城市軌道交通信號與通信系統(tǒng)教案 項(xiàng)目0 城市軌道交通通信與信號系統(tǒng)及其發(fā)展

城市軌道交通專業(yè)核心課程數(shù)字資源城市軌道交通專業(yè)核心課程數(shù)字資源教材名稱：《城市軌道交通信號與通信系統(tǒng)》書號：ISBN978-7-114-17716-3主編：張利彪資源名稱：教案項(xiàng)目0城市軌道交通信號與通信系統(tǒng)及其發(fā)展課程名稱：鐵路線路及站場主編：夏棟資源名稱：課程標(biāo)準(zhǔn)課程名稱：鐵路線路及站場主編：夏棟資源名稱：課程標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)1城市軌道交通信號系統(tǒng)及其發(fā)展（共1課時(shí)，每周4課時(shí)）院系名稱：授課教師任教課程城市軌道交通通信信號授課班級任務(wù)城市軌道交通信號系統(tǒng)及其發(fā)展授課時(shí)間課型理論實(shí)驗(yàn)□習(xí)題□實(shí)訓(xùn)□復(fù)習(xí)□其他授課地點(diǎn)多媒體教室教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)：掌握信號系統(tǒng)的作用、特點(diǎn)和要求了解信號系統(tǒng)的發(fā)展及其趨勢能力目標(biāo)：1.能列舉信號系統(tǒng)的設(shè)備；2.能描述信號系統(tǒng)設(shè)備的基本作用；3.能描述信號系統(tǒng)的發(fā)展階段和趨勢特點(diǎn)。德育目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)作風(fēng)，安全意識的建立。教學(xué)重點(diǎn)城市軌道交通信號系統(tǒng)的設(shè)備組成教學(xué)難點(diǎn)城市軌道交通信號系統(tǒng)各系統(tǒng)關(guān)系教學(xué)方法講授與展示、討論、問題解答教學(xué)手段多媒體教學(xué)并結(jié)合板書教學(xué)板書設(shè)計(jì)城市軌道交通信號系統(tǒng)1.設(shè)備組成2.設(shè)備作用3.信號系統(tǒng)的發(fā)展階段1)第一階段2）第二階段3）第三階段作業(yè)在以車載為主體的城市軌道交通信號系統(tǒng)控制下，地面信號系統(tǒng)的主要作用是什么？在什么情況下使用？教學(xué)后記

教學(xué)過程教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)教學(xué)意圖時(shí)間分配一、組織教學(xué)二、課程要求課程學(xué)習(xí)方法課程安排考試安排三、課程導(dǎo)入四、新課學(xué)習(xí)1城市軌道交通信號系統(tǒng)的必要性1.1城市軌道交通發(fā)展的必要性占用大量的土地、消耗能源、污染環(huán)境1.2城市軌道交通的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：容量大、運(yùn)行準(zhǔn)時(shí)、快速,安全,利于環(huán)境保護(hù)、節(jié)省土地資源缺點(diǎn)：建設(shè)費(fèi)用高,建設(shè)周期長,技術(shù)含量高,建設(shè)難度大,火災(zāi)時(shí)乘客疏散困難1.3城市軌道交通信號系統(tǒng)的特點(diǎn)和組成完善的列車速度監(jiān)控；客運(yùn)量巨大,行車間隔較小數(shù)據(jù)傳輸速率低：列車運(yùn)行速度低于鐵路干線,速率較低的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)聯(lián)鎖關(guān)系簡單但技術(shù)要求高：大多車站無配線、道岔,聯(lián)鎖設(shè)備監(jiān)控對象少，聯(lián)鎖關(guān)系簡單,聯(lián)鎖關(guān)系與ATP的結(jié)合，技術(shù)難度增加車輛段獨(dú)立采用聯(lián)鎖設(shè)備：列車接發(fā)及頻繁調(diào)車,線路多、道岔多、信號設(shè)備多自動(dòng)化水平高：線路短、站間距短,列車種類少,行車規(guī)律強(qiáng),自動(dòng)進(jìn)路、自動(dòng)運(yùn)行。1.4城市軌道交通信號系統(tǒng)的要求安全要求高：地下隧道空間小,行車密度大,故障排除困難,事故難救援通過能力大：車站無站線,先行列車直接影響后續(xù)列車進(jìn)站保證信號顯示：信號顯示在曲線地段被隧道壁遮擋,信號顯示距離受到限制抗干擾能力強(qiáng)：電力牽引，直流電氣化鐵路,高抗電氣化干擾自動(dòng)化程度高：行車密度大,地下環(huán)境潮濕，空氣不佳,沒有陽光，工作條件差,自動(dòng)化設(shè)備減少工作人員可靠性高：隧道空間小,帶電牽引接觸網(wǎng),行車不便維修限界條件苛刻：車載設(shè)備受土建限界制約,體積小1.5城市軌道交通信號系統(tǒng)的發(fā)展初創(chuàng)階段：1968年7月，我國第一條地鐵動(dòng)工，71年完工過渡階段：1971年北京二期（環(huán)線）開工；1990年環(huán)線調(diào)度集中的改造，93年開通使用；1998年環(huán)線車載設(shè)備的改造，自主研發(fā)ATP發(fā)展階段：1994年至今，快速發(fā)展，大量引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備1.6城市軌道交通信號系統(tǒng)的發(fā)展趨勢故障－安全的發(fā)展：“2取2”、”3取2”、”2×2取2”等結(jié)構(gòu)形式,硬件同步的安全型計(jì)算機(jī)高水平的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)開發(fā)平臺的應(yīng)用：實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)RTOS（RealTimeOperationSystem),實(shí)時(shí)多任務(wù)；數(shù)字信號處理新技術(shù)的應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展：網(wǎng)絡(luò)化,信息化,智能化通信技術(shù)和控制技術(shù)相結(jié)合：3C代替軌道電路,基于通信的列車運(yùn)行控制CBCT,列車與地面的雙向通信通信信號一體化：車站、區(qū)間、列車、調(diào)度的一體化,通信信號系統(tǒng)的融合安全性與可靠性分析理論的廣泛應(yīng)用信號系統(tǒng)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化：新產(chǎn)品開發(fā)費(fèi)用降低,新老產(chǎn)品的兼容,系統(tǒng)模塊化，設(shè)備的互聯(lián)互通,公開規(guī)范，開放市場，降低成本起立，致禮、考勤回答問題、展示預(yù)習(xí)任務(wù)、討論。記分以提問、討論、頭腦風(fēng)暴的形式探討：1.城市軌道交通行業(yè)通信和信號的發(fā)展歷程；2.以北京地鐵線路運(yùn)行過程中信號系統(tǒng)在其中起到的重要作用，來分析能夠城市軌道交通信號系統(tǒng)的特點(diǎn)在教師引導(dǎo)下對信號系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行分組討論：1.總結(jié)什么特點(diǎn)是城市軌道交通信號系統(tǒng)特有的特點(diǎn)；2.結(jié)合現(xiàn)代信息的發(fā)展展開討論，舉出在地鐵中采用2取2的例子德育及行為教育、上課準(zhǔn)備檢查預(yù)習(xí)及作業(yè)學(xué)習(xí)效果給學(xué)生養(yǎng)成復(fù)習(xí)、預(yù)習(xí)的習(xí)慣總結(jié)城市軌道1.交通發(fā)展的必要性；2.小組討論城市軌道交通行業(yè)與其他公共交通方式的區(qū)別，并總結(jié)城市軌道交通行業(yè)的優(yōu)勢和劣勢；3.根據(jù)北京地鐵信號系統(tǒng)的現(xiàn)狀討論信號系統(tǒng)的特點(diǎn)；4.能認(rèn)識信號系統(tǒng)安全的重要性1.依托于城市軌道交通系統(tǒng)，分析出部分信號系統(tǒng)的特點(diǎn)，并對學(xué)生做引導(dǎo)；2.從八個(gè)方面講述信號系統(tǒng)的發(fā)展趨勢采用圖表方式分析圖片展示我國的第一條地鐵和現(xiàn)代發(fā)展時(shí)期的機(jī)車控制面板；講授我國城市軌道交通發(fā)展的三個(gè)階段及其發(fā)展的方向和特點(diǎn)2min5分鐘5min15min15min任務(wù)2城市軌道交通通信系統(tǒng)組成和發(fā)展（共1課時(shí)，每周4課時(shí)）院系名稱：授課教師任教課程城市軌道交通通信信號授課班級任務(wù)城市軌道交通通信心痛組成和發(fā)展授課時(shí)間課型理論實(shí)驗(yàn)□習(xí)題□實(shí)訓(xùn)□復(fù)習(xí)□其他授課地點(diǎn)多媒體教室教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)：掌握通信系統(tǒng)的作用、特點(diǎn)和要求了解通信系統(tǒng)的發(fā)展及其趨勢能力目標(biāo)：1.能列舉通信系統(tǒng)的設(shè)備；2.能描述通信系統(tǒng)設(shè)備的基本作用；3.能描述通信系統(tǒng)的發(fā)展階段和趨勢特點(diǎn)。德育目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)作風(fēng)，團(tuán)結(jié)合作。教學(xué)重點(diǎn)城市軌道交通通信系統(tǒng)的組成教學(xué)難點(diǎn)通信系統(tǒng)的作用教學(xué)方法講授與展示、討論、問題解答教學(xué)手段多媒體教學(xué)并結(jié)合板書教學(xué)板書設(shè)計(jì)城市軌道交通通信系統(tǒng)通信傳輸系統(tǒng)有線通信系統(tǒng)無線通信系統(tǒng)語音通信系統(tǒng)電話系統(tǒng)廣播系統(tǒng)無線集群調(diào)度系統(tǒng)圖像與視頻通信系統(tǒng)閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)乘客信息系統(tǒng)通信系統(tǒng)的發(fā)展作業(yè)電話系統(tǒng)有哪幾種，主要的作用是什么？教學(xué)后記

教學(xué)過程教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)教學(xué)意圖時(shí)間分配組織教學(xué)復(fù)習(xí)舊課：1.城市軌道交通信號系統(tǒng)包含哪幾部分？2.信號系統(tǒng)的作用是什么？導(dǎo)入：【任務(wù)案例】與【任務(wù)分析】學(xué)習(xí)新課城市軌道交通通信系統(tǒng)是指揮列車運(yùn)行、公務(wù)聯(lián)絡(luò)、傳遞各種信息和提高運(yùn)輸效率的重要手段，是保證列車的安全、快速、高效運(yùn)行必不可少的綜合的通信系統(tǒng)。通信系統(tǒng)還要和信號系統(tǒng)共同完成行車調(diào)度，為信號系統(tǒng)等提供信息傳輸通道，在發(fā)生火災(zāi)、事故等情況下，通信系統(tǒng)也是進(jìn)行應(yīng)急處理、搶險(xiǎn)救災(zāi)的主要手段。2.1城市軌道交通通信系統(tǒng)的組成城市軌道交通通信系統(tǒng)是保證列車安全運(yùn)營的重要設(shè)備，主要由傳輸系統(tǒng)、電話系統(tǒng)、無線集群調(diào)度系統(tǒng)、錄音系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、時(shí)鐘系統(tǒng)、旅客向?qū)到y(tǒng)、商用通信系統(tǒng)等組成。傳輸系統(tǒng)是城市軌道交通通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是系統(tǒng)各站點(diǎn)與中心及站與站之間的信息傳輸，不同線路的信息交換的通道。電話系統(tǒng)為城市軌道交通管理、運(yùn)營和維修人員提供語音通信。由公務(wù)電話、調(diào)度電話和站內(nèi)及軌旁電話三個(gè)子系統(tǒng)組成。無線集群調(diào)度系統(tǒng)是調(diào)度與司機(jī)通信的唯一手段，也是移動(dòng)作業(yè)人員、搶險(xiǎn)人員實(shí)現(xiàn)通信的重要手段。為了保證調(diào)度和司機(jī)通話的可行性，城市軌道交通并沒有采用公眾移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)通信，而是建設(shè)了軌道交通專用的無線調(diào)度通信網(wǎng)絡(luò)。錄音系統(tǒng)是確保地鐵控制中心調(diào)度員與車站運(yùn)營人員之間調(diào)度指令和安全指令的正確保存，可對每個(gè)話路進(jìn)行錄音，監(jiān)聽，回放及識別來電號碼，并運(yùn)用信息化，網(wǎng)絡(luò)化的技術(shù)，為地鐵調(diào)度提供現(xiàn)代化的管理手段，提高管理部門信息的收集、處理能力，聯(lián)動(dòng)及反映能力，為各級管理人員提供準(zhǔn)確，及時(shí)的分析數(shù)據(jù)，提高管理的工作效率。廣播系統(tǒng)是城市軌道交通運(yùn)營行車組織的必要手段，它有對乘客廣播，通知列車到站、離站、線路換乘、時(shí)間表變更、列車誤點(diǎn)、安全狀況，播放音樂改善候車環(huán)境，站廳、站臺、列車車廂；防災(zāi)廣播，突發(fā)或緊急情況，組織指揮事故搶險(xiǎn)，提高應(yīng)急響應(yīng)能力；對運(yùn)營人員廣播，發(fā)布有關(guān)通知信息，協(xié)同配合工作，辦公區(qū)、站臺、站廳、運(yùn)用庫、段內(nèi)道岔群附近、人行道。閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)是控制中心調(diào)度管理人員、車站值班員、站臺管理人員和司機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控車站客流、列車出入站、旅客上下車，以提高運(yùn)營組織管理效率，保證列車安全、正點(diǎn)，同時(shí)借助，車站和中心錄像進(jìn)行安全及事故取證。時(shí)鐘系統(tǒng)是為運(yùn)營準(zhǔn)時(shí)、服務(wù)乘客、統(tǒng)一全線設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間而設(shè)置的。系統(tǒng)采用GPS標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信息，GPS（GlobePositionSystem）全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)。旅客向?qū)到y(tǒng)根據(jù)現(xiàn)行列車時(shí)刻表設(shè)定的信息和列車交通狀況，通過乘客信息系統(tǒng)向乘客提供自動(dòng)、實(shí)時(shí)、可視或廣播告示。3、我國城市軌道交通通信系統(tǒng)的發(fā)展我國城市軌道交通通信系統(tǒng)的建設(shè)始于北京地鐵的一期工程，當(dāng)時(shí)是邊研究、邊設(shè)計(jì)、邊投產(chǎn)、邊安裝的，70%以上的設(shè)備屬于試驗(yàn)性產(chǎn)品。在通信的業(yè)務(wù)上只考慮了單一模擬制，一律是話音實(shí)線傳輸，設(shè)備統(tǒng)一為機(jī)電式，設(shè)備組網(wǎng)上基本上是分散多址、封閉型狀態(tài)，通信手段只有有線一種方式。雖然1981年建成50MHz調(diào)頻、三話路、數(shù)話兼容、異頻、雙工電臺，但是面對巨大沉重的運(yùn)輸任務(wù)，在聯(lián)動(dòng)的上都顯現(xiàn)出很多不協(xié)調(diào)不適應(yīng)的局面。起立，致禮