城市轨道交通信号设备第2版李怀志习题答案

城市轨道交通信号设备第2版李怀志习题答案序章城市轨道交通及其发展思考与练习1.城市轨道交通信号系统的特点有哪些？参考答案：城市轨道交通信号系统的特点包括：一是具备完善的列车运行速度监控功能，因客运量大、行车间隔短（可至90秒），对速度监控要求极高；二是数据传输速率较小，列车最高速度通常为80km/h，可采用低速数据传输系统；三是联锁关系较简单但技术要求高，多数车站无复杂配线，却需与ATP、ATO等多系统接口，且需实现自动折返等特殊功能；四是车辆段独立采用联锁设备，因其承担列车编解、调车等功能，设备较多；五是自动化程度高，具备自动排列进路和运行调整功能，人工介入少。2.简述城市轨道交通信号系统的发展历程。参考答案：城市轨道交通信号系统的发展经历三个阶段：①基于模拟轨道电路的ATC系统，采用固定闭塞，通过模拟轨道电路传送10-20种信息，如北京地铁1号线的FS-2500轨道电路，但技术落后、维修量大，将逐步淘汰；②基于数字轨道电路的ATC系统，为准移动闭塞，传送数十位数字信息，如上海地铁2号线的AF-904轨道电路，虽可靠性高，但存在抗干扰能力要求高、单向传输等缺点；③基于无线通信的CBTC系统，为移动闭塞，通过无线传输实时更新防护点，缩短行车间隔，国内主要采用无线、漏泄同轴电缆等传输方式，已成为主流制式。3.简述我国城市轨道交通信号系统的发展趋势。参考答案：我国城市轨道交通信号系统的发展趋势：一是以CBTC系统为主流，国内已开发固定、准移动、移动闭塞三种制式，目前以CBTC为主；二是加速国产化进程，中国铁道科学研究院、北京交通大学等单位已实现CBTC子系统国产化，开展了室内调试和现场试验，但国内运营的CBTC系统仍以国外设备为主，维护成本高，国产化成为紧迫任务，未来将推动自主研发系统的工程应用。

项目一继电器思考与练习1.继电器有哪些作用？参考答案：继电器在铁路信号系统中主要有三大作用：一是表示功能，通过不同继电器状态反映区段占用、信号机状态、道岔位置等，如道岔定位/反位表示继电器（DBJ/FBJ）分别指示道岔定位或反位；二是驱动功能，控制信号机和转辙机等设备，例如通过操纵继电器驱动道岔转换方向；三是逻辑功能，在继电联锁和半自动闭塞中实现安全逻辑，如控制出站信号机不开放以防止区间冲突。2.继电器有哪些分类方式？参考答案：继电器可按多种标准分类：按动作原理分为电磁继电器（主流类型）和感应式继电器；按工作电流分为直流（无极、偏极、有极）和交流继电器，整流式继电器实质为直流型；按输入量分为电流继电器（串联检测电流）和电压继电器（独立励磁检测电压）；按动作速度分为正常动作（0.1-0.3s）和缓动继电器（>0.4s）；按接点结构分为普通接点（小功率）和加强接点（大功率）；按可靠性分为安全型（重力释放）和非安全型（弹簧释放）。3.直流无极继电器有哪几部分？参考答案：直流无极继电器由电磁系统和接点系统构成。电磁系统包括线圈、铁芯、轭铁和衔铁，线圈通电产生磁通形成闭合磁路，吸引衔铁动作；断电后衔铁靠重力释放。接点系统含拉杆和8组接点组，每组包括前接点（动合）、后接点（动断）和动接点，动接点随衔铁动作实现电路通断，各组接点动作一致且相互绝缘。4.继电电路有哪些分析方法？参考答案：继电电路主要分析方法有三种：一是动作程序法，用符号（↑吸起、↓落下、→动作）表示继电器时序关系，不严格表达逻辑；二是时间图解法，以时间轴展示继电器线圈通断和接点状态变化，清晰反映相互关系及缓放等时间特性；三是接通径路法，追踪线圈励磁电路径路（电源正极→接点→线圈→负极），判断继电器是否励磁，是最常用的分析方法。5.什么是继电器的返回系数？参考答案：返回系数是继电器释放值与工作值之比，衡量其工作性能。释放值指线圈通充磁值后，衔铁落下时的最大电压/电流；工作值指继电器可靠吸起所需的最小电压/电流。该系数反映灵敏度，通常为0.1-0.5，值越大灵敏度越高，可通过特性曲线观察。

项目二信号与信号机思考与练习1.请画出一个具有站后双线折返构造的城市轨道交通车站的站场图，并在图上布置信号机。参考答案：2.信号机的设置原则是什么？参考答案：位置：右侧行车制下设于运行方向右侧，地下段安装在隧道壁<article_references>2321</block>。类型：高柱信号机用于车辆段进出段，矮型信号机用于隧道内<article_references>2323</block>。限界：高柱距正线中心线≥2440mm，矮型≥1875mm，不侵入设备限界<article_references>2333</block>。3.以卡斯柯信号系统为例，信号机编号的原则是什么？参考答案：方向：上行尾数为偶数，下行为单数<article_references>2362</block>。顺序：由近及远编号，含车站代码（如S012302，“23”为车站代码）<article_references>2356</block>。4.三显示区间信号机的显示含义是什么？参考答案：三显示区间信号机自上而下的灯位为黄灯、绿灯、红灯，其显示含义如下：一个红色灯光：表示禁止列车越过该信号机。一个绿色灯光：表示列车运行前方至少有两个闭塞区段空闲，允许列车按指令速度越过该信号机。一个黄色灯光：表示列车运行前方只有一个闭塞区段空闲，列车应减速运行通过该信号机，并随时准备停车。5.LED色灯信号机有哪些特点？参考答案：高可靠性：LED光源寿命长，减少维护工作量。节能高效：功耗低，较传统白炽灯节能70%以上。高亮度与可见性：发光强度高，色彩鲜艳，在各种天气条件下显示效果好，识别距离远。结构紧凑：体积小、重量轻，便于安装和维护，适合空间受限环境。无频闪：直流驱动，无频闪，减少司机视觉疲劳。故障自诊断：部分具备故障监测功能，可实时反馈工作状态。

项目三道岔与转辙机思考与练习1.钩式外锁闭装置的工作原理是怎样的？参考答案：钩式外锁闭装置通过锁闭杆、锁钩和锁闭框实现道岔的锁闭。当转辙机带动动作杆移动时，锁闭杆随之运动，通过锁钩与锁闭框的啮合关系，将尖轨与基本轨紧密锁闭。转换时，动作杆拉动锁闭杆，使锁钩脱离锁闭框，尖轨解锁并转换至目标位置，随后锁钩重新与另一侧锁闭框啮合，实现新位置的锁闭。其特点是锁闭力直接作用于尖轨，锁闭可靠，能有效防止外力导致的道岔位移。2.指出ZD6-A型电动转辙机和S700K型电动转辙机的不同点。参考答案：动力来源：ZD6-A型采用直流电动机驱动，S700K型采用三相交流电动机，后者功率更大、转换速度更快。传动方式：ZD6-A型通过齿轮、齿条传动，S700K型采用滚珠丝杠传动，机械效率更高，寿命更长。锁闭方式：ZD6-A型为内锁闭，锁闭机构在机内；S700K型为外锁闭，通过外部锁闭装置直接锁闭尖轨，安全性更好。控制方式：S700K型支持远程监测和诊断，ZD6-A型需现场维护。3.为什么对转辙机设置减速器和摩擦连接器？参考答案：减速器：降低电动机输出转速，提高转矩，满足道岔转换时的动力需求。例如，ZD6-A型通过齿轮减速器将高速低扭矩转换为低速高扭矩，确保尖轨可靠移动。摩擦连接器：作为过载保护装置，当道岔转换受阻（如尖轨卡阻）时，摩擦片打滑，切断动力传递，防止电动机烧毁或机件损坏。其摩擦力可通过调整弹簧压力设定，确保在正常负载下不打滑，异常时及时保护。4.如何操作联动道岔？参考答案：联动道岔操作需遵循“统一控制、同步转换”原则：控制台操作：通过车站联锁系统，按压对应道岔按钮，系统自动控制一组道岔同步转换，无需单独操作每副道岔。现场操作：若需手动操作，需先确认联动道岔组内所有道岔均处于解锁状态，通过手摇把依次转换各道岔至目标位置，并确认锁闭状态。安全要点：操作前需检查道岔区域无障碍物，操作后核对道岔表示灯与实际位置一致，确保联锁关系正确。5.在手摇道岔时，为什么要切断转辙机的电源？参考答案：切断电源是为确保操作安全与设备保护：防止误动：避免在手动操作时，转辙机突然通电启动，导致机械部件碰撞或人员受伤。保护电机：手摇时电机被动旋转会产生感应电动势，可能损坏内部电路或控制系统。符合故障-安全原则：切断电源后，转辙机处于机械锁闭状态，防止意外转换，确保行车安全。操作流程为：先切断电源，再插入手摇把转换道岔，完成后恢复电源并确认表示。

项目四轨道电路、计轴器与应答器思考与练习1.简述轨道电路的基本原理。参考答案：轨道电路以两根钢轨为导体，两端设置机械或电气绝缘，通过送电端（含电源和限流器）和受电端（轨道继电器GJ）构成闭合电路。其工作原理是利用钢轨传输电流，通过GJ的吸起或落下来判断区段状态：当轨道空闲时，电流经钢轨流至受电端，GJ吸起，信号机开放；列车占用时，轮对短接钢轨，电流分流使GJ落下，信号机关闭；断轨或断线时，电路中断，GJ同样落下，实现故障-安全防护。例如，简单正线轨道电路中，限流器保护电源并确保分路时GJ可靠落下，轨端接续线减小接头电阻，共同保障电路稳定工作。2.电气绝缘的轨道电路的原理是怎样的？这类轨道电路在哪些城市有应用？参考答案：电气绝缘轨道电路通过特定频率或编码信号区分相邻区段，无需机械绝缘，利用轨道电路的电气特性实现区段隔离。例如，数字轨道电路采用数字编码方式传送信息，列车可实现一次模式曲线式安全防护（准移动闭塞）。这类轨道电路在我国应用广泛：美国联合道岔与信号国际公司（USSI）的AF-904无绝缘数字轨道电路用于上海地铁2号线、津滨轻轨；德国西门子公司的遥供无绝缘音频轨道电路用于广州地铁1号线、2号线和南京地铁1号线。3.计轴器是如何判断来车方向和计算列车轴数的？参考答案：计轴器通过安装在钢轨轨腰的轨道传感器（如电磁感应线圈）检测车轮切割磁场的次数来计取轴数。传感器通常成对设置在区段两端，当列车通过时，车轮依次触发入口和出口传感器，系统根据触发顺序判断方向（如先触发A传感器再触发B传感器为正向，反之则为反向），并通过运算比较器累计轴数。若入口与出口轴数一致，判定区段空闲；轴数不一致则判定区段占用，从而替代轨道电路实现列车定位和占用检测。4.应答器具体是如何分类的？参考答案：应答器按功能和安装方式主要分为固定应答器（信标）和可变应答器（有源应答器）。固定应答器预先存储线路参数（如坡度、曲线半径、限速等），当列车通过时，车载天线接收其信息，用于列车定位和速度控制；可变应答器与轨旁设备连接，可实时更新临时限速、进路信息等动态数据，通过LEU（地面电子单元）接收来自联锁或ATS的指令并转发给列车。两者均通过电磁感应原理与车载设备通信，广泛应用于CBTC系统中实现车地信息交互。

项目五联锁系统思考与练习1.计算机联锁有哪些优点？参考答案：计算机联锁系统是实现城市轨道交通现代化和自动化的基础设施之一，具有高效、安全的特点，是提高车站通过能力的基础。它具备故障-安全性能，与电气联锁系统相比，在设计、施工和维护方面更便捷，且便于改造和增加新功能，为城市轨道交通信号向智能化和网络化方向发展创造了条件。2.请说明进路、道岔和信号机是如何联锁的。参考答案：在城市轨道交通的车站或车辆段内，进路是列车运行所经过的路径，每条进路有一组或多组道岔，且必须有信号机防护。为保证安全，三者间需建立相互制约的联锁关系：进路的开放需道岔位置正确，信号机的显示状态反映进路的锁闭情况，只有道岔位置正确、进路空闲时，防护该进路的信号机才能开放允许信号；当进路锁闭后，道岔不能再转换，敌对进路的信号机不能开放。3.什么是敌对进路和抵触进路？参考答案：敌对进路是指两条或两条以上进路同时建立时，会导致列车冲突的进路，例如同一到发线上对向的接车进路与发车进路。抵触进路则是指两条进路不能同时建立，但不会直接导致列车冲突，通常因道岔位置或进路重叠而相互制约，如同一咽喉区不同方向的调车进路。两者均需通过联锁系统避免同时建立，以保障行车安全。4.在SICAS中如何解锁列车进路？参考答案：在SICAS（西门子计算机联锁系统）中，列车进路解锁通常包括正常解锁、人工解锁和故障解锁。正常解锁是列车出清进路后，进路自动解锁；人工解锁需在确认进路空闲且无列车占用时，通过操作控制台人工办理；故障解锁则用于进路因故障无法正常解锁的情况，需按特定安全程序操作，确保解锁过程安全可靠。5.请说明排列进路时道岔、进路、信号机的动作和联锁的顺序。参考答案：排列进路时，首先根据进路要求转换道岔至正确位置并锁闭道岔；随后检查进路空闲、无敌对进路等联锁条件，满足后锁闭进路；最后开放进路始端信号机，显示允许信号。整个过程中，道岔转换是前提，进路锁闭是核心，信号机开放是结果，三者通过联锁逻辑严格按顺序动作，确保进路安全建立。

项目六ATC系统思考与练习1.ATO子系统有几种驾驶模式？参考答案：ATO子系统通常支持四种驾驶模式，分别为AM模式（自动驾驶模式）、SM模式（人工驾驶模式）、RM模式（限制人工驾驶模式）和FM模式（自由人工驾驶模式）。AM模式下，列车在ATP子系统的监督下由ATO自动完成启动、加速、惰行、制动及站台精准停车等操作，司机仅需监控设备状态；SM模式由司机手动控制列车运行，但需在ATP速度监督下确保不超速；RM模式为降级模式，司机以不超过25km/h的速度手动驾驶，适用于ATP设备故障或初始化阶段；FM模式则完全由司机控制，不受ATP速度限制，仅在无ATP装备区域或紧急情况下使用。这些模式可根据运营需求和设备状态灵活切换，确保列车在不同场景下的安全与效率。2.ATP子系统的基本原理是什么？参考答案：ATP子系统（列车自动防护系统）的核心原理是通过实时监控列车位置、速度及线路条件