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1、1、什么是故障安全原则？ 答：铁路行车要求铁路信号设备在发生障碍、错误、失效的情况下，应具有导致减轻以至避免损失的功能，以确保行车安全，这一要求被称为铁路信号故障安全原则。具体措施主要有：防止人的错误操纵而出现的各种联锁及闭塞技术等；故障后使功能软化或降级使用技术，如自动闭塞中绿灯烧坏改亮黄灯的技术；应急顶替技术，如电源故障时利用蓄电池供电的技术；检测、报警和预防性养护的技术；冗余技术，如多重设备；器件的降额使用技术，如信号灯泡的降压使用等。电子设备的故障安全要考虑使用故障-安全逻辑2、列车运行控制系统（基本结构、功能） 答：所谓列车运行控制系统，是指由地面设备和车载设备组成，用于控制列车运行
2、速度、保证列车安全和高效运行的控制系统，是铁路信号系统的主要组成部分之一。它根据前方行车条件（包括进路状态、轨道占用情况、线路状况及调度命令等）为每列列车产生行车许可，并通过地面信号和车载信号的方式向司机提供安全运行的凭证。车载设备根据接收到的行车许可产生允许速度，当列车速度超过允许速度时控制列车实施制动，使列车降速乃至停车，防止列车超速颠覆或与前方列车追尾等事故，保证行车安全。其基本功能有：给司机显示允许列车运行的信号、限制速度、目标距离等自动实施速度控制，一旦列车超速，应能实施制动使列车降速乃至停车防止与同方向运行的列车相撞或追尾,续2：防止列车超过规定的限制速度运行，包括信号限速、线路限
3、速、车辆限速和临时限速等。无论何种列控系统，其结构都类似下图。设备都可分为地面设备和车载设备，功能都包含调度指挥和安全防护，实现的技术手段也均是闭塞技术和速度防护。,我国铁路列车运行自动控制系统CTCS主要内容包括1）以调度指挥系统TDCS和调度集中系统CTC为核心，构建调度指挥中心平台。2）以车站列控中心、联锁系统和区间信号设备为核心，构建区域控制中心平台。3）以列车速度防护和控制为核心，构建车载列车防护与控制平台。4）以铁路综合数字移动通信GSM-R为传输平台，构建基于通信的列控系统CBTC,3、几种常见的速度防护模式的原理和闭塞技术。 答：速度防护模式可分为阶梯速度防护模式和连续速度曲线
4、防护模式。前者可分为出口速度检查方式（人控优先，法国TVM-300为代表）及入口速度检查方式（设备优先制动，日本新干线ATC为代表）。后者可细分为分级连续方式，目标距离方式。 阶梯控制原理：对于采用阶梯控制的列控系统，后车与前车的空间间隔被划分成为若干个闭塞分区，分区数以划分的速度级别而定。只需对列车进入闭塞分区的速度或驶出闭塞分区的速度进行控制，使其满足对应信号所规定的速度限制，就可以防止列车冒进信号。阶梯速度防护模式一般用于固定闭塞。速度-距离模式曲线工作原理：是列车实时速度与制动距离间关系曲线。在线路参数，列车制动性能参数确定时，采用这种速度控制方式的列控系统根据列车前方的目标速度，目标
5、距离，依据一定的速度-距离模式曲线计算出列车当前的允许速度，并依此监控行车。曲线控制与阶梯控制最大的区别在于，不仅体现了信号系统的速度含义，也加入了距离含义。连续速度曲线防护模式用于准移动闭塞，虚拟闭塞，移动闭塞。,续3：闭塞技术：分为站间闭塞（单线区段），固定闭塞（用于复线区段，追踪运行，满足安全距离，缩短追踪间隔）和移动闭塞。固定闭塞包括三显示：红黄（警惕）绿，可预告前方2个闭塞分区状态，追踪间隔为L=L目视距离+2个L闭+L接近距离+L车。四显示：红，黄（限速），绿黄（警惕），绿，可预告前方3个分区，追踪间隔为L=L目视距离+3个L闭+L接近距离+L车。四显示信号可采用速差式，L表示16
6、0/160,Lu为160/115,U为115/0，H为0，表示前方占用不得冒进。虚闭塞也是固定闭塞的一种，就是在存储于地面闭塞中心的线路数据库中以虚拟的方式将区间划分为若干个闭塞分区，并设置虚拟的信号进行防护，但它不设置实际的区间信号机，也不再使用实际的地面轨道占用检测设备。移动闭塞的闭塞分区的入口是前行列车的尾部，因此其闭塞分区随前行列车的运行而移动，故此得名。移动闭塞的实现前提是实时、安全地检测前行列车的状态并及时给后车送行车许可。因此移动闭塞需要大容量双向车地通信技术作为保障。,4,允许速度曲线,实际速度曲线,防护距离,目标点,防护模式和闭塞方式综合表,4、列车牵引计算过程（受力分析、运
7、动方程）答案1,如右图所示，列车运行过程中，作用在列车上的力总体共分为三类：列车牵引力、,阻碍列车运行，不能由司机控制的外力叫列车运行阻力。可分为基本阻力和附加阻力。基本阻力指的是运行中永远存在的阻力，附加阻力是在个别情况下发生的阻力如坡道阻力，曲线阻力，隧道阻力。合称全阻力运行中与运动方向相反，阻碍列车运行，司机可根据需要调节的外力叫做列车制动力。其明显特点是由人为方法产生，可调节，可分为摩擦制动（闸瓦、盘型），动力，电磁。列车从静止到开始运行，一直进行加速运动，这个阶段只有牵引力和阻力作用，C=F-W且为正。当列车速度达到一定值后进入匀速区，此时无牵引力和制动力只有阻力作用于列车，合力为C
8、=-W。当列车需要降低速度或者停车时，实施制动给列车施加相应的制动力，形成一个减速度，此时C=-(B+W)。轮轨间实际状态并非纯粹静摩擦，因而分析轮轨间纵向水平作用力时，用黏着来代替静摩擦。在黏着状态下，轮轨间的纵向水平作用力的最大值定义为黏着力。黏着力大于最大静摩擦力时轮轨接触点发生相对滑动，车轮高速旋转，列车整体未能前进称为空转。,列车运行阻力和列车制动力。由动力装置发出的内力经传动装置传递，在轮周上形成切线方向力，通过轮轨间的黏着产生的、由钢轨反作用于轮周上的外力，从而使列车发生平移运动。这种由钢轨作用于动轮轮周上的切向外力之和称为列车轮周牵引力，简称列车牵引力。列车运行中由自然条件产生
9、与运动方向相反,4、列车牵引计算过程（受力分析、运动方程）答案2,对应于列车运行时候的三种不同工况，列车单位重量合力的组成也有三种情况： (1)牵引工况 在牵引工况下，牵引力F与列车运行阻力W同时作用于列车，列车合力为：(2)惰行工况 在惰性工况下，列车之受到运行阻力W的作用，其合力即为运行阻力：(3)制动工况 在制动工况下，列车制动力B和列车运行阻力W同时作用于列车，列车合力为：采用多质点模型进行受力分析时候，采用上面的公式,根据具体情况分解出分力即可。,5 、CTCS体系结构，组成原理，应用等级，技术方法，级间切换等,CTCS组成如右图，体系结构如下图,CTCS分为0-4五个等级： C0:
10、应用于既有铁路120 km/h及以下的区段，装备为既有铁路信号设备。地面设备： 国产轨道电构建三显示/四显示固定闭塞。车载设备： 通用机车信号列车运行监控记录装置，属于固定闭塞。C1:应用于既有铁路160 km/h及以下的区段，装备为既有铁路信号设备。地面设备：国产化轨道电路ZPW-2000构建四显示固定闭塞，车载设备： 主体机车信号LKJ2000，也是固定闭塞。C2:用于提速干线、客专和特殊线路。应答器、ZPW-2000A轨道电路完成车地通信。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。是准移动闭塞，地面可
11、不设通过信号机。C3:用于提速干线、客专和特殊线路。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。RBC基于地面信号系统计算列车移动授权，车载配置ATP，凭车载信号行车，可下线在CTCS2线路。准移动闭塞，地面可不设通过信号机等同于ETCS-2。C4：面向高速新线或特殊线路，取消了区间轨道电路和通过信号机，无线通信（GSM-R）。车载设备发送列车参数，无线闭塞中心RBC跟踪列车位置，基于车载信息计算列车移动授权，列车完整性检查由地面RBC和列车完整性验证系统完成。凭车载信号行车。属于移动闭塞，等同于ETCS-3,CTCS0-4等级中采用的技术方法（轨道电路、应答器
12、）,轨道电路：轨道电路是以铁路线路的两根钢轨为导体，两端加以电气绝缘或电气分割，并接上发送、接收设备所构成的电路。其工作原理如下。轨道电路由发送设备、接收设备、轨道绝缘组成。发送设备所发送的信号具有指定的信息特征，其特征的具体值可以由本轨道电路的状态决定也可以按列车运行方向，由前方相邻的一个或多个轨道电路状态决定。接收设备接收由轨道传送的信号并根据信号的信息特征控制相应的防护设备。绝缘主要是为了分隔不同的轨道电路，以免信号串扰。轨道电路有三种工作状态：调整状态（设备正常，轨道空闲，接收端收到大电流）。分路状态（设备正常，轨道占用，列车轮对分流导致接收端电流急剧下降）。断轨状态（分为列车经过时冲
13、击导致断轨和空闲状态下的断轨）,ZPW-2000A无绝缘轨道电路系统主要功能有：设备状态检查、列车占用检查、车地信息传输。其载频中心频率上行采用2000,2600HZ，下行采用1700,2300HZ，以每个中心载频f（频偏）产生两个实际载频。低频信息共18个。根据低频信息产生调制信号FSK载波。,ZPW-2000A结构图,应答器分为有源应答器（可编程应答器），无源应答器（固定应答器）两种。无源应答器只能发送存储在应答器中的固定报文信息，而有源应答器可发送由LEU接收到的变化的报文信息。轨旁电子单元LEU具有数据采集，处理及传送的功能，通常一个LEU可以同时向四个地面可编程应答器发送四种不同数据
14、报文。应答器车载设备由应答器传输模块和与之相连的车载天线组成。欧标应答器可存储1023位数据报文，利用应答器主要可以传送以下信息：线路基本参数，线路速度信息。临时限速信息，车站进路信息道岔限速信息，特殊定位信息其他信息：如固定障碍物信息、列车运行目标数据、链接数据等。,级间转换：列车跨线运行时，列控系统需要切换到不同的CTCS等级，称为CTCS级间转换。CTCS级间转换原则上在区间自动转换，并给司机提供相应的声光警示，由司机按压确认按钮，解除警示。自动转换失效时，司机根据ATP车载设备或LKJ的相应警示信息手动转换。CTCS级间转换分别设置具有预告、执行、检查功能的固定信息应答器。级间转换的预
15、告点与执行点设置间距。列车越过预告点，ATP车载设备进行提示，经过执行点且自动实现级间转换。在级间转换时，控车权的交接以ATP车载设备为主，保证控车权可靠平稳交接。级间转换时若已触发制动，则应保持制动作用完成，停车或发出缓解指令后，由手动或自动转换。,C3到C2的级间切换：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。在转换点设置“等级转换执行应答器组”、在转换点前方适当距离设置“等级预告应答器组”。GSM-R连接点：在GSM-R覆盖区域，当列车前端通过该点时，车载设备根据应答器信息与GSM-R建立连接并注册。RBC连接点：当列车前端通过该点时，车
16、载设备根据应答器信息呼叫RBC并进行注册。转换预告点LTA：在至转换点唯一进路入口处设置该点，当列车前端通过该点时，车载设备将向RBC报告所在位置，RBC判断为唯一进路时向车载设备提供行车许可及转换命令。 转换执行点LTO：当列车前端通过LTO点时，本务端的车载设备执行控车转换，非本务端处于休眠模式的车载设备记录等级转换信息。在距等级转换边界前一定距离（列车以最高速度运行至转换边界约5秒时间）和转换后列车运行5秒的区域为等级转换确认区，列车在区域内运行司机应根据车载设备提示对转换进行确认。如果在规定时间内司机未确认，则实施最大常用制动。,简化版级间切换,预告应答器,切换应答器,等级转换预告信息,立即执行等级转换,CTCS-3级区段,CTCS-2级区段,CTCS的主要工作模式,部分监控模式（PS）、机车信号模式（CS）仅适用CTCS-2级,(1) 列车受到RBC1控制，根据RBC1提供的行车许可运行； (2) RBC1从RBC2获得进路信息，生成延伸到RBC2管辖范围的行车许可，同时RBC1命令另一个GSM-R车载电台呼叫RBC2，与RBC2建立通信； (3) 列车头部通过切换应答器后，列车受到RBC2的控制； (4)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。,
