城市轨道交通信号与通信系统-试卷1及答案

城市轨道交通信号与通信系统-试卷1及答案一、单项选择题（共15题，每题1分，共15分。每题的备选项中，只有1个最符合题意）1.目前国内城市轨道交通CBTC系统主流采用的LTE-M车地通信制式，其技术标准所属的移动通信代际为（）A.2GB.3GC.4GD.5G2.城市轨道交通正线信号机中，绿色信号灯的显示含义为（）A.禁止列车越过该信号机B.允许列车越过，进路开通直向，可按ATP允许速度运行C.允许列车越过，进路开通侧向，需按限制速度运行D.引导信号，允许列车以不超过25km/h速度运行3.根据《地铁设计规范》（GB50157-2013），正线计算机联锁系统的进路办理响应时间（从操作指令输入到信号机开放）不应大于（）A.0.5sB.1sC.2sD.3s4.下列闭塞制式中，不属于城市轨道交通正线常用闭塞制式的是（）A.移动闭塞B.准移动闭塞C.固定闭塞D.半自动闭塞5.ATP系统的核心安全功能是（）A.列车自动驾驶B.列车自动防护C.列车自动监控D.进路自动办理6.城市轨道交通通信系统中，为运营调度、车站值班员、司机等提供专用移动语音通信的子系统是（）A.公务通信系统B.专用无线通信系统C.广播系统D.乘客信息系统7.CBTC移动闭塞系统中，列车的安全行车间隔由（）动态计算确定A.固定闭塞分区长度B.列车当前速度C.目标距离-速度制动曲线D.信号机显示间隔8.城市轨道交通时钟系统的核心功能是（）A.为乘客提供时间显示服务B.为各机电系统提供统一的时间基准C.为调度员提供计时服务D.为视频监控系统提供时间戳9.下列设备中，属于联锁系统室外现场设备的是（）A.联锁机B.转辙机C.ATS工作站D.ATP车载主机10.城市轨道交通乘客信息系统（PIS）的信息发布优先级最高的是（）A.运营信息B.广告信息C.紧急救灾信息D.时间信息11.ATO系统的下列功能中，属于非安全相关功能的是（）A.列车速度调节B.车门精准对位C.列车自动折返D.超速防护12.城市轨道交通通信系统的传输骨干网通常采用（）拓扑结构，以提升冗余可靠性A.星型B.环型C.总线型D.树型13.信号系统CBTC模式故障时，用于保证列车区间运行安全的后备防护模式是（）A.ATO模式B.点式ATP模式C.人工驾驶模式D.自动折返模式14.根据《地铁设计规范》（GB50157-2013），城市轨道交通视频监控系统（CCTV）的车站图像存储时间不应少于（）A.7天B.15天C.30天D.90天15.下列关于信号系统故障-安全原则的描述，错误的是（）A.信号机灯泡断丝时自动显示禁止信号B.联锁系统故障时自动锁闭未开放进路C.ATP设备故障时列车自动触发紧急制动D.ATO设备故障时列车自动触发紧急制动二、多项选择题（共10题，每题2分，共20分。每题的备选项中，有2个或2个以上符合题意，至少有1个错项。错选，本题不得分；少选，所选的每个选项得0.5分）1.下列属于CBTC信号系统核心子系统的有（）A.列车自动防护系统（ATP）B.列车自动驾驶系统（ATO）C.列车自动监控系统（ATS）D.计算机联锁系统（CI）E.数据通信系统（DCS）2.城市轨道交通通信系统的核心组成部分包括（）A.传输系统B.专用无线通信系统C.广播系统D.乘客信息系统E.牵引供电系统3.联锁系统的基本功能包括（）A.进路办理B.进路锁闭C.信号开放D.超速防护E.道岔控制4.ATP车载设备的主要安全功能有（）A.速度测量与定位B.超速防护C.车门安全监控D.列车自动折返E.进路自动办理5.下列显示中，属于城市轨道交通正线信号机常用显示的有（）A.红灯B.绿灯C.黄灯D.蓝灯E.月白灯6.城市轨道交通专用无线通信系统的主要服务对象包括（）A.行车调度员B.车站值班员C.列车司机D.维修人员E.普通乘客7.下列属于ATO系统基本功能的有（）A.列车速度自动调节B.车站精准对位停车C.列车自动折返D.超速安全防护E.运行图自动调整8.ATS系统的主要功能包括（）A.列车运行实时监视B.进路自动办理C.运行图调整D.超速防护E.运营数据统计分析9.城市轨道交通广播系统的信息发布优先级排序，正确的有（）A.防灾广播>运营广播>背景音乐B.运营广播>防灾广播>背景音乐C.行车调度广播>车站值班员广播>站台普通广播D.车站值班员广播>行车调度广播>站台普通广播E.紧急疏散广播>运营提示广播>广告广播10.下列关于信号系统冗余设计的描述，正确的有（）A.ATP车载设备采用二取二或三取二安全冗余架构B.联锁机采用双机热备冗余配置C.ATS中心服务器采用单机配置，无需冗余D.车地通信采用双通道冗余传输E.信号机采用单灯泡设计，无需冗余三、判断题（共10题，每题1分，共10分。正确的填“√”，错误的填“×”）1.城市轨道交通CBTC系统中，移动闭塞的闭塞分区是固定物理划分的，长度与列车长度相关。（）2.专用无线通信系统是城市轨道交通运营调度的核心通信手段，用于保障行车指挥、应急处置的语音及数据通信需求。（）3.信号系统的故障-安全原则是指系统发生故障时，必须自动导向安全状态，避免危及行车安全。（）4.城市轨道交通正线道岔的转换设备为转辙机，核心作用是转换道岔位置、锁闭道岔、反映道岔状态。（）5.乘客信息系统（PIS）仅用于向乘客发布运营提示信息，不能用于发布紧急疏散类指令。（）6.ATO系统属于安全相关系统，其所有功能均需满足故障-安全设计原则。（）7.城市轨道交通通信系统的传输网采用环型拓扑时，单点链路故障不会影响整个网络的正常运行。（）8.点式ATP系统的车地通信是连续的，可实现全区间连续的速度监控和防护。（）9.联锁系统的进路锁闭功能可防止敌对进路同时开放，保障行车进路的唯一性。（）10.时钟系统仅为乘客提供公共时间显示服务，无需为其他机电系统提供时间基准。（）四、简答题（共5题，每题7分，共35分）1.简述CBTC移动闭塞系统的基本工作原理。2.简述城市轨道交通ATP系统的主要安全功能。3.简述城市轨道交通专用通信系统的核心组成及各子系统的作用。4.简述联锁系统“故障-安全”原则的内涵及典型实现方式。5.简述城市轨道交通乘客信息系统（PIS）的层级架构及各层级的核心功能。五、案例分析题（共2题，每题10分，共20分）1.某市地铁3号线为GoA4级全自动运行CBTC信号系统，早高峰期间1列列车在进站前突发ATP车载设备冗余通道故障，触发紧急制动停于区间，后续2列列车触发ATP防护制动，导致全线晚点峰值达12分钟，影响乘客约1.2万人次。结合上述场景，回答下列问题：（1）分析ATP车载设备触发紧急制动的常见硬件及软件原因（4分）（2）从设备运维、运营组织、系统优化三个维度，提出降低此类故障影响的改进措施（6分）2.某市地铁1号线为建成10年的老线路，通信系统采用传统TETRA窄带无线通信制式，近期节假日大客流期间，多次出现车站专用无线通信拥塞、站台PIS信息更新延迟、CCTV视频上传卡顿等问题，严重影响运营指挥效率和乘客服务体验。结合上述场景，回答下列问题：（1）分析该线路通信系统出现上述问题的主要原因（4分）（2）提出针对性的系统升级及优化方案（6分）参考答案一、单项选择题1.C2.B3.C4.D5.B6.B7.C8.B9.B10.C11.D12.B13.B14.C15.D二、多项选择题1.ABCDE2.ABCD3.ABCE4.ABC5.ABCE6.ABCD7.ABC8.ABCE9.ACE10.ABD三、判断题1.×2.√3.√4.√5.×6.×7.√8.×9.√10.×四、简答题1.CBTC移动闭塞系统的基本工作原理如下：（1）核心基础：基于车地双向连续通信技术，实现列车与地面信号系统之间的实时数据交互（1分）。（2）列车定位：车载ATP设备通过速度传感器、应答器、惯性导航等多源融合方式实现厘米级高精度定位，实时向地面设备发送列车位置、速度、运行状态、制动性能等参数（2分）。（3）移动授权计算：地面ATP设备结合前车位置、线路参数（坡度、曲线、限速）、进路锁闭状态等，为后续列车计算动态移动授权（MA），即列车允许运行的最远安全停车点（2分）。（4）制动曲线监控：车载ATP设备根据移动授权、列车制动性能、线路条件，实时计算目标距离-速度制动曲线，持续监控列车运行速度，当速度超过允许值时依次触发常用制动、紧急制动，确保两列车之间保持安全间隔（1分）。（5）闭塞特点：无固定物理闭塞分区，安全间隔随列车运行动态调整，可大幅提升线路通过能力（1分）。2.城市轨道交通ATP系统的主要安全功能包括：（1）超速防护：实时监测列车运行速度，与当前区段的允许速度对比，当列车速度超过警戒值时触发常用制动，超过紧急制动触发值时触发紧急制动，防止列车超速运行（1.5分）。（2）安全间隔防护：根据移动授权或闭塞分区状态，控制列车之间的最小安全间隔，防止列车追尾、正面冲突或侧面冲突（1.5分）。（3）车门安全监控：验证列车停车位置是否在站台允许开门范围内，位置不符时禁止开门；监控车门及屏蔽门状态，车门/屏蔽门未完全关闭且锁闭时，禁止列车启动（1.5分）。（4）进路安全防护：验证进路的锁闭状态、信号机显示权限，防止列车进入未开放的进路或敌对进路，确保进路的唯一性和安全性（1.5分）。（5）故障安全导向：ATP设备自身发生硬件或软件故障时，自动触发紧急制动并切断牵引，将列车导向安全停车状态（1分）。3.城市轨道交通专用通信系统是服务于运营指挥、应急处置、运维保障的专用通信网络，核心组成及作用如下：（1）传输子系统：作为通信系统的骨干网络，为各子系统提供高可靠、低时延的双向信息传输通道，采用环型冗余架构，单点故障不影响全网运行（1分）。（2）专用无线通信子系统：为行车调度员、车站值班员、司机、维修人员等提供移动语音及数据通信服务，支持组呼、紧急呼叫、优先级呼叫等功能，是行车指挥、应急处置的核心通信手段（1分）。（3）公务电话子系统：为运营管理人员提供日常办公语音通信服务，可与公用电话网互联互通，满足内部办公及外部联络需求（1分）。（4）广播子系统：分为车站广播和列车广播，用于发布运营提示、应急疏散指令、乘客引导信息，支持多级优先级控制，防灾广播优先级最高（1分）。（5）视频监控子系统（CCTV）：对车站站厅、站台、出入口、区间、列车车厢等区域进行视频采集、存储、回放，服务于运营管理、治安防范、应急事件调查（1分）。（6）时钟子系统：为通信、信号、机电等所有系统提供统一的时间基准，保障各系统时间同步，同时通过公共显示终端为乘客提供时间服务（1分）。（7）乘客信息子系统（PIS）：通过站台、站厅、列车的显示终端，向乘客发布运营信息、站点预报、应急信息、公共服务信息，提升乘客服务体验（1分）。4.（1）内涵（3分）：故障-安全原则是联锁系统的核心设计准则，指当联锁系统的硬件、软件或外部电路发生故障时，系统能自动识别故障并导向安全状态，禁止危险侧输出，避免因系统故障导致列车冲突、脱轨等行车事故，最大限度保障行车安全。（2）典型实现方式（4分，每点1分，答出4点即可）：①冗余架构设计：联锁机采用双机热备、二取二或三取二安全冗余架构，单台设备故障时可无缝切换至备用设备，不影响系统正常功能。②信号机故障安全：信号机以红灯为禁止信号，采用灯丝断丝检测电路，灯泡断丝或供电故障时，信号机自动回落至红灯显示，避免给出错误的允许信号。③道岔锁闭安全：转辙机具备机械锁闭和电气锁闭双重锁闭功能，当道岔位置不正确、锁闭不到位时，联锁系统禁止开放对应进路的信号机。④进路锁闭安全：进路办理完成后，联锁系统自动锁闭进路上的所有道岔及敌对进路，只有进路正常解锁后才能办理敌对进路，防止进路冲突。⑤故障输出安全：联锁系统发生不可恢复的严重故障时，自动切断所有信号机的允许信号输出，锁闭所有未开放进路，确保列车停在安全区域。5.城市轨道交通PIS系统采用“中心-车站-车载”三级分布式架构，各层级核心功能如下：（1）中心层（2.5分）：为系统核心管控节点，配置中心服务器、内容管理工作站、播出控制工作站、接口服务器等设备；负责全线路信息的统一编辑、审核、分发与调度，对接ATS、应急指挥、时钟等系统获取实时运营及应急数据，存储全量信息素材，实时监控各车站、车载终端的运行状态。（2）车站层（2.5分）：为车站本地管控节点，配置车站服务器、播放控制器、本地管理终端等设备；负责接收中心下发的信息任务，结合本站运营需求调整播出内容，控制本站站厅、站台、出入口的显示终端，支持车站值班员在紧急情况下发布本地应急信息。（3）车载层（2分）：为列车上的信息发布节点，配置车载播放控制器、车厢显示终端、车载无线网关等设备；通过车地通信网络接收中心/车站下发的信息，实时显示站点预报、运营提示、应急指令等内容，同时可播放公共服务及广告内容，支持列车在区间运行时的离线播放。五、案例分析题1.（1）ATP车载设备触发紧急制动的常见原因（4分，每点1分，答出4点即可）：①硬件故障：车载ATP主机核心板卡（如安全计算板、通信板）故障、电源模块失效，导致安全逻辑运算中断，触发紧急制动；②通信故障：车载无线通信模块故障、天线损坏或区间无线信号盲区，导致列车无法接收地面下发的移动授权，ATP触发安全制动；③测速定位故障：速度传感器失效、应答器天线故障或应答器数据丢失，导致列车定位异常、速度测量偏差超过阈值，ATP误判超速触发制动；④回路故障：车载紧急制动输出继电器触点异常、制动控制线路接触不良，导致安全回路断开，触发紧急制动；⑤软件故障：ATP车载软件存在逻辑缺陷（如边界条件处理错误、线路数据配置异常）、软件运行时内存溢出或进程死锁，导致系统误判安全状态触发制动。（2）改进措施（6分，每个维度2分，答出对应要点即可）：①设备运维维度：建立ATP车载设备全生命周期运维台账，定期对核心板卡、电源、通信模块、测速设备进行预防性检测，及时更换达到使用寿命的部件；部署车载设备在线监测系统，实时采集ATP设备的运行状态、告警信息，实现故障提前预警；配备车载ATP应急处置工具包，优化故障快速复位流程。②运营组织维度：优化早高峰列车运行图，预留5%-10%的行车间隔冗余，当单列车故障时后续列车可通过调速消化晚点；加强司机故障应急培训，每季度开展ATP故障应急演练，提升司机故障判断和处置速度；建立故障联动机制，ATP故障发生后调度中心可快速调整进路，组织车站做好乘客疏导，缩小故障影响范围。③系统优化维度：升级ATP车载设备为更高可靠性的二取二安全计算机平台，提升设备平均无故障时间（MTBF）至10万小时以上；优化车载ATP软件逻辑，强化极端工况、边界场景下的功能测试；优化车地通信网络覆盖，采用双通道冗余覆盖消除区间信号盲区，提升通信稳定性。2.（1）问题产生的主要原因（4分，每点1分，答出4点即可）：①无线容量不足：TETRA为窄带通信制式，单载频仅支持8-16路语音信道，大客流期间车站用户（站务、安保、保洁、应急人员）同时呼叫时信道拥塞，导致话音延迟、卡顿。②车地带宽不足：老线路车地通信多采用早期2.4GWLAN或窄带技术，带宽仅几Mbps，大客流期间PIS高清信息、CCTV实时视频、运营数据同时传输时带宽不足，导致信息更新延迟、视频卡顿。③硬件老化性能下降：线路运行10年，通信服务器、交换机、基站等硬件设备老化，CPU、内存性能不足，无法支撑大客流下的高并发数据处理需求，易出现处理延迟、设备宕机等