《轨道交通信号与通信系统》2024-2025期末试题及答案

《轨道交通信号与通信系统》2024-2025期末试题及答案一、单项选择题（共15小题，每小题2分，共30分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分）1.基于通信的列车控制系统（CBTC）的核心闭塞制式为（）A.固定闭塞B.准移动闭塞C.移动闭塞D.半自动闭塞2.我国城市轨道交通LTE-M车地无线通信系统的专用工作频段为（）A.1785-1805MHzB.1805-1825MHzC.1900-1920MHzD.2400-2420MHz3.ZPW-2000A型无绝缘轨道电路的标准载频系列不包含（）A.1700HzB.2000HzC.2200HzD.2600Hz4.按供电方式划分，轨道旁应答器可分为（）A.固定应答器与可变应答器B.有源应答器与无源应答器C.主应答器与从应答器D.入口应答器与出口应答器5.计算机联锁系统的核心功能是实现（）三者之间的安全联锁关系A.信号机、道岔、进路B.信号机、轨道电路、道岔C.进路、列车、道岔D.信号机、列车、进路6.列车自动防护系统（ATP）的核心作用是（）A.实现列车自动驾驶B.监控列车运行速度，防止超速C.调度全线列车运行D.实现道岔自动转换7.计轴器作为列车占用检测设备，其基本工作原理是（）A.利用钢轨的阻抗变化检测列车B.利用电磁感应检测通过车轮的数量C.利用视频识别列车位置D.利用激光检测列车长度8.下列不属于城轨通信系统核心子系统的是（）A.专用电话系统B.闭路电视监控系统（CCTV）C.列车自动监控系统（ATS）D.乘客信息系统（PIS）9.闭塞制度的核心目的是（）A.提高列车运行速度B.防止列车追尾或正面冲突C.降低运营成本D.减少设备维护量10.调车信号机显示的禁止调车信号为（）A.红灯B.蓝灯C.月白色灯D.黄色灯11.下列关于ZPW-2000A型轨道电路的说法，错误的是（）A.属于无绝缘轨道电路，无需机械绝缘节B.可实现列车占用检测、断轨检测和信息传输C.相邻区段采用相同载频，提高信息传输效率D.配置补偿电容以抵消钢轨感性阻抗的影响12.无线闭塞中心（RBC）在CBTC系统中的核心功能是（）A.实现站场联锁控制B.生成并发送列车移动授权C.实现列车自动驾驶D.采集轨道电路状态信息13.城市轨道交通信号系统的发展历程中，第三代信号系统的标志是（）A.继电联锁系统B.计算机联锁系统C.基于通信的列车控制系统D.无人驾驶系统14.转辙机的锁闭功能是指（）A.转换道岔至规定位置B.反映道岔的实际位置C.防止道岔受外力意外转换D.实现道岔的自动控制15.乘客信息系统（PIS）的核心服务对象是（）A.运营调度人员B.维修人员C.乘客D.站务人员二、多项选择题（共5小题，每小题3分，共15分。每小题列出的五个备选项中至少有两个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选、少选或未选均无分）1.下列属于CBTC系统核心子系统的有（）A.列车自动防护（ATP）B.列车自动驾驶（ATO）C.列车自动监控（ATS）D.计算机联锁（CI）E.数据通信系统（DCS）2.轨道电路的主要功能包括（）A.列车占用检测B.断轨检测C.控车信息传输D.列车速度测量E.轨道状态监督3.计算机联锁系统常用的安全冗余结构包括（）A.双机热备冗余B.三取二冗余C.二乘二取二冗余D.单机冷备冗余E.四机并联冗余4.下列属于信号机禁止信号显示的有（）A.进站信号机红灯B.出站信号机红灯C.调车信号机蓝灯D.调车信号机月白灯E.进站信号机黄灯5.城轨LTE-M无线通信系统可承载的业务包括（）A.CBTC列车控制数据B.列车调度语音通信C.乘客信息系统（PIS）数据D.闭路电视（CCTV）监控数据E.列车紧急报警信息三、判断题（共10小题，每小题1分，共10分。请在题后的括号内正确的打“√”，错误的打“×”）1.无源应答器的工作能量来自列车车载天线的电磁耦合，无需外部供电。（）2.CBTC系统只能实现移动闭塞制式，无法降级为固定闭塞运行。（）3.ZPW-2000A型轨道电路采用电气绝缘节实现相邻区段的隔离，无需机械绝缘。（）4.联锁系统仅需保证信号机与道岔的对应关系，无需考虑进路状态。（）5.ATO系统可在ATP的安全防护下实现列车自动驾驶，但仍需司机监控运行状态。（）6.移动闭塞制式下，列车的追踪间隔是固定不变的，由闭塞分区长度决定。（）7.城轨时钟系统的作用是为全线各系统提供统一的时间基准，保证系统时间同步。（）8.PIS系统属于信号系统的子系统，主要用于传输列车控制信息。（）9.计轴器不仅可以检测列车占用，还可以准确测量列车的运行速度。（）10.城市轨道交通信号系统的安全等级需达到SIL4级，以保证行车安全。（）四、简答题（共4小题，每小题6分，共24分）1.简述CBTC系统的基本工作原理及核心技术优势。2.简述ZPW-2000A型无绝缘轨道电路的组成及主要功能。3.简述计算机联锁系统相比传统继电联锁系统的主要优势。4.简述城市轨道交通专用通信系统的组成及各核心子系统的作用。五、综合分析题（共2小题，第1题10分，第2题11分，共21分）1.某城市地铁2号线采用国产CBTC系统，早高峰7:45左右，正线K12+300至K12+800区段触发ZPW-2000轨道电路红光带告警，该区段为非咽喉区直线路段，当时有3列上线列车运行，系统处于CBTC正常模式。试分析该故障对信号系统及运营的影响，并说明运营单位的标准应急处置流程。2.闭塞制式是轨道交通信号系统的核心技术之一，目前主流的闭塞制式包括固定闭塞、准移动闭塞、移动闭塞三类。试从工作原理、追踪间隔特性、车地通信方式、线路利用率、适用场景五个维度对比分析三类闭塞制式的差异，并结合我国城轨发展现状说明移动闭塞成为主流技术的原因。参考答案一、单项选择题1.C2.A3.C4.B5.A6.B7.B8.C9.B10.B11.C12.B13.C14.C15.C二、多项选择题1.ABCDE2.ABCE3.ABC4.ABC5.ABCDE三、判断题1.√2.×3.√4.×5.√6.×7.√8.×9.×10.√四、简答题参考答案1.（1）基本工作原理：CBTC系统通过车地双向数据通信系统（DCS）实现列车与地面设备的实时信息交互（1分）；车载ATP设备通过轮速传感器、加速度计结合应答器校准，自主计算列车的精确位置、运行速度，并将列车状态信息实时发送至地面无线闭塞中心（RBC）（1分）；RBC结合全线列车运行状态、线路参数、进路状态等信息，为每列车计算并发送动态移动授权（MA）（1分）；车载ATP根据移动授权实时监控列车运行速度，确保列车在安全制动距离内停车，ATO系统在ATP防护下完成列车自动驾驶、精确停车等操作（1分）。（2）核心技术优势：①采用移动闭塞制式，最小行车间隔可压缩至90秒以内，较固定闭塞提升30%以上的线路运输能力（1分）；②支持多级降级运行模式（CBTC模式、点式ATP模式、联锁模式等），系统可靠性高；③车地双向通信信息量大，可实现更精细的列车控制，安全性达到SIL4级（1分）。2.（1）组成：ZPW-2000A型无绝缘轨道电路主要由发送器、接收器、轨道继电器、调谐单元（BA）、空心线圈（SVA）、补偿电容、传输电缆及防雷单元等组成（2分，答出4个以上即可得2分）。（2）主要功能：①列车占用检测：通过监测轨道电路的接收电平变化，准确判断区段是否被列车占用，向联锁系统提供占用/空闲状态信息（1分）；②断轨检测：实时监督钢轨的完整性，发生断轨时接收端电平降至阈值以下，触发故障报警（1分）；③信息传输：通过不同载频和低频编码，向车载ATP设备传输线路参数、限速信息、区段状态等控车数据（1分）；④电气隔离：采用调谐单元实现相邻区段的电气绝缘，无需机械绝缘节，适应无缝线路要求，减少维护工作量（1分）。3.计算机联锁系统相比传统继电联锁的优势主要体现在以下方面：（1）设备体积与功耗：采用集成电路和计算机技术，设备体积仅为继电联锁的1/5~1/10，功耗降低70%以上，大幅节省机房空间和电力成本（1.5分）；（2）运算效率与功能扩展性：逻辑运算速度快，进路办理时间从继电联锁的2~3秒缩短至0.5秒以内，且可通过软件升级扩展功能，适配CBTC、无人驾驶等新需求（1.5分）；（3）可靠性与安全性：采用双机热备、三取二、二乘二取二等安全冗余结构，平均无故障工作时间（MTBF）可达10⁶小时以上，远高于继电联锁的10⁴小时级别（1.5分）；（4）维护与管理：具备完善的故障自诊断功能，可快速定位故障点，支持远程监控和运维，维护效率提升60%以上，同时可存储操作记录、故障日志，便于事故分析（1.5分）。4.城市轨道交通专用通信系统由多个子系统组成，核心子系统及作用如下：（1）公务电话系统：为运营管理、行政办公提供通用语音通信服务，实现与外部公网的互联互通（1分）；（2）专用电话系统：为行车调度、电力调度、环控调度、站务人员、司机等提供专用指挥通信通道，具备优先级呼叫、紧急呼叫功能，保障运营指挥效率（1分）；（3）无线通信系统（LTE-M为主）：实现车地之间的双向语音和数据传输，是CBTC列车控制、调度指挥、应急通信的核心传输通道（1分）；（4）广播系统：面向车站、列车乘客播报运营信息、到站提示、应急通知，同时可向工作人员发布调度指令（1分）；（5）闭路电视监控系统（CCTV）：对车站站厅、站台、轨行区、车厢及重点设备区域进行实时视频监控，支撑运营管理、安防反恐和应急处置（1分）；（6）乘客信息系统（PIS）与时钟系统：PIS向乘客提供列车到站信息、运营动态、公益宣传等内容；时钟系统为全线各系统提供统一时间基准，保证系统时间同步（1分，答出两个即可得1分）。五、综合分析题参考答案1.（1）故障影响分析（4分）①由于当时系统处于CBTC正常运行模式，轨道电路作为后备检测设备，其红光带（故障占用）不会影响CBTC核心控制逻辑：RBC以车载设备上报的厘米级精度位置信息为准生成移动授权，列车可正常通过故障区段，不会触发紧急制动或停车（2分）；②故障会触发信号系统三级告警，运维人员需及时排查处理，若未及时处置，后续若发生车地通信中断、系统降级为基于轨道电路的后备模式（ITC模式），红光带将导致该区段信号机无法开放，引发线路堵塞（1分）；③早高峰时段列车密度大，若故障进一步扩大导致降级运行，将造成行车间隔拉大、乘客滞留，甚至引发全线运营延误（1分）。（2）标准应急处置流程（6分）①故障发现与初始研判：OCC信号调度员收到红光带告警后，第一时间通过ATS系统核对故障区段的实际列车占用情况，确认CBTC模式正常、该区段无实际列车占用后，立即向行调通报故障信息，同时通知信号维修班组赶赴现场，向维修人员说明故障区段、告警类型（2分）；②现场排查与临时处置：维修人员到达现场后，首先检查轨行区是否存在异物侵限、钢轨断轨、轨旁设备脱落等显性故障：若为异物侵限，立即清理异物并确认钢轨完好，测试轨道电路接收电平，确认红光带消除后上报调度；若为设备故障（如发送器、调谐单元损坏），立即更换备用备件，短时无法修复的，向调度说明故障原因和预计修复时间（2分）；③运营调整与恢复：若故障快速消除，调度确认设备正常、区段空闲后，维持CBTC正常运行模式，通过调整列车运行等级、压缩停站时间等方式消除运营延误；若故障短时无法修复，调度需做好降级运行预案，若后续需降级运行，可采用站间闭塞法组织列车限速通过故障区段，同时通知车站做好客流疏导（1分）；④事后复盘与整改：故障处置完成后24小时内，信号运维部门出具故障分析报告，明确故障根因，制定防范措施（如加强轨旁设备月度巡检、优化异物入侵监测系统），并组织运维人员开展专项培训（1分）。2.（1）三类闭塞制式的维度对比（7分）对比维度固定闭塞准移动闭塞移动闭塞工作原理线路划分为固定长度的闭塞分区，一个分区同一时间仅允许一列车占用，后续列车需等前车完全出清前方分区后方可进入，闭塞分区长度大于列车最大制动距离（1分）仍采用固定闭塞分区，但后续列车的停车目标点为前车所在闭塞分区的入口端，制动距离根据本车运行速度动态计算，无需等待前车完全出清前方分区（1分）无固定闭塞分区，列车通过车地双向通信实时上报精确位置，地面设备为每列车动态生成移动授权，授权终点为前车尾部加安全防护距离，闭塞区间随列车运行动态调整（1分）追踪间隔特性间隔固定，由闭塞分区长度决定，理论最小间隔120~180秒，实际运营中多为150秒以上（0.5分）间隔半动态，由闭塞分区长度和列车制动距离共同决定，理论最小间隔90~120秒，实际运营中多为120~150秒（0.5分）间隔完全动态，由列车制动距离和安全余量决定，理论最小间隔60~90秒，实