杂，不是简单的设备连接，或者是简单的设备开通。它是一个大的系统，这个大的系统本身就有各个环节。而且网络本身就受到无线信号环境以及气候环境等诸多因素的影响。要注意ＧＳＭ－Ｒ的电磁环境，其干扰源主要一是系统内部干扰，主要是由频率规划和小区规划不当等自身原因造成的同频、邻频干扰等；二是外部干扰又分为来自中国移动ＧＳＭ网的干扰，ＣＤＭＡ基站下行链路对ＧＳＭ－Ｒ上行链路的干扰，全频段或部分频段人为故意大信号堵塞干扰等。如排除自身因素和人为因素，ＧＳＭ－Ｒ的干扰最可能来源于与其共享频率资源的中国移动ＧＳＭ－Ｒ网络。在如此复杂的电磁环境中，应对ＧＳＭ－Ｒ网络进行“无线空中管制”，为列车控制系统创造无“污染”的通信天空。采用何种方案来与中国移动等单位进行协调，从而保证ＧＳＭ－Ｒ正常的无线通信环境，将是铁路面临的一个紧迫而重要的问题。还有无线网络的覆盖情况会随着时间和地点的变化而变化。可能在我们开工的时候，网络质量没有问题，传控系统也没有问题。但是在设备的互相影响和无线信道变化的影响下，系统会发生一些变化。这就要求我们在运营维护的时候能够通过有效手段监测到干扰，并防止干扰。换句话说，高速铁路对整个GSM-R的无线系统和运行维护提出了很高的要求。从我国目前的GSM-R系统主要有三个设备供应商。我国的GSM-R网络系统在刚开始的时候是按某一单线来建的，以后会过渡到将各条线逐步连在一起作为一张网来管理。从专业的角度来说，GSM-R更多的应用需要有前期认证、网络系统建设以及应用和推广三个阶段。目前只是停留在系统建设期，基本上还没有开始成网络系统应用起来，还没有到成熟应用的阶段。从建设的角度来讲，GSM-R一定要形成标准化，否则不同的厂商提供的产品不同，如果我们没有一个公用的标准是连接不到一起去的。

篇3：列车运行状态信息系统

近年来,高速列车在国内飞速发展,随着列车的运行速度大幅度提高,为了改善车辆动力学性能、提高旅客乘坐舒适性、降低铁路线路维修成本、减小列车运行阻力、降低承载结构的工作载荷和振动冲击能量,机车车辆承载结构相继采用轻量化技术设计[1]。同时,列车车厢人员密度大,活动空间较小,车厢内有大量非金属材料装饰物,虽然这些装饰物在设计时考虑了防火性能,但一旦发生火灾,燃烧仍会迅速蔓延[2],高速运行状态的列车的车窗玻璃破碎,会使得火势变得更为剧烈[3]。列车发生火灾以后一方面会对列车上的人员安全构成严重威胁[4],另一方面火灾产生的高温将对列车的结构安全构成严重威胁。根据DIN5510-4,当列车发生火灾以后,车体强度要满足运行速度为40 km/h时运行15min的要求[5]。

关于列车运动过程中火灾安全性研究,早期主要是采用实体燃烧实验和比例模型实验进行,燃烧实验以隧道和非隧道两种场景进行研究。1973年日本首次以5辆编组列车为基础进行了列车车辆火灾动态燃烧实验,主要研究了列车在运动状态下的火灾发展过程、车辆的防火性能以及着火车厢对前后车厢的影响,为制定相关车辆的消防对策和列车在火灾状态下的运行操作方法提供了参考[6]。1975年法国为了检验列车车厢防火设计的有效性,测试铝合金车体结构在火灾高温下的稳定性,进行了列车动态火灾的模拟实验研究。1995年EU-RCA(European Reach Coordination Agency)报道了铝和钢结构列车在隧道火灾下的燃烧行为[7]。随着火灾安全、结构安全研究的深入和计算机技术的发展,以计算流体力学为基础的相关流体动力学计算软件和弹性力学为基础的有限元分析软件相继被开发出来并应用于列车火灾和结构稳定性研究方面。目前的火灾数值模拟软件主要用于研究火灾发展过程、高温烟气分布规律以及控制措施方面,而不涉及结构安全性及稳定性[8,9]。在列车结构稳定性研究中,对制动车盘疲劳损伤等部件研究中考虑了温度的影响[10,11],对列车车体结构研究主要集中在正常运行状态下的强度校核和结构优化[12,13,14],而对火灾状态下车体结构强度研究较少。

本文主要分析列车发生火灾后40 km/h运行过程中车体结构强度的损伤情况,通过火灾模拟软件FDS模拟得到运行过程中的温度场,根据一维热传导理论插值得到车体结构温度分布,在结构材料本构中考虑温度对强度及刚度的影响并且考虑铝合金材料的延性损伤行为,利用ABAQUS软件进行结构损伤失效仿真计算,分析失效的原因,得到薄弱部位,为车体结构进行隔热设计提供参考。

1 建立火灾模拟模型

根据研究思路,需要对列车火灾中高温烟气扩散过程和结构静力强度两方面进行模拟计算。列车火灾研究主要分为隧道环境和非隧道环境,本文模拟场景选择列车在隧道内运行时发生火灾,采取紧急制动后,车速减到40 km/h之后匀速运行。火灾过程中逃生窗被打开,其他窗一直处于关闭状态。

隧道限界主要参考了狮子洋隧道建筑限界[15]和速度目标值为350 km/h的客运专线建筑限界采用的《京沪高铁铁路设计暂行规定》中客运专线铁路建筑限界[16],建立单孔隧道模拟动车在隧道内运行时火灾场景。

模拟车型为头车,参考国外列车实体燃烧实验的结果,将最大火源功率设置为15 MW。通过理论计算,得到动车非金属材料最大热释放功率为27.2 MW,但实际条件下材料不会进行完全燃烧,非金属材料在燃烧过程中燃烧效率约为0.4~0.7,则实际火灾燃烧功率为10.88~19.04 MW,平均值为14.96 MW,与最大火源功率设置值15 MW吻合。增长模型为t2增长模型,火灾假设为快速火,增长系数为0.046 89。网格单元大小为0.15 m×0.15 m×0.15 m。在头车尾部设置一个排放边界条件,排风风速为列车运行速度,在头部设置为自由流出边界条件,使得隧道内形成相对于列车向后运动、速度为40 km/h的空气流场。建立的模型如图1所示。

2 建立结构静强度分析模型

2.1 结构材料参数及模型

车体结构型材包含4种型材,分别为:EN AW-6005A,EN AW-6082和EN AW-5083及玻璃钢,各种铝合金型材相应的力学性能参数如表1所示。

车体端部玻璃钢罩的玻璃钢的力学性能参数分别为:弹性模量E=13 800 MPa;泊松比μ=0.1;材料密度ρ=1 800 kg/m3;屈服强度σs=120 MPa;玻璃钢的热膨胀系数为2.7×10-6。

对于结构载荷作用下刚度和强度的分析,铝合金材料弹性模量与温度的关系取为实验曲线的拟合公式(1)。温升小于100℃时,弹性模量与温度的关系为实际的实验曲线,超过100℃且低于250℃时取为250℃时的实验数据,超过250℃的弹性模量忽略不计。

式中:E为材料的弹性模量,单位为MPa;θ为材料的温升,单位为℃。

温升对于材料的另一个显著影响表现在材料的屈服强度。对于铝合金材料,可应用Johnson-Cook本构模型考虑温度对屈服强度的影响,模型中主要考虑的是热软化对材料强度的影响,硬化模量B和硬化指数n对材料模型的影响很小,故计算中忽略此两项。基于此J-C本构关系可表达为如式(2)所示:

式中:σs为流动应力,单位为MPa;A为室温下材料的屈服强度,单位为MPa;ε*为累计的有效塑性应变;T为材料节点温度,单位为K;Tmelt为材料的融化温度,单位为K;C和m为材料的属性系数,对于铝合金C等于0.35,m等于1.34。

当结构材料在超过承载极限后,不再具有承载能力,为了更符合工程实际情况,保证计算精度,避免有限元分析中由于单元的大变形及畸变对计算的影响,必须考虑材料单元的失效。铝合金属于延性金属,因此采用金属延性损伤失效模式,采用von-Mises准则进行判定。损伤累计模型为位移损伤模型。

2.2 边界条件及结构载荷

列车火灾状态下静力强度仿真计算中,边界条件包括:车内及车底的载荷分布和车体的自重即载荷边界条件;车体与转向架之间的约束即位移边界条件;车体因火灾而产生的温升即初始温度场条件。

车体内及车底的设备重量载荷简化为相应位置的均布载荷,包括车顶的设备载荷,车内的均布载荷。车底悬挂件的质量载荷简化为分布在边梁上的均布载荷。为避免加载产生的惯性力的影响,所有载荷均缓慢加载。车体所受的最大压缩载荷1 500 k N及最大拉伸载荷1 000k N均施加于车钩位置处[17]。载荷分布如图2所示。

将车体底部与转向架进行位移约束,连接位置处固定高度方向和宽度方向的位移,允许长度方向的位移和饶高度方向的自由转动,铝合金车体与玻璃钢罩之间采用位移约束。车体两端车钩处为正确施加最大冲击载荷,均添加了节点相对位移约束。

车体的初始温度场通过火灾模拟得到,并导入到Abaqus作为初始条件。

3 实验结果分析

3.1 温度场分析

根据DIN5510-4,当列车发生火灾以后,车体强度要满足运行速度为40 km/h时运行15 min的要求。所以本次模拟为列车时速40 km/h条件下,模拟总时间为900 s。

图3是通过火灾模拟得到的温度场差值到列车车体上得到的温度云图,由图可知车体的最高温度达到1191℃。车体温度场在此工况下的特点表现为最高温升大,高温区域分布广。整个车顶的温升几乎均处于500℃左右。高温位置处于逃生车窗,并且车体结构最薄弱的部位即车门附近的温升最高。车头司机室的温升也达到接近500℃左右。底架做为头车最重要的承载构件,火灾引起的温升十分严重。从图中可以看出前部和中部底架温度处于300~794℃,这一部位为车体承载及传递载荷的重要构件,这样的温升会导致结构材料铝合金的承载能力急剧降低。

3.2 最大压缩载荷下强度分析

图4为车体Mises应力场云图。车体应力主要分布在车体的后部,车顶和侧墙处整体应力水平较低,应力值为180 MPa左右。整车的最高Mises应力为433MPa,位于已经失效的车体前部承载位置。产生高应力的原因在于车体前部承载构件断裂失效后,载荷仍然施加于其上,极大的加速度产生很高的应力。车体前部承受最大冲击载荷的位置已经彻底断裂失效(如表2),此时载荷不能继续施加于结构之上,因而车体底架前部的应力非常低。根据车体底架中间Mises应力场云图可知,底架中间的裂纹还没有演化为彻底断裂(如表2),但由于裂纹的出现,底架中间的应力得到松弛,并且前部最大载荷因构件失效,底架中间部位的应力非常低。底架左端的应力高,但分布较为均匀。冲击载荷在结构上产生了很高的应力,但由于该处温度较低,结构强度刚度受火灾高温的影响很小,承载能力相同,所以应力分布很均匀。

火灾产生的高温导致最大受力区底架中间材料强度降低,产生塑性变形,进而演化为裂纹,使得前部载荷不能有效地传递,前部出现高应力,而受高温的影响承载能力降低,最终导致底架前部出现彻底地断裂失效。

在头车车体结构强度安全不能得到满足的情况下,特别是底架右端出现构件断裂失效,车体的刚度同样无法得到满足。从图5垂向位移云图可知,此工况下由于车体构件的断裂失效,最大垂向位移为断裂后的构件产生的刚体位移。车体中间的垂向位移处于42~80 mm之间。

3.3 最大拉伸载荷下强度分析

图6为最大拉伸载荷下车体结构的Mises应力场云图。

根据车体整车Mises应力场云图,车体的Mises应力场与最大压缩载荷工况下的分布非常相似,应力主要集中在车体的左端。车体顶部应力水平很低,表面车顶部基本没有承受载荷,载荷主要由车体底架承受。根据车体温度场分布特征,车顶几乎全部区域受到火灾高温的影响,导致结构材料软化,强度降低,不能承受载荷。底架前部受火灾高温的影响十分明显,结构材料的承载能力受到很大程度的降低,同时承受着最大拉伸载荷,因而底架前部出现大量的裂纹和单元失效。由于裂纹的出现,导致应力得到松弛,因而底架前部最终的应力相对底架左端要低很多。相似的情况也出现在底架中间,底架中间由于裂纹的出现导致应力得到松弛,局部区域应力几乎降低为零。底架后部的应力水平非常高,最大Mises应力值为209 MPa。由于底架后部承载了大部分载荷,虽然火灾对底架左端的影响有限,但在底架左端靠近中间位置出现了裂纹,此时车体结构的安全完全不能得到满足。

在车体结构的强度不能满足要求的同时,车体的刚度一般也不能得到满足,图7为车体结构在最大拉伸应力下的垂向位移云图。根据整车垂向位移云图,车体结构最大垂向位移为90 mm,是头车玻璃钢罩顶部未受约束段在自重下产生的位移,而车体结构中间位置的垂向位移约为10 mm左右,但在底架上产生较大垂向位移。前部和底架中间受温度的影响很大,结构材料的刚度受温度的影响降低,产生较大的变形。根据云图,前部和底架中间的垂向向下位移在40~50 mm的范围内。底架后部受温度影响很小,结构材料仍具有承载能力,因而底架左端的垂向位移垂于仅在10 mm左右。

4 结论

1)火灾状态下,车体大面积温度在500℃左右,底架前部和中间温度在300~794℃之间,高温对铝合金强度影响严重。

2)最大压缩载荷下车体底架右端最大载荷构件出现彻底断裂失效,车体底架中间出现裂纹,车体中间的垂向位移处在42~80 mm之间。

3)最大拉伸载荷下车体损失比最大压缩载荷要小,车体未出现断裂失效,但是应力较高,底架前部和中间的垂向向下位移在40~50 mm的范围内。

4)底架中间为最危险截面,高温导致结构承载能力降低,更易出现结构失效,进而导致前部断裂失效,因此在隔热设计中需要对底架中间重点考虑。

摘要：为了分析高速列车火灾时在紧急制动以后运行的安全性,选取列车在隧道内运行的场景,通过FDS软件模拟得到火灾后车体内温度场,基于一维热传导理论得到车体结构的温度场分布,在车体结构材料本构中考虑高温对强度及刚度的弱化影响,通过ABAQUS计算列车在最大压缩载荷和拉伸载荷作用下的应力分布和垂向位移。通过分析得到车体大面积温度在500℃左右;最大压缩载荷下车体底架前部构件出现断裂失效,底架中间出现裂纹,中间的垂向位移在42~80 mm之间,最大拉伸载荷下车体损伤略小,车体未出现断裂,底架前部和中间的垂向位移在40~50 mm范围内;底架中间高温是导致断裂失效的最主要原因,在隔热设计中需要对此重点考虑。

篇4：列车运行状态信息系统

关键词：列车状态;远程监视系统；列车维保；现状；关键技术

自2007年以来，中国地铁进入高速发展期，全国各地地铁建设热潮不断。截至目前，已经有36个城市制订了城市轨道交通规划，其中29个城市已获得国务院审批，另有部分城市处于筹备中：太原、大同、济南等。2011~2015年，城市轨道交通新增營业里程将达到2410.56Km，到2020年，我国城市轨道交通累计营业里程将达到7000Km。

在城市轨道交通运营过程中，由于整个城市轨道交通系统异常复杂，任何形式的故障都会造成一定程度的损失，因此为了有效地保障地铁运营的稳定性与可持续性，各地铁公司无一例外地需要开展地铁列车维保工作。本系统应市场需求而进行研发。

1.国内外现状

欧洲、日本、美国及我国均针对轨道交通远程监视与故障诊断进行了较多的研究与实践，对城市轨道交通车辆维保起到了一定的支持作用，也为列车主动维保积累了成果及实践经验，然而列车主动维保依然未得到有效的重视。

A.欧洲技术发展现状

上个世纪末，继欧洲铁路开放式系统互连网络(RailwayopenSysteminterconnectionnetwork)即RoSin的框架下构建铁路开放式维护系统的项目RoMain之后，欧洲又开展了智能列车应用的集成通信系统(TrainCom)。RoMain项目主要构建了一个系统框架，TrainCom项目则更多的是具体的实施与细节，其目标是：

通过车载网络（如符合IEC61375标准的列车通信网络TrainCommunicationNetwork，即TCN）、GSM无线连接和Internet网络技术的集成，开发出一个应用于铁路领域远程信息处理的通信系统，为车载设备提供无处不在的远程访问途径。

标准化和互换性。具体是：(a)制定一个与TCN一致的试验规范，并开发验证设备和子系统的互换性的自动测试台；(b)在所有的规范中都将考虑应用的互换性，实现标准化；(c)为用于列车车载设备远程实时监视系统的维护支持系统开发其系统结构和一些基本部件。

Adtranz公司在RoMain、TrainCom的框架和规范下，基于其牵引传动与控制系统Mitrac开发了MitracCCRemote远程检测、故障诊断与维护支持系统，并已装车应用。德国ICE高速列车通过参与欧洲RoMain和TrainCom项目，已经成功实现了对整个列车的全面诊断。

B.日本技术发展现状

日本铁路的突出特点是动力分散型、编组相对固定的电动车组得到大量、普遍的运用。为了保证安全和降低维修成本，开展了列车、车辆和动车组的故障诊断研究。日本铁道综合技术研究所（TRTI）研究开发了在车辆转向架不解体情况下对车轴进行超声检测的自动检测仪、应用铁谱分析技术进行柴油机和电动车组齿轮装置不解体检测的方法，以及利用声发射、振动和声音在转向架不解体情况下进行轴承诊断的方法等。

知名的车载信息与控制系统有三菱的TIS和日立的ATI。三菱的TIS到现在已经历了三代，即早期的MON（车辆监视系统，仅监视，不控制）、主流的TIS（列车信息系统，有监视和控制功能）和新一代的TIMS（列车信息管理系统，有监视、控制和信息管理功能）。TIMS具有对动车组中各个车辆、车辆内的各种设备、甚至某些线路、器件的全面、详细的监视与诊断功能。

C.美国技术发展现状

上世纪90年代中期，TTCI开发了第一代轴承道旁声学监测系统，采用声传感器陈列技术和神经网络方法，诊断的准确率得到了在幅度提高，已经在北美、南非和澳大利亚铁路应用。

美国GE公司的RM&D远程监控与诊断系统经过十多年不断开发与完善，已在北美及全球大力推广，在航空、医疗、能源、及铁路系统上被广泛采用，有近5万套GE产品上安装了RM&D。在铁路运输行业，全球有将近7000台内燃列车安装了RM&D，仅北美地区就有将近3000台内燃列车，并且这个数量目前还在增加。RM&D采用Internet网络实现对列车的远程监控与智能诊断，系统主要分为车载系统与地面信息处理系统两大部分。

D.中国技术发展现状

我国在列车和车辆状态检测、故障诊断及维护支持方面的工作应该始于上世纪80年代末或90年代初，大连内燃列车研究所和株洲电力列车研究所在引进、消化GE内燃列车微机控制技术和ABB的电力列车微机控制技术基础上，利用车载微机控制装置和司机台显示器，主要对牵引动力设备的少数参数进行监视、保护和信息显示。

2000年5月“国家铁路智能运输系统工程技术研究中心”RITSC的组建标志着我国在此方面的研究进入了新的阶段。

2000年，郑州铁路局、北方交通大学开展了针对内燃列车的列车随车质量状态诊断记录装置研发项目。

2004年，原西安铁路分局、株洲电力列车研究所、西安交大、中南大学针对电力列车开发了列车运用状态实时监测系统。该系统由车载系统、车-地无线通信和地面处理组成。

2005年，铁道部相继颁布了《铁路信息化总体规划》，《机务信息化专项规划》，并制订了包含列车状态监测、故障诊断与维护支持内容的《机务信息化总体方案》。该总体方案针对中国铁路的实际需求，具有技术基础，符合中国国情，对高速列车状态监测、故障诊断与智能维护支持系统的快速、有序发展起到指导、规范和巨大的推动作用。

我国现有地铁列车现场维保工作停留在初级阶段。在线的地铁列车出现故障，需要当值司机通过电话告知维保调度中心，维保调度中心接到电话之后，与司机沟通了解情况，经过简单经验分析之后，指派现场维保人员赶赴现场处理这些故障，尽量保证该列车能够继续运营至终点。这种被动式维保手段具有致命的缺点：

针对在途故障的危害性、严重程度进行判断时，司机无法保证判断结果的准确性；现场维保人员无法及时了解相关的故障真实情况及相关数据；司机、维保调度中心、现场维保人员之间的多方沟通方面具有一定的不确定性，且浪费时间，导致误解误判；现场维保人员技术水平的不同导致维保任务完成的效果不同。

2.需求分析

A.系统功能需求分析

随着轨道交通建设的加速发展，列车维保工作日益重要，逐渐成为轨道交通发展的瓶颈，列车状态远程监视及故障诊断系统需有效帮助列车维保过程中所呈现出的问题，具体要达到以下几个设计目的：

a.提高列车故障处理效率

通过列车状态远程监视及故障诊断系统，能够有效地依据故障的复杂程度进行分类处理，简单的故障便可通过远程指导方式确保司机正确处理故障，以节省时间，保障列车正常运营；而对于复杂的故障，可以通过系统准确地定位如何快速处理而不会影响线路其他列车的运营等等。

b.提高列车故障分析准确性及效率

通过列车状态远程监视及故障诊断系统，能够有效地查找该故障发生时前后一段时间的所有设备的状态数据，还原其状态变化过程，从而能够为故障的分析工作提供有力的科学数据依据，以提高故障分析工作的准确性及效率。

c.为列车运营提供一种主动维保模式

列车状态远程监视及故障诊断系统能够为列车主动维保思路提供一种现实的技术手段，通过列车状态的远程监视，能够有效地掌握列车状态，能够针对列车的可靠性进行实时动态评估，其故障智能诊断更是可以为列车维保人员提供主动维保指令，以确保在现实技术基础上，列车维保工作可以快速高效地开展。

d.为列车可靠性评估提供科学数据依据

通过列车状态远程监视及故障诊断系统能够有效地采用信息技术手段来对列车状态进行初步的评估，给出一定的科学数据评估依据，为列车的可靠性评估提供支持，从而能够有效确保可靠性高的列车优先上线的原则。

e.为及时掌握列车运营状态提供技术支持

随着地铁列车精确化管理的深入与地铁的快速发展，传统通过添乘方式掌握列车状态的方式已经满足不了地铁快速发展的要求了。通过技术手段进行远程监视列车的运营状态，其意义重大。

B.关键技术需求分析

轨道交通列车构造复杂，包括了各种各样的电气系统，例如：牵引系统、制动系统、空调系统、网络控制系统、列控系统、门控系统等等。而每一个系统又由多个设备组成，其状态信息的获取工作非常关键而且复杂，因此需要研究列车状态数据获取及预处理技术，以确保能够获取列车的真实状态；为及时发现列车故障，需研究故障嵌入式智能诊断技术；由于数据量巨大，而且针对状态处理异常复杂，其运算能力要求甚高，必须将数据发送到大地面中心才能进行处理，所以，车地高速无线可信传输技术在该课题中非常重要；列车原始状态数据存储到地面数据中心之后，通过可靠性评估技术针对每列车的可靠性进行动态评估，以便确保可靠性高的列车优先运用。只有真正解决了这些关键技术问题，将技术研究应用于实践中，才能更好的实现列车状态远程监视系统的监视及故障智能诊断功能。针对国内外研究现状，一个先进的列车状态远程监视系统的需要达到的功能很强大，需要解决的关键技术也很多。只有真正解决了这些关键技术，才能够设计出符合我国国情的维保系统，满足我国列车维保事业的需求，有效促进我国轨道交通事业的发展，意义深远而重大。

参考文献

[1]刘伟军.逆向工程数据预处理技术[D]机械工业出版社.2010.07

[2]尧有平,薛小波.基于ARM-Linux的SQLite嵌入式数据库的研究[J]微计算机信息.2008,24

[3]朱宁西，张齐.GSM網络短息无线通信SCADA系统的实现[J]华南理工大学学报（自然科学版）.2003,22

篇5：列车运行状态信息系统

列控作用：（1）保障行车安全。识别、消除或减弱危及安全的因素。发现时，向列车发出停车或降速命令(2）保证运输效率。列控系统确定列车最小安全制动距离，最大限度提高线路通过能力。

列控原理：地面设备根据前方行车条件，包括轨道占用情况、进路状态、线路状况以及调度命令，生成行车许可，通过车地通信技术传给车载设备，结合列车数据，车载设备自动计算生成超速防护曲线，并实时与列车运行速度进行比较，超速(允许速度）后及时进行控制，防止列车超速脱轨或与前行列车追尾。

列控功能：1.给司机显示允许列车运行的信号、目标距离、目标速度、允许速度等。2.防止列车超过规定的限制速度运行，包括信号显示规定的限制速度、线路限速、车辆限速、临时限速等。3.自动实施速度控制，一旦列车速度超过允许速度，应实施制动控制，使列车减速甚至停车。4.防止与同一轨道运行的列车相撞或追尾。

分级特点：1.CTCS-0干线铁路装备的既有铁路信号设备；地面设备：国产轨道电路构建三显示/四显示自动闭塞，轨道电路实现；车载设备：通用机车信号，列车运行监控记录装置LKJ；固定闭塞 2.CTCS-1由主体机车信号+安全型运行监控装置组成，面向160km/h及以下的区段，在既有设备基础上强化改造，增加点式设备，实现列车运行安全监控功能。3.CTCS-2提速干线、高速铁路；应答器、ZPW-2000A轨道电路共同完成车地通信；配置车站列控中心TCC，根据地面信号系统计算列车移动授权凭证；车载ATP+LKJ2000，凭车载信号行车；可下线在CTCS1/0线路；准移动闭塞，地面可不设区间通过信号机 4.CTCS-3主要面向高速铁路；车载配置ATP，凭车载信号行车；RBC基于地面信号系统计算列车移动授权；无线通信（GSM-R）传输车地信息；轨道电路检查列车占用，应答器为列车定标；地面可不设区间通过信号机；可下线在CTCS2线路；准移动闭塞；等同于ETCS-2 5.CTCS-4面向高速铁路；CTCS车载设备ATP，凭车载信号行车；车载设备发送列车参数，无线闭塞中心RBC跟踪；列车位置并计算列车移动授权；取消区间轨道电路和通过信号机（移动闭塞）；无线通信（例如：GSM-R、LTE-R等）；列车完整性检查由地面RBC和列车完整性验证系统完成；等同于ETCS-3 加速牵引：C=F-W匀速惰行：C=-W减速制动：C=-(B+W)F牵引力，B制动力，W阻力

牵引力分析：轮轨间的纵向水平作用力超过最大静摩擦力时，轮轨接触点将发生相对滑动，机车动轮在强大力矩的作用下快速转动，轮轨间的纵向水平作用力变成了滑动摩擦力，其数值比最大静摩擦力小很多，而列车运行速度很低，这种状态称为“空转”。

空转的危害：局部与车轮接触的钢轨将受到严重摩擦，造成严重耗损钢轨，甚至导致车轮陷入钢轨磨损产生的深坑内。该状态下牵引力反而大幅降低，钢轨和车轮都将遭受剧烈磨损。

打滑(制动力):当制动力大于黏着力时，轮轨将发生滑行，即车轮将被“抱死”。此时制动力变为轮轨间的滑动摩擦系数，闸瓦间的摩擦力由动摩擦力变为静摩擦力。由于滑动摩擦系数远小于滚动摩擦系数，因此轮对一旦滑行，制动力将迅速下降。基本阻力：列车在理想线路条件下，沿平直轨道运行时遇到的阻力，列车运行中任何情况下都存在的阻力。是列车内部或外界之间的相互摩擦和冲击产生的，包括：机械阻力和气动阻力。列车基本阻力的公式 w0=W0/M

式中：M—列车总重；W0—列车运行基本阻力；Q—中间车辆数；v—列车运行速(km/h)；△v—逆风风速(km/h);a、b、c—与机械阻力相关的系数；d—每辆车车与空气阻力相关的阻力系数；e—头车和尾车空气阻力相关的阻力系数之和。附加阻力是指列车在非理想线路条件上运行时受到的额外阻力。坡道附加阻力：，其中BC/AB=sinθ

曲线附加阻力：Wr=600g/R(N/t)R——曲线半径(m)Wr=10.5αg/Lr(N/kN)Lr——曲线长度(m)，α——曲线转角

隧道空气附加阻力：有限制坡道时 ws=0.0001LsVs²(N/kN)无限制坡道时 ws=0.13Ls Ls—隧道长度(km)，Vs—列车在隧道内的运行速度制动方式：1.摩擦制动（1）闸瓦制动（踏面制动）（2）盘形制动：制动盘固定于车轴上时称为轴盘式盘型制动，制动盘连接在车轮上，称为轮盘式盘形制动。2.动力制动分为：电阻制动、再生制动、圆盘涡流制动和线性涡流制动。制动力计算：全列车的制动力等于全列车的闸瓦压力与轮瓦摩擦系数的乘积之和。

制动力也要受到轮轨间黏着条件的限制：

式中Q—轴荷重，μ—轮轴间的制动粘着系数 A.滑动现象在空车中更容易发生；

B.当轨面状况不好时，黏着系数下降，易出现滑行。C.紧急制动时，闸瓦压力K大，容易出现滑行。

D.当速度降低时，黏着系数略大，而摩擦系数随速度下降急剧增加，因此在低速尤其是快停车时，更容易滑行。

制动距离的计算：

式中 S—制动距离(m);v—制动末速度(km/h);v0—制动初速度(km/h)式中 Sk—空走距离；Se—实制动距离

式中 tk—空走时间(s);v0—制动初速(km/h)

行车闭塞：按照一定的规定和信号设备组织行车(使用信号或凭证），对追踪列车进行间隔控制（空间间隔制），避免列车追尾或相撞。

空间闭塞（间隔）法：将线路划分为若干个区段，在每个区段内同时只准许一列列车运行的行车方法。人工闭塞：采用电气路签或路牌作为列车占用该区间的凭证，由接车站值班员检查区间是否空闲。依靠人工完成。半自动闭塞：人工办理闭塞手续，列车凭信号显示发车后，车站信号机自动关闭。特点：站间或所间只准许行一列车；人工办理闭塞手续；人工确认列车完整到达；人工恢复闭塞。

自动站间闭塞：在有区间占用检查条件下，自动办理闭塞手续，列车凭信号显示发车后，车站信号机自动关闭。

特点：有区间占用检查设备；站间或所间闭塞只准走行一列车；办理发车进路时自动办理闭塞手续；自动确认列车到达和自动恢复闭塞。自动（区间）闭塞：将站间划分为若干个闭塞分区，设置闭塞分区占用检查设备，每个闭塞分区的起点装设通过信号机，根据列车运行及轨道占用检查，自动控制信号机的显示，司机凭信号显示行车。办理发车进路时自动办理闭塞手续，通过信号自动变换。可以实现站间的列车追踪运行，提高了运输效率。用于双线铁路。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。固定闭塞：两列运行列车之间的空间间隔是若干个长度固定的闭塞分区，一般设地面通过信号机，保证列车按照空间间隔制运行。基本原则：不能授权列车进入已被另一列车占用的分区；两追踪列车之间的间隔距离必须始终大于后车的制动距离，保证两辆列车不会追尾。

三显示自动闭塞：绿灯（通行）：表示前方两个闭塞分区空闲，列车可以按规定速度运行；黄灯（警惕）：表示前方只有一个闭塞分区空闲，列车可以越过黄灯后再开始制动；红灯（停车）：表示列车在红灯前停车。

进路式信号：信号没有速度含义，仅表示前方闭塞分区是否空闲以及空闲状态四显示自动闭塞：绿灯（通行）：表示160/160，入口速度为160km/h，出口速度（即目标速度）为160km/h；绿黄（警惕）：表示160/115；黄灯（限速）：表示115/0；红灯（停车）：表示0km/h，即前方占用，不得冒进。比较：三显示用一个闭塞分区满足列车全制动距离的需要，四显示用两个较短的闭塞分区满足列车全制动距离的需要，适应了提速的需求，缩短了列车追踪间隔，提高了运输能力。

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。

移动闭塞：追踪列车的目标点是前行列车的尾部加一个安全距离，实时与前车保持安全制动距离，闭塞分区随列车移动而“移动”

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。

速度防护曲线模式：速度-距离模式曲线是根据目标速度、目标距离、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的关系曲线。根据制动曲线的形状，速度-距离模式曲线可分为分段曲线控制和目标-距离控制。根据所需信号含义和速度控制方式，分为：阶梯速度控制方式和速度-距离模式曲线控制方式

从列车安全间隔距离的构成与计算，比较速度防护方式在运输效率的差别。（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：L0—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；S4—过走防护距离。

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。

行车许可（移动授权MA），允许列车在基础设施限制内运行到轨道上指定的位置。

行车许可终点（EOA）是行车防护界限点，目标点与它的距离为安全距离。EOA包括：被占用闭塞分区的入口（固定闭塞或准移动闭塞）、前行列车安全后端（移动闭塞）、为进路设置的道岔警冲标等。

行车许可证原理：固定闭塞：地面设备通过检测前车的占用，以前车所在的闭塞分区的起点向后车方向顺序控制信号的开放，生成行车许可。移动闭塞：两车追踪的情况中，列车实时计算自身的位置，并通知地面设备，地面设备结合前行列车位置及线路状况等信息为后行列车确定行车许可。

在固定闭塞（含准移动）的方式下，根据车地信息传输方式的不同，可将列控系统分为：点式、点-连式和连续式（基于通信的）列车运行控制系统。

基于轮轴的测速原理：利用车轮的周长作为“尺子”测量列车的走行距离，据测量得到的列车走行距离测算出列车运行速度，基本公式：D—车轮直径，φ—车轮转速

速度监控曲线：列车运行全过程的各点位置的限制速度构成的速度-距离曲线。分为顶棚速度监控区（运行时不需要考虑前方目标点，只需控制列车速度不超过该区域规定的固定限制速度）目标速度监控区（限制速度下降到较低的限制速度值或限制速度为0km/h的目标点的区域）以及安全距离区。

CTCS-3级系统：基于GSM-R无线通信实现车-地信息双向传输，无线闭塞中心（RBC）生成行车许可，轨道电路实现列车占用检查，应答器实现列车定位，并具备CTCS-2级功能的列车运行控制系统。

包括：地面设备：无线闭塞中心RBC、GSM-R通信接口设备、轨道电路、应答器、列控中心。车载设备：车载安全计算机（VC），GSM-R无线通信单元（RTU）、轨道电路信息接收单元（TCR）、应答器信息接收模块、记录单元、人机界面、列车接口单元。无线闭塞中心RBC：接受车载设备发送的位置和列车数据等信息；根据轨道电路、联锁进路等信息生成行车许可；将行车许可、线路参数、临时限速传输给车载设备。

GSM-R通信接口设备：用于实现车载设备与地面设备之间连续、双向、大容量信息传输。

轨道电路实现列车占用检查；发送闭塞分区空闲信息，满足后备系统的需要。临时限速服务器：集中管理临时限速命令，分别向RBC、TCC传递临时限速信息。列控中心（TCC）：实现轨道电路编码，并向RBC传递列车占用信息；通过轨旁电子单元以及有源应答器向C2级列控车载设备传送限速信息和进路信息。应答器向车载设备传输定位和等级转换信息；向车载设备传送线路参数和临时限速等信息，满足后备系统的需要。

轨旁电子单元（LEU）根据地面设备提供的信息生成应答器所要传输报文的电子设备。

车载安全计算机根据与地面设备交换的信息监控列车安全运行。轨道电路信息接收单元接受轨道电路的信息应答器传输模块及应答器天线：应答器传输模块通过与应答器天线连接，接收地面应答器的信息。

无线传输模块通过与GSM-R车载电台连接，实现车-地双向信息传输。人机界面实现司机与车载设备之间的信息交互

列车接口单元提供安全计算机与列车相关设备之间的接口

测速测距单元接受测速传感器等设备的信号，测量列车运行速度和运行距离。司法记录器记录与列车运行安全有关的数据，在需要时下载进行数据分析。C3主要工作模式：完全监控模式、目视行车模式、引导模式、调车模式、隔离模式、待机模式、休眠模式（部分监控模式、机车信号模式仅C2）

CTCS-2级是基于轨道电路和应答器传输列车行车许可信息并采用目标距离连续速度控制模式监控列车安全运行的列控系统 CTCS-2级列控车载设备：由车载计算机、STM、BTM、人机接口、运行记录单元、应答器信息接收天线、速度传感器、列车接口单元、轨道电路信息接收天线等

列控地面设备列控中心、ZPW-2000系列无绝缘轨道电路、应答器。

C2行车许可包括目标距离：距行车许可终点的距离；目标速度：通过行车许可终点时的速度；线路数据：坡度、静态限速、线路条件（过分相信息、等级转换点等）；临时限速信息。

C2轨道电路：完成列车占用检测、向车载设备发送列车前方空闲闭塞分区数量信息以及进站道岔侧向位置进路信息。

C2列控中心：综合轨道电路、应答器信息和动车组参数，自动生成连续速度控制模式曲线，实时监控列车安全运行。

C2应答器提供临时限速和进路信息，线路允许速度和闭塞分区长度等。

C2与C3的地面设备构成与功能方面的差异与相同点：设备构成方面：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。功能方面：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。

Zpw2000A无绝缘轨道电路的组成：室内包括发送器、接收器、衰耗器、站防雷、电缆模拟网络；室外包括屏蔽数字信号电缆、匹配变压器、调谐单元、空心线圈、补偿电容。功能：设备状态检查、列车占用检查、地-车信息传输。

轨道电路工作状态：调整状态-空闲；分路状态-占用；断轨状态-占用（一种是列车在钢轨上行驶的冲击力使钢轨折断，另一种是工务施工或自然灾害等使钢轨折断。防护设备显示轨道电路“占用”信息，禁止列车驶入本轨道电路。）。

列车分路电阻：列车分路轨道电路所形成的短路电阻分路灵敏度：当轨道电路被列车或其它导体分路，恰好使轨道电路接收设备能反映轨道占用状态的列车分路电阻或该导体的电阻值极限分路灵敏度：轨道电路各点的分路灵敏度不同，对某一段具体轨道电路来说，该段轨道电路的极限分路灵敏度是取各点分路灵敏度的最小值。标准分路灵敏度规定的最小分路电阻,我国规定0.06欧。极性交叉：在绝缘的两侧要求轨面电压具有不同的极性或载频。

L5（21.3）准许规速行运行，前方7及以上闭塞分区空闲 L（11.4）准许规速行运行，前方三个空闲 LU（13.6）准许规速行运行，2空闲

UU（18）限速运行，表示列车接近的地面信号机开放经道岔侧向位置进路

UUS（19.1）限速运行，表示列车接近的地面信号机开放经18号及以上道岔侧向位置进路，且次一架信号机开放经道岔直向或18号及以上道岔侧向位置进路 HB（24.6）表示列车接近的进站或接车进路信号机开放引导信号或通过信号机

显示容许信号

HU（26.8）要求及时采取停车措施 H（29）要求列车采取紧急停车措施

U2（14,7）要求列车减速到规定的速度等级越过接近的地面信号机，并预告次一架地面信号机显示两个黄色灯光

U2S（20.2）要求列车减速到规定的速度等级越过接近的地面信号机并预告次一架地面信号机显示一个黄色闪光和一个黄色灯光 LU2（15.8）注意运行，预告次一架显两黄

U（16.9）减速到规定速度等级越过接近的地面信号机，次一架显红

列控中心主要功能：1.根据列车进路和轨道区段状态等信息，实现站内和区间轨道电路的载频、低频信息编码和发送功能，控制轨道电路发码方向 2.根据临时限速设置和列车进路开通情况，实现应答器报文的实时组帧、编码、校验和向LEU发送的功能 3.实现TCC站间安全信息的实时传输4.区间运行方向和闭塞的控制5.区间信号机点灯控制6.无配线车站进出站信号机的驱动采集7.通过继电器与异物侵限系统接口，实现异物侵限灾害防护 8.向CTC设备传输区间闭塞分区状态、编码、方向和设备状态9.具有自诊断与维护功能

应答器：基于电磁耦合原理实现的车地高速数据传输的点式设备，用于在特定地点从地面向列车传送报文信息。

应答器的组成：地面应答器（应答器），轨旁电子单元（LEU），车载天线，应答器传输模块（BTM）

应答器功能：有源应答器：提供临时限速和进路信息；无源应答器：提供闭塞分区长度、线路限速和换算坡度等。应答器基本原理：应答器安装在轨道中间轨枕上，不要求外加电源、处于休眠状态。列车经过时地面应答器被车载天线发送的功率载波能量瞬时激活将接收到的电磁能量转换成电能，并利用这些电能调出存储信息经调制后循环向车载设备发送报文信号，车载天线接收应答器所发射的报文信号，经译码处理发送给列控车载设备安全计算机。

RBC设备采用硬件安全比较冗余结构，包括：无线闭塞单元（RBU）、协议适配器（VIA）、RBC维护终端、司法记录器（JRU）、操作控制终端和等设备组成。

RBC功能 1.数据配置（根据列控数据表、信号平面图、RBC设备信息，建立内部拓扑图）2.地面动态状态映射（联锁：进路信息，TSRS：临时限速信息等）3.列车管理（连接、注册、断开连接、注销）4.MA生成5.RBC切换（双电台、单电台）

RBC生成行车许可的过程（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。

映射技术：1.进路映射技术：根据来自联锁的进路编号和进路状态，找到RBC内部保存的对应进路，并更新其状态。2.临时限速映射技术：根据来自临时限速服务器的临时限速命令，按照公里标、线路号、限速值等信息将临时限速设置到内部拓扑图上的对应区域。

临时限速是指线路固定速度以外的、具有时效性的限制速度

RBC管理临时限速：RBC根据临时限速服务器的临时限速命令，按照公里标、线路号、限速值等信息将临时限速设置到内部拓扑图上的对应区域；RBC为列车生成行车许可中包含临时限速度区段时，向车载设备发送MA同时，发送临时限速信息，包括：至限速区段的距离、限速区段长度、限速值等

等级转换：正常的等级转换在等级边界（转换区域）自动进行。等级转换区域内的转换命令由RBC/应答器提供

RBC切换：列车到达接近下一RBC边界时，车载设备向RBC1报告位置；RBC1从RBC2获得进路信息，生成延伸到RBC2管辖范围的行车许可；列车经过切换应答器时，GSM-R车载移动电台与RBC2建立通信；RBC切换自动完成，列车受到RBC2的控制，车载设备终止与RBC1的通信；车载设备从RBC2接收到新的行车许可。（双电台时：列车受到RBC1控制，根据RBC1提供的行车许可运行；RBC1命令另一个GSM-R车载电台呼叫RBC2，与RBC2建立通信，RBC1从RBC2获得进路信息，生成延伸到RBC2管辖范围的行车许可；列车头部通过切换应答器后，列车受到RBC2的控制；列车尾部通过切换应答器后，终止与RBC1的通信，完成RBC切换。列车根据RBC2提供的行车许可运行。）注：为使列车不减速越过切换边界，RBC1提供行车许可将在RBC2管辖区域延长：一个40s正常行驶距离 + 完整制动距离的长度。

篇6：列车运行状态信息系统

一、单选题（共 15 道试题，共 30 分。）

1.CTCS2-200H ATP系统中，下列关于ATP外围设备的说法正确的是（）

A.从车头的第一轴起，在左右轨道的正上方各设有一台STM天线，利用电磁感应接收流经钢轨的信号电流

B.在车头的第一转向架的后方，车体的左边设置有一台BTM天线 C.速度传感器是设置在头车的第二轴上 D.VC通过对时间计量来了解速度和距离正确答案：

2.下列关于CTCS2-200H ATP系统车载ATP显示装置中，按键的说法正确是（）A.DMI共设19个按键，1块键盘

B.启动键用于开车时从待机状态转入正常运行状态 C.调车键用于进入目视行车模式

D.等级键用于选择目视行车模式和调车模式正确答案：

3.下列关于UM71无绝缘轨道电路说法错误的是（）A.发送器输出的频移信号经过电缆通道直接传送到接收器 B.无绝缘轨道电路不需要特别设置变压器

C.无绝缘轨道电路相比有绝缘轨道电路的钢轨故障率低 D.接收器对移频键控信号进行限幅正确答案：

4.关于CTCS2-200C ATP系统组成，说法错误的是（）

A.CTCS2-200C动车组ATP系统是按照CTCS-2级要求进行设计的，运行与CTCS-2级规定条件下

B.地面设备提供连续列控信息，主要是ZPW-2000（UM）系列模拟电路，UM2000数字轨道电路等

C.安全计算机（VC）接受列车的输入信息，同时给列车输出制动命令等信息 D.连续轨道接收单元，完成点式电路信息的接受和处理正确答案：

5.下列关于ZPW-2000A型无绝缘轨道电路的室内部分的说法正确的有（）A.模拟网络盘设在室内，按3段设计 B.发送器产生信号精度较低

C.接收器只是接受本主轨道电路频率信号

D.衰耗盘用于实现主轨道电路、小轨道电路的调整正确答案：

6.下列选项中，不属于LKJ-2000型监控装置的监控功能的是（）A.防止列车越过关闭的信号机

B.防止雷池超过线路允许速度以及机车、车辆的构造速度 C.在列车停车情况下，防止列车溜逸 D.记录参数项目正确答案：

7.下列说法关于紧急制动和常用制动说法错误的是().A.紧急制动时将压缩空气全部排入大气

B.常用制动是直接控制列车主管压力是机车制动和缓解，不影响原有列车制动系统的功能 C.紧急制动施行制动，是列车很快停下来 D.紧急制动中途可以缓解正确答案：

8.下列关于CTCS2-200C ATP系统说法正确的是（）A.CTCS2-200C动车组ATP系统是指车载设备

B.地面设备包括列控中心、轨道电路、应答器等 C.车载设备就是ATP D.LKJ-2000不能起着防止超速的功能正确答案：

9.下列关于机车信号的14个低频信息意义说法错误的是()A.L2码的频率是12.5Hz B.LU2码地面信号显示是L C.U3码的机车信号显示是U黄 D.HU码的地面信号显示是HU 正确答案：

10.CTCS2-200H ATP系统，关于机车信号工作状态说法正确的是（）

A.在LKJ控车时，列控车载设备工作在机车信号状态，向LKJ提供机车信号信息，并输出制动

B.在机车信号工作状态下，STM和BTM的信息接收功能、位置识别功能无效 C.接受相应信息后，列控车载设备能够转换到CTCS-2级工作状态 D.司机制动优先和设备制动优先有区别正确答案：

11.下列关于移频信号与信息说法错误的是（）

A.移频信号的调制方式是使载频信号的频率随低频控制信号的频率产生一定的变化 B.移频信号的变化规律是以载频信号为中心，做高低频率偏移 C.移频信号抗干扰能力弱

D.移频自动闭塞的中心频载设计为4种。正确答案：

12.下列关于ZPW-2000A型无绝缘轨道电路主要技术规范说法错误的是（）

A.CTCS-2列车运行控制系统区间自动闭塞采用ZPW-2000(UM)系列无绝缘轨道电路 B.各区间闭塞分区分界点、出站信号机两侧应采用不同轨道电路载频 C.车站相邻故道电码化采用相同频载

D.车站电码化轨道同一载频区段及区间轨道电路最小长度，应满足列车以最高运行速度运行时车载轨道电路信息接收器可正常接收信息。正确答案：

13.三显示自动闭塞和四显示自动闭塞的描述错误的是()A.三显示自动闭塞是通过信号机具有3种显示

B.三显示自动闭塞能预告列车前方两个闭塞分区状态的自动闭塞 C.三显示自动闭塞通过信号机的显示决定两个轨道电路状态 D.四显示自动闭塞对缩短列车运行间隔不利。正确答案：

14.新一代分散自律调度集中系统通信网络的一般结构说法，错误的是（）

A.中心局域网的网络体系结构通常采用交叉连接的星形结构，具有很高的可靠性 B.调度所到车站的通道和车站间的通道可采用不同的介质

C.车站设备与调度所设备通过广域网进行数据交换时，跟进两个广域网的通信质量选择路径

D.接到各节点的网络电缆发生诸如短路、断线等故障时，会影响其他端口的网络传输正确答案：

15.下列选项中，关于LKJ-2000型监控装置的记录功能说法错误的是（）A.一次性记录项目包括开机时间、输入参数、限制速度

B.运行参数记录包括时间、线路公里标、距前方信号机种类等 C.当实际速度变化2KM/h时产生一次参数记录

D.机车走行距离每变化5m将上述“运行参数记录项目”内容纪录一次正确答案：

西南交《列车运行控制系统A》在线作业二答案

二、多选题（共 10 道试题，共 40 分。）

1.关于CTCS-2级列控系统中，列车车载设备技术要求错误的是（）

A.列控车载设备应能保证列车运行安全，防止列车无行车许可的运行、超速运行和溜逸 B.列控车载设备只有完全监控模式、部分监控模式 C.经道岔直向发车时，车载设备按照完全监控模式运行

D.反向按照自动站间闭塞方式运行，最高允许运行速度为80km/h E.列控车载设备应具有自动修正列车滑行和空转功能正确答案：

2.CTCS2-200H ATP系统，关于目视行车模式（OS）说法正确的是（）A.处于目视行车模式时，列控车载设备产生SBP为25km/h的模式曲线 B.司机按下警惕按键后，列控车载设备重新生成SBP为25km/h的模式曲线 C.在OS模式下，临时限速控制无效 D.OS模式下，只采用司机制动优先

E.针对应答器链接的处理方法，与PS模式下的处理方法相同正确答案：

3.新一代分散自律调度集中系统的系统软件结构包括（）A.通信服务子系统 B.自律控制系统

C.控制计划编制子系统 D.列车控制子系统 E.调车控制子系统正确答案：

4.CTCS-2系统的车载设备技术条件说法错误的是（）

A.车载设备的人机界面应为机车乘务员提供列车运行速度、允许速度、目标速度和目标距离的显示

B.人机界面只能查看数据不能输入数据 C.车载设备实施常用制动后，人工不能操作

D.车载设备的测速模块具有判别列车运行方向的功能 E.车载设备的主机柜应临近驾驶室正确答案：

5.SEI系统的主要特点（）A.轨道电路数值化 B.列控连锁一体化

C.站内、区间轨道电路同一制式

D.建立基于光纤安全信息传输的列控中心，实现设备集中控制 E.SEI系统设备由四种机柜组成正确答案：

6.下列关于CTCS-2系统的车站列控中心技术要求描述错误的是（）A.报文存储器的储存空间应至少有50%的余量 B.车站列控中心采用安全冗余结构，设置维修终端

C.车站列控中心应具有完善的故障自诊断系统，系统故障定位到节模块 D.LEU固定时间向列控中心反馈设备工作状态信息

E.由进站端、出站端处有源应答器提供车站及区间提速信息正确答案：

7.下列关于点式ATP系统和连续ATP系统，说法正确的有（）A.点式ATP系统由车上设备和地面设备组成

B.点式ATP系统的车上设备接受信号点或标志点的应答器信息 C.点式ATP可以在列车密度大的情况中表现良好

D.连续ATP系统的传输方式包括轨道电路、轨间电缆和无线通信 E.轨道电路既作为检测列车的设备，有发送列车控制信息正确答案：

8.下列关于ZPW-2000A型无绝缘轨道电路的室外部分的说法错误的有（）A.调谐区的长度可以是任意的

B.机械绝缘节就是机械绝缘节空心线圈

C.一般条件下，匹配变压器按0.25-1.0Ω·km道砟电阻设计 D.根据通道参数兼顾低道砟电阻道床传输来考虑补偿电容容量 E.传输电缆采用SPT型铁路信号数字电缆正确答案：

9.自动闭塞系统按照运营和技术上的特征，可以进行分类，一下分类错误的是()A.按行车组织方式分，可以分为单项自动闭塞和双向自动闭塞 B.按通过信号机的显示方式分为有线自动闭塞和无线路自动闭塞 C.按信号传递方式分三显示自动闭塞和四显示自动闭塞

D.按设备放置方式分为分散式自动闭塞和集中式自动闭塞

E.按传递信息的特征分交流计数自动闭塞、极频自动闭塞和移频自动闭塞正确答案：

10.CTCS2-200H ATP系统，关于部分监控模式（PS）无线路数据时说法正确的是（）A.在PS模式下，根据来自轨道电路的信息对应的速度，产生固定速度模式曲线 B.在PS模式下，接收到的UU码之后，保持UU码时的控制模式，SBP为50km/h C.制动输出方式与完全监控模式相同。在PS模式中防止溜逸控制有效

D.司机制动优先下的制动输出方式、报警方式与完全监控模式下CSM区段完全相同 E.PS模式下，针对应答器链接的处理方式，与完全监控模式相同正确答案：

西南交《列车运行控制系统A》在线作业二答案

三、判断题（共 15 道试题，共 30 分。）

1.CTCS2-200H ATP系统，车站侧线停车时，即使设定了设备制动优先，也自动按照司机制动优先的方式控制 A.错误 B.正确正确答案：

2.按照一定规律组织列车在区间（闭塞分区）内运行的方法，称为列车闭塞法，简称闭塞。组织区间行车的基本方法，有时间间隔法和空间间隔法。A.错误 B.正确正确答案：

3.CTCS2-200H ATP系统在隔离模式下，列控车载设备不输出任何制动，不进行速度监控；临时限速控制无效；设备优先控制和司机制动优先相同；不对应答器链接进行处理 A.错误 B.正确正确答案：

4.执行单元是移频自动闭塞设备之一，其主要作用是检验移频设备及发送设备工作是否正常。A.错误 B.正确正确答案：

5.CTCS2-200C ATP系统车载设备根据地面设备提供的信号动态信息、线路静态参数、临时限速信息及有关动车组数据，生成控制速度和目标距离模式曲线，控制列车运行 A.错误 B.正确

正确答案：

6.分散自律调度集中系统的进路控制包括列车进路的控制和调车进路的控制。列车进路的控制分为自动按图排路和人工排路 A.错误 B.正确正确答案：

7.CTCS2-200H ATP系统，应答器信息缺失时的部分监控模式下，列控车载设备无法识别自身的位置，也不能检测到相对于轨道电路边界走行的距离 A.错误 B.正确正确答案：

8.在4信息移频自动闭塞中，采用11Hz、15Hz、20Hz、26Hz等4中低频信号。A.错误 B.正确正确答案：