城市轨道交通信息系统(复习资料)

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-AutomaticTrainProtection4、列车自动驾驶ATO：ATO-AutomaticTrainOperation5、行车指挥自动化ATS：ATS-AutomaticTrainSupervision6、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，cyclicredundancycode）。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(TransmitResponder)，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）。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/s1.5Mbit/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)。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+1CRC-16：G（x）=x16+x15+x2+1CRC-CCITT：G（x）=x16+x12+x5+1CRC-32：G（x）=x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+1CRC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+17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0111111011000011乘以x701111110110000110000000除以x7+x6+x5+x2+1'11100101余数为0010001余数用偶校验位扩展00100010发送的8位取反校验序列CS=110111015、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。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63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。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。9、中继器一个中继器应符合以下规则：a)它应将接收到的第一个脉冲信号的方向作为其初始方向，并将此信号反向发送，此反向发送方向在接收到的初始方向信号稳定达2.0MS之前不应变化。e)产生碰撞时，误置的信号沿不经过再同步而直接发送，但碰撞不应在初始方向上传播。f)它引入的在输入信号沿及相应的输出信号沿之间的延时最多不能超过3.0us，同时最大延时和最小延时之间的差值应小于0.20BT，在g)的情况下例外。g)当两帧之间的间隔过小时，它应当对后一帧进行延时以保证间隔大于3.4.2.3中所规定的数值。h)当总线段中连续的发送器工作的时间超过了暂停时间T_jabber_all(此时间等于段中任何设备所能发送的最长帧的时间加上15%(3.0))时，它应能识别和隔离总线段。注：所有中继器的暂停时间T_jabber_all应大于设备的T_jab