最新城市轨道交通信息系统(复习资料)教学文稿

读书之法,在循序而渐进,熟读而精思

名词解释与填空

1、ARES ：全球定位卫星接收器和车载计算机；

2、ATCS ：采用设在地面上的自动应答器。

3、列车自动防护ATP：ATP-Automatic Train Protection

4、列车自动驾驶ATO：ATO-Automatic Train Operation

5、行车指挥自动化ATS：ATS-Automatic Train Supervision

6、列车运行自动控制提供的运行指令主要有：

（1）加速指令；（2）减速指令；（3）常速运行指令。

7、简答车载设备应提供实时的列车运行显示，内容包括：

（1）目标速度；（2）目标距离；

（3）允许速度；（4）实际速度。

8、速度控制命令显示包括：

（1）加速；（2）减速；（3）常速运行。

9、常用的检错码有两类：奇偶校验码与循环冗余编码（CRC，cyclic redundancy

code）。

10、RS-422为全双工，而RS-485为半双工。

简答

1、行车指挥自动化系统（ATS）：控制中心计算机系统根据计划运行图及列车

实际运行情况实现实时控制，指挥列车运行。

2、列车自动防护系统（ATP）：检测列车的实际位置，限制列车在安全速度以

下运行，保证列车的安全制动距离。

3、列车自动驾驶系统（ATO）：对于以设备控制为主的系统，在人的监督下，

可以控制列车最佳运行曲线进行列车操纵，保证进站后定点停车，并可根据

中心计算机的实时指令调整列车速度，确保列车的最小追踪间隔，以提高系

统的运行效率。

4、点式查询应答器：应答器的原文为Transponder(Transmit Responder)，

应答器：在接收外来信息的同时，能向发送单元反馈信息，构成双向通信的

瞬间无线装置。应答器是实现无线综合列车控制与信号系统的关键设备。

5、列车通信网络包含了两种总线：

连接一个车辆内设备的多功能车辆总线（MVB)，总线能快速响应，工作速率为1.5Mbit/s，介质为双绞线或光纤；

连接列车中各车辆的绞线式列车总线（WTB),总线能自己组态，工作速率为1Mbit/s，介质为双绞屏蔽线。

这些总线在链路层提供了相同的两种服务：

进程数据：周期性的，源寻址广播数据；

消息数据：按需传送的，目标寻址的数据报文。

6、列车通信网络将传送两类数据：

时限紧迫的，短的进程变量（如牵引控制用的数据）；

时限不太紧迫的，但可能比较长的消息（如诊断用的数据）。

读书之法,在循序而渐进,熟读而精思

7、列车通信网络的构成（画出WTB 和MVB 包含的部分）

对列车通信网的要求为：

（1）实时性；（2）协议简单性；（3）短帧信息传送；

（4）信息交换的频繁性、网络负载的稳定性；

（5）较高的安全性、容错能力；（6）低成本需要。

8、MVB 传输的数据有以下三类：

过程数据：定时广播的带源地址的数据，定时间隔小于1ms ；

消息数据：有请求时应答，带有目的地址的点对点或广播数据；

管理数据：用于事件判决、主设备转换、设备状态发送的数据。

9、消息数据、包和消息

由于消息太长，不可能装在一个帧内，因而将它们分段成包，每个包为

一帧。这些包以及有关的控制包（确认、命令等）都在一特定总线上作为

消息数据传输。

术语“包”适用于整个网络（例如，从车辆到车辆转发一个包），而消

息数据是总线提供的服务，如MVB 或WTB 上传送包。

特性

绞线式列车总线（WTB ）多功能车辆总线（MVB ）组态

根据列车编组在线自动组态总线成员事先确定介质双绞屏蔽线，特征阻抗120D (860m ，32个节点，相当于22节UIC 车辆）基于RS-485的双绞线(20m ，32个

设备)变压器耦合的双绞屏蔽线

(200m ，32个设备）带星耦器的

光纤(2000m ，2个设备）

物理冗余物理层双份冗余

编码曼彻斯特码+分界符

信号数据速率 1.0Mbit/s 1.5Mbit/s

地址区间进程数据(每节点1个)和消息数据都为8 位地址进程数据(逻辑地址）和消息数据

(物理地址)都为12位地址

物理地址点对点和广播

点对点和广播有效的帧长度可变的4?132个八位位组

最大1024位

固定为16，32，64，128或256位最大256位支持设备最多32个节点

最多4096个节点基本周期25ms 最小1ms

读书之法,在循序而渐进,熟读而精思

地址相对的，在组态时在线分配事先确定总线管理总线由一个主设备控制，支持总线主设备冗余

主权转移每个节点都可成为总线主

强总线主（根据命令）

弱总线主（根据默认）通过令牌传递总线管理器成为总线主

介质访问周期性的过程数据，偶发的消息数据，随机的监管数据

链路层服务进程数据

消息数据

监视数据周期性

偶发性

偶发性/周期性

广播源寻址数据集点对点或广播

数据报文总线管理的数据

10、接受发送装置接口信号

收发器接口应包括如下信号：

a) TxS：发送器信号

此信号控制介质的电平，介质处于低电平（LOW)时为“0”；介质为高电平（HIGH) 时为“1”。

b) TxE：发送器使能信号

此信号为1时发送器有效。光纤传输无需此信号。它的定时对每种介质都有

定义。

c) RxS：接收器信号

此信号表征介质的状态。当传输线为低电平时此信号为0，当传输线为高电

平时此信号为1，对于未定义的电平信号，接收器认为要么是高电平要么是低

电平。当没有一个发送器处于活跃状态时就不存在所定义的电平，尽管此时有些

介质定义了空闲状态电平（通常为低电平)。

读书之法,在循序而渐进,熟读而精思

此图考法结合列车闭塞区间的自动闭塞：红、绿、黄、黄绿显示(或黄闪)，列车以220Km/h全速越过绿色信号机后，司机以常用制动方式开始减速，使列车减速

到规定的速度170Km/h通过黄灯信号机，并继续减速至30Km/h时通过黄绿灯信

号机并保证列车在下一个红灯信号机前停车。

分析与计算

1、信息传输速率与移动体的最高速度、应答器的纵向长度、信息量和要求累计

接收的次数有关，其相应的关系如下式：

2、设信号的传输速率为b(bps)，传送一个字符（8bit）所需时间T为8/b秒，

因此第一次谐波频率为b/8Hz。一般电话线的截止频率约为3000Hz。这个限制意味着该线路能通过的最高的谐波数为24000/b。例如试图在电话线上以9600bps的数据率传送信号，此时该线路能通过的最高的谐波数仅为2，接收到的信号无疑将产生畸变，即不能正确接收原比特流。在电话线上即使传输

设施完全无噪声，数据率高于38.4kbps时，能通过的最高的谐波数也将为0，信号的传输是不可能的。所以说信道的带宽限制了信道的数据传输速率，即

使是完全信道也是如此。

3、CRC码检错方法是将要发送的数据比特序列当作一个多项式f（x）的系数，

在发送方用收发双方预先约定的生成多项式G（x）去除，求得一个余数多项式。将余数多项式如到数据多项式之后发送到接收端。

4、CRC检错码的工作原理

CRC生成多项式G(x）由协议规定，目前已有多种生成多项式列入国际标准中，例如：

CRC-12： G（x）=x12+x11+x3+x2+x1+1

CRC-16： G（x）=x16+x15+x2+1

CRC-CCITT： G（x）=x16+x12+x5+1

CRC-32： G（x）=x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+1 CRC校验码的检错能力很强，它除了能检查出离散错外，还能检查出突发错。

检错能力为：

（ⅰ）能检查出全部单个错；

（ⅱ）能检查出全部离散的二位错；

（ⅲ）能检查出全部奇数个数；

（ⅳ）能检查出全部长度小于或等于K 位的突出错；

（ⅴ）能以的概率检查出长度为（k+1）位的突出错。

校验序列应按如下的多项式公式计算：

G(x)=x7+x6+x5+x2+1

7位余数的结果应用一个偶校验位扩展。所有的8位数据取反发送。

例：

16 位信息 0111 1110 1100 0011

乘以 x7 0111 1110 1100 0011 000 0000

除以 x7+x6+x5+x2+1' 1110 0101

读书之法,在循序而渐进,熟读而精思

余数为 001 0001

余数用偶校验位扩展001 00010

发送的8位取反校验序列CS=1101 1101

5、MVB 帧

主帧的长度固定为33位，包括：

?9位主起始分界符；

?4位F代码，它指明所期望的从帧类型和长度；

?12位的地址或参量；

?8位的校验序列。

所有设备都对主帧译码，随后被寻址的源设备回答一个从帧，该从帧可被几个其它的设备所接收。

从帧可能有五种长度：33，49，81，153或297位，包括：

?9位从起始分界符；

?16?256位的数据；

?每个64位序列有一个8位校验序列，见图A-68。

读书之法,在循序而渐进,熟读而精思

6、列车总线寻址

铁路工作人员可以使用不同的方法对一列车中的车辆编号。列车通信网络提供一种寻址方案，从这方案可导出其它的地址。

TCN只考虑节点，不考虑车辆。它的命名方法允许列车以任选（可变）的方

向运行、每节车辆上可有不同数量的节点。

列车的每个节点有两个方向：称为方向1和方向2。

车辆的布线使节点的方向1与车辆的方向1相同。如果一个车辆上有几个节点，它们的方向1是相同的。

注：UIC定义的方向1指向有停放制动的车辆末端。

车辆的两侧称为A侧和B侧，A侧和B侧与方向1和方向2有关，若方向1朝北，A侧则朝西。

与运行方向无关，列车总线用相对于主节点的位置来标识节点，主节点的地址总是01，

在总线主方向2上的节点，从02开始按递增顺序依次编号，最后命名的节

点为顶节点。

在总线主方向1上的节点，从 6 3开始按递减顺序依次编号，最后命名的节

点为底节点

每个节点都知道它的地址，它的哪个方向（1或2)指向主节点以及哪个方向是主节点顶侧或底侧。例如图中，节点03认为它的方向2是指向底，而节点05认为它方向2是指向顶。

于是所有节点认可同一个方向作为“底”或“顶”，也知道它们的车辆与总

线主所有的车辆是同向或反向。与总线主所在车辆A侧相应的车辆侧称为“P”，而另一侧称为“S”。

这样如果应用命令打开P侧（相应于总线主A侧）的门，与总线主取向相同的所有节点将打开“A”门；其它节点将打开“B”门，而无需知道运行的方向。

读书之法,在循序而渐进,熟读而精思

7、站标识符

在调试或查错时，系统工程师有兴趣通过管理消息来访问设备。但由于组态的多样性，一般不能使用物理设备地址。

图实例中，车辆02没有车辆总线，而车辆05有几个车辆总线，车辆03有两个能独立访问的列车总线节点，此外还可以有传感器总线。

图节点和车辆总线设备

车辆总线也可贯通一组正常运行中不可分开的车辆，每一组可连到一个列车总线节点上，见图。

图贯通几个车辆的车辆总线

为了在各种拓扑下寻址设备，网络管理把列车通信网络看成是挂在每个节点

上的多个站，节点本身也是其中的一个站。

8、OGF、EMD、ESD实现混连的器件每一种传输介质实现的长度。

一个MVB结构应包括一个或多个总线段，这些总线段由下述介质之一构成：

a) ESD：电气短距离介质是依照RS-485标准的差分传输导线对，在无需电气隔离的情况下在20m的传输距离内最大可支持到32个设备，若使用电气隔离则传输距离可更远。

b)EMD：由屏蔽双绞线组成的电气中距离介质。在200.0m的传输距离内最大可支持32 个设备，允许使用变压器作电气隔离。

c) OGF：光纤介质。通过星耦器汇出，传输距离可达 2.0km，主要用于较为苛刻的环境（如机车上）。

器件：MVB各总线段必需经由下述类型之一的耦合器相互连接：

a)连接不同介质的中继器。

b)将光纤汇入总线的星耦器。

例---在MVB结构中，ESD段包括一个总线管理器，几个在机箱内或外的设

备及一个网关。EMD段包括一个总线管理器和几个其他设备。OGF段上也有几个其他设备。总线段之间通过中继器相互连接。本例中星耦器上的ESD段并未包含任何设备。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/30dl.html