第課了解第課了解高速鐵路信號(hào)與控制系統(tǒng)11了解高速鐵路信號(hào)與控制系統(tǒng)第課11PAGE了解高速鐵路信號(hào)與控制系統(tǒng)第課11PAGE7PAGE8PAGE8PAGE7PAGE7

課題了解高速鐵路信號(hào)與控制系統(tǒng)課時(shí)2課時(shí)（90min）教學(xué)目標(biāo)知識(shí)技能目標(biāo)：（1）了解高速鐵路信號(hào)與控制系統(tǒng)的特點(diǎn)（2）掌握列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的分類（3）熟悉中國(guó)的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)（4）能夠識(shí)別高速鐵路信號(hào)與控制系統(tǒng)的各組成部分（5）能夠區(qū)分不同類型的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)思政育人目標(biāo)：養(yǎng)成腳踏實(shí)地的工作作風(fēng)樹立認(rèn)真、執(zhí)著的工匠精神教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的分類教學(xué)難點(diǎn)：識(shí)別高速鐵路信號(hào)與控制系統(tǒng)的各組成部分；區(qū)分不同類型的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)教學(xué)方法講授法、問答法、案例分析法、分組討論法、知識(shí)競(jìng)賽法教學(xué)用具電腦、投影儀、多媒體課件、教材教學(xué)設(shè)計(jì)→→互動(dòng)→傳授新知（50min）→知識(shí)競(jìng)賽（25min）→課堂小結(jié)（3min）→作業(yè)布置（2min）教學(xué)過程主要教學(xué)內(nèi)容及步驟設(shè)計(jì)意圖課前任務(wù)【教師】布置課前任務(wù)，和學(xué)生負(fù)責(zé)人取得聯(lián)系，讓其提醒同學(xué)完成課前任務(wù)請(qǐng)大家以3～5人為一組，選出組長(zhǎng)并進(jìn)行任務(wù)分工，制訂合理的工作計(jì)劃。將小組成員信息及分工情況填入教材表5-1中，并完成教材任務(wù)工單5.1中的相關(guān)的引導(dǎo)問題（詳見教材）。【學(xué)生】完成課前任務(wù)通過課前任務(wù)，讓學(xué)生對(duì)高速鐵路信號(hào)與控制系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)有初步了解，以便做好教學(xué)準(zhǔn)備考勤（2min）【教師】使用文旌課堂APP進(jìn)行簽到【學(xué)生】按照老師要求簽到培養(yǎng)學(xué)生的組織紀(jì)律性，掌握學(xué)生的出勤情況互動(dòng)導(dǎo)入（8min）【教師】通過向?qū)W生展示案例——高鐵為什么不能等人？（詳見教材），讓學(xué)生思考：高鐵為什么要嚴(yán)格遵守運(yùn)行時(shí)間？【學(xué)生】每3～5人一組，并以小組為單位，各小組成員在組內(nèi)輪流發(fā)言，闡述自己對(duì)案例的理解并討論【教師】參與到每組的討論中，及時(shí)為學(xué)生答疑解惑【學(xué)生】分小組闡述觀點(diǎn)【教師】總結(jié)學(xué)生的回答，導(dǎo)入本節(jié)課課題并板書：任務(wù)5.1了解高速鐵路信號(hào)與控制系統(tǒng)通過閱讀案例讓學(xué)生以小組為單位思考并討論高鐵運(yùn)行中時(shí)間的重要性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣傳授新知（50min）【教師】講授新知：了解高速鐵路信號(hào)與控制系統(tǒng)、列車運(yùn)行控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)與調(diào)度集中系統(tǒng)5.1.1高速鐵路信號(hào)與控制系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)1．高速鐵路信號(hào)與控制系統(tǒng)的組成高速鐵路信號(hào)與控制系統(tǒng)主要由列車運(yùn)行控制系統(tǒng)、調(diào)度集中系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)、信號(hào)設(shè)備和其他設(shè)備等組成。2．高速鐵路信號(hào)與控制系統(tǒng)的特點(diǎn)【課堂互動(dòng)】?【教師】請(qǐng)同學(xué)們以小組為單位查閱資料，試著說一說高速鐵路信號(hào)與控制系統(tǒng)的特點(diǎn)有哪些？?【學(xué)生】聆聽、思考、討論、發(fā)言?【教師】做出總結(jié)（1）為了提高行車效率、降低運(yùn)營(yíng)成本，高速鐵路都建有調(diào)度中心，由調(diào)度員統(tǒng)一指揮全線列車運(yùn)行，遠(yuǎn)距離控制全線信號(hào)、轉(zhuǎn)轍機(jī)和列車進(jìn)路，正常行車不需要車站本地控制。（2）在各車站及區(qū)間信號(hào)室附近設(shè)置地車信息傳遞設(shè)備（TIPB），對(duì)列車實(shí)際位置進(jìn)行確認(rèn)。（3）車站采用計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖（CI）和大號(hào)碼道岔，道岔轉(zhuǎn)換采用多臺(tái)轉(zhuǎn)轍機(jī)多點(diǎn)牽引。（4）重視安全防護(hù)，配備了熱軸探測(cè)、限界檢查和自然災(zāi)害報(bào)警等監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并與調(diào)度中心聯(lián)網(wǎng)，防患于未然。（5）通信信號(hào)一體化得到了充分體現(xiàn)。專用通信系統(tǒng)承載的業(yè)務(wù)以數(shù)據(jù)為主，輔以語音和圖像，信息傳遞的實(shí)時(shí)性和安全性更高。（6）為保證安全，高速鐵路列車運(yùn)行中不允許線路上進(jìn)行施工及維修作業(yè)，因此高速鐵路對(duì)信號(hào)系統(tǒng)的可靠性、可用性要求更高。5.1.2列車運(yùn)行控制系統(tǒng)1．列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的組成（1）地面設(shè)備：包括軌旁設(shè)備、列控中心、地面通信設(shè)備等。（2）車載設(shè)備：包括列車運(yùn)行監(jiān)控模塊、測(cè)速/定位模塊、顯示器模塊、牽引制動(dòng)接口、運(yùn)行記錄器模塊等。（3）地車信息傳輸通道：包括地面信息傳輸設(shè)備、車載信息傳輸設(shè)備、地面信息傳輸網(wǎng)絡(luò)和車載信息傳輸網(wǎng)絡(luò)。2．列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的分類1）按系統(tǒng)功能、人機(jī)分工和自動(dòng)化程度不同分類（1）ATC系統(tǒng)。ATC系統(tǒng)是列車獲取地面信息和命令，控制列車運(yùn)行速度，并調(diào)整列車與前行列車之間距離的系統(tǒng)，它能夠防止列車追尾，在保證安全的前提下縮短行車間隔，并實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行的信息化和自動(dòng)化。（2）ATP系統(tǒng)。ATP系統(tǒng)是列車超速防護(hù)和機(jī)車信號(hào)一體化的系統(tǒng)，它能夠防止列車進(jìn)入前方列車占用區(qū)段并防止列車超速運(yùn)行，從而保證行車安全。ATP系統(tǒng)能夠通過鋼軌將最高安全速度限制信號(hào)傳送至列車，并持續(xù)將列車的實(shí)際速度與最高安全速度進(jìn)行比較，若列車實(shí)際速度超過最高安全速度，ATP系統(tǒng)便會(huì)指示列車緊急制動(dòng)，以避免列車超速?！ㄔ斠娊滩模菊n堂互動(dòng)】?【教師】請(qǐng)同學(xué)們以小組為單位查閱資料，試著說一說ATP系統(tǒng)有哪些優(yōu)勢(shì)？?【學(xué)生】聆聽、思考、討論、發(fā)言?【教師】做出總結(jié)【提示】ATC系統(tǒng)是比ATP系統(tǒng)高一級(jí)的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，它可替代司機(jī)的部分操作，降低司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度，并且能夠提高運(yùn)輸效率。2）按人機(jī)關(guān)系不同分類（1）機(jī)控優(yōu)先設(shè)備能夠按照模式曲線自動(dòng)控制列車減速并保證列車運(yùn)行安全，設(shè)備正常制動(dòng)后，一旦滿足緩解條件，將及時(shí)自動(dòng)緩解。這種系統(tǒng)還可適當(dāng)縮短列車運(yùn)行間隔時(shí)間，保證列車按時(shí)刻表運(yùn)行。（2）人控優(yōu)先司機(jī)按照模式曲線控制列車速度，設(shè)備不干涉司機(jī)正常駕駛，只有當(dāng)列車超速時(shí)才會(huì)采取有效的減速措施確保列車運(yùn)行安全。設(shè)備制動(dòng)的緩解需要設(shè)備允許和司機(jī)操作確認(rèn)。3）按控制模式不同分類（1）速度碼階梯控制系統(tǒng)。速度碼階梯控制系統(tǒng)是在一個(gè)閉塞分區(qū)內(nèi)只控制一個(gè)速度等級(jí)，按照一種速度判斷列車是否超速的系統(tǒng)。速度碼階梯控制系統(tǒng)詳見教材圖5-2。（2）速度-距離模式曲線控制系統(tǒng)。速度-距離模式曲線控制系統(tǒng)是能夠根據(jù)目標(biāo)速度、線路參數(shù)、列車參數(shù)、制動(dòng)性能等確定地反映列車允許速度與目標(biāo)距離間關(guān)系曲線的系統(tǒng)。采用這種控制方式的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)不需要設(shè)置安全防護(hù)區(qū)段?！ㄔ斠娊滩模?）按地車信息傳輸通道不同分類地車信息傳輸通道是列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的核心部分。（1）點(diǎn)式列車運(yùn)行控制系統(tǒng)。點(diǎn)式列車運(yùn)行控制系統(tǒng)又稱點(diǎn)式超速防護(hù)（點(diǎn)式ATP）系統(tǒng)，采用點(diǎn)式應(yīng)答器傳遞信息，用車載計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息處理，最后達(dá)到列車超速防護(hù)的目的。（2）連續(xù)式列車運(yùn)行控制系統(tǒng)。連續(xù)式列車運(yùn)行控制系統(tǒng)是為了適應(yīng)高速干線與高行車密度的高速鐵路而發(fā)展起來的，其技術(shù)基礎(chǔ)是目前飛速發(fā)展的信息傳輸與處理技術(shù)。（3）點(diǎn)連式列車運(yùn)行控制系統(tǒng)。點(diǎn)連式列車運(yùn)行控制系統(tǒng)是在連續(xù)式列車運(yùn)行控制系統(tǒng)中增加點(diǎn)式應(yīng)答器作為線路數(shù)據(jù)、進(jìn)路信息和臨時(shí)限速信息輸入設(shè)備的系統(tǒng)。【高鐵資料庫】列車運(yùn)行控制系統(tǒng)是隨著技術(shù)發(fā)展而不斷發(fā)展的。目前，在技術(shù)上具有代表性且已投入使用的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)主要有日本的ATC系統(tǒng)、德國(guó)的LZB系統(tǒng)、法國(guó)的TVM300和TVM430系統(tǒng)、歐洲ERTMS/ETCS系統(tǒng)等。3．中國(guó)的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)中國(guó)的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)CTCS（ChineseTrainControlSystem）是借鑒歐洲列車運(yùn)行控制系統(tǒng)（ETCS）的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合中國(guó)鐵路運(yùn)輸特點(diǎn)和既有信號(hào)設(shè)備制式確定，并以分級(jí)形式滿足不同線路運(yùn)輸需求的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)。1）CTCS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)CTCS由地面子系統(tǒng)和車載子系統(tǒng)兩大部分組成。CTCS的構(gòu)建原則是以地面設(shè)備為基礎(chǔ)，車載與地面設(shè)備統(tǒng)一設(shè)計(jì)。CTCS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)詳見教材圖5-3。2）CTCS的應(yīng)用等級(jí)（1）CTCS-0級(jí)。CTCS-0級(jí)由通用機(jī)車信號(hào)和運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置構(gòu)成，尚未成為安全系統(tǒng)，適用于列車最高運(yùn)行速度在120km/h以下的區(qū)段。（2）CTCS-1級(jí)。CTCS-1級(jí)由主體機(jī)車信號(hào)和安全型運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置組成，適用于160km/h以下的區(qū)段?！靖哞F資料庫】CTCS-1級(jí)與CTCS-0級(jí)的差別在于，CTCS-1級(jí)全面提高了系統(tǒng)的安全性，是對(duì)CTCS-0級(jí)的全面加強(qiáng)，可稱為線路數(shù)據(jù)全部?jī)?chǔ)存在車載設(shè)備上的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)。（3）CTCS-2級(jí)。CTCS-2級(jí)是基于軌道電路和應(yīng)答器傳輸信息的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，適用于干線提速和新建客運(yùn)專線，地面可不設(shè)通過信號(hào)機(jī)，列車員憑車載信號(hào)行車。CTCS-2級(jí)適用于各種限速區(qū)段，有臨時(shí)限速防護(hù)功能。CTCS-2級(jí)采取目標(biāo)距離控制模式和準(zhǔn)移動(dòng)閉塞方式。（4）CTCS-3級(jí)。CTCS-3級(jí)是基于無線通信的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，它可以疊加在既有干線信號(hào)系統(tǒng)上?！菊n堂互動(dòng)】?【教師】讓學(xué)生通過文旌課堂APP觀看微課——CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)（詳見教材），思考：CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)是如何運(yùn)行的？有什么特點(diǎn)？?【學(xué)生】觀看、聆聽、思考、發(fā)言?【教師】做出總結(jié)（5）CTCS-4級(jí)。CTCS-4級(jí)是完全基于無線通信的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，由地面無線閉塞中心和車載設(shè)備完成列車占用檢測(cè)及完整性檢查，點(diǎn)式設(shè)備提供列車用于測(cè)距修整的定位基準(zhǔn)信息。CTCS-4級(jí)采取目標(biāo)距離控制模式，列車按移動(dòng)閉塞或虛擬閉塞方式運(yùn)行?！菊n堂互動(dòng)】?【教師】將學(xué)生分組，以小組為單位談一談不同等級(jí)的CTCS有哪些區(qū)別？?【學(xué)生】聆聽、思考、討論、發(fā)言?【教師】做出總結(jié)不同等級(jí)的CTCS對(duì)比詳見教材表5-4。【高鐵資料庫】中國(guó)高鐵列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的“四個(gè)創(chuàng)新”作為高鐵最關(guān)鍵的三大核心技術(shù)之一的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，在中國(guó)科技人員的不懈努力下也從無到有，走出了一條憑自主創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)“彎道超車”的獨(dú)特發(fā)展道路。中國(guó)高鐵列車運(yùn)行控制系統(tǒng)在發(fā)展過程中，取得了多項(xiàng)標(biāo)志性成果，構(gòu)建了完整的標(biāo)準(zhǔn)體系，打造了完整的產(chǎn)業(yè)鏈，其核心成果主要體現(xiàn)為“四個(gè)創(chuàng)新”。1．CTCS技術(shù)體系的創(chuàng)新2．技術(shù)支撐平臺(tái)的創(chuàng)新3．系統(tǒng)核心技術(shù)的創(chuàng)新4．系統(tǒng)集成技術(shù)的創(chuàng)新……（詳見教材）5.1.3計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)和通信技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)車站信號(hào)設(shè)備進(jìn)行控制的系統(tǒng)。1．計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的功能（1）聯(lián)鎖控制功能。（2）顯示功能。（3）記錄存儲(chǔ)功能。（4）故障檢測(cè)與診斷功能。（5）數(shù)據(jù)交換功能?！ㄔ斠娊滩模?．中國(guó)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)【課堂互動(dòng)】?【教師】請(qǐng)同學(xué)們以小組為單位查閱資料，試著說一說中國(guó)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)經(jīng)歷了哪些發(fā)展階段？?【學(xué)生】聆聽、思考、討論、發(fā)言?【教師】做出總結(jié)中國(guó)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的研制工作是從20世紀(jì)80年代在一些研究部門和高等院校相繼開始的。1984年，通信信號(hào)總公司研究設(shè)計(jì)院研制生產(chǎn)出了國(guó)內(nèi)第一個(gè)車站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，并成功地應(yīng)用于地方鐵路，填補(bǔ)了中國(guó)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的空白。進(jìn)入21世紀(jì)后，中國(guó)的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)發(fā)展非常迅速，現(xiàn)已有上千個(gè)車站采用，有的區(qū)段還發(fā)展了成段計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)。【高鐵資料庫】國(guó)內(nèi)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的主要研制單位和各單位的研發(fā)產(chǎn)品如下。（1）鐵道科學(xué)研究院通信信號(hào)所：TYJL-Ⅰ、TYJL-Ⅱ、TYJL-Ⅲ、TYJL-TR9、TYJL-ECC、TYJL-ADX、TYJL-2000。（2）中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院：DS6-30、DS6-11、DS6-20、DS6-K5B。（3）北京交通大學(xué)微聯(lián)公司：JD-1A、EI32-JD。（4）卡斯柯信號(hào)有限公司：VPI、CIS-1、Ilock。5.1.4調(diào)度集中系統(tǒng)1．調(diào)度集中系統(tǒng)概述調(diào)度集中系統(tǒng)（CentralizedTrafficControl，簡(jiǎn)稱CTC）是將信號(hào)與監(jiān)控列車運(yùn)行結(jié)合起來，在控制中心指揮列車運(yùn)行的設(shè)備。調(diào)度集中系統(tǒng)的發(fā)展主要經(jīng)歷了繼電式調(diào)度集中、全電子式調(diào)度集中和計(jì)算機(jī)調(diào)度集中這幾個(gè)階段。中國(guó)鐵路應(yīng)用最為廣泛的調(diào)度集中系統(tǒng)是分散自律調(diào)度集中系統(tǒng)（FZk-CTC系統(tǒng)），詳見教材圖5-5。FZk-CTC系統(tǒng)是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和信號(hào)技術(shù)等，設(shè)計(jì)出的一種新型行車指揮和信號(hào)控制系統(tǒng)。它遵循智能化分散自律設(shè)計(jì)原則，以列車運(yùn)行調(diào)整計(jì)劃控制為核心，同時(shí)兼顧列車與調(diào)車作業(yè)的高度自動(dòng)化，采用計(jì)算機(jī)分布式網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)和信息化處理技術(shù)，將列車運(yùn)行調(diào)整計(jì)劃下傳至各個(gè)車站自律機(jī)中自主執(zhí)行，能夠在列車運(yùn)行調(diào)整計(jì)劃的基礎(chǔ)上，解決列車作業(yè)與調(diào)車作業(yè)在時(shí)間與空間上的沖突，實(shí)現(xiàn)列車作業(yè)和調(diào)車作業(yè)的統(tǒng)一控制?！菊n堂互動(dòng)】?【教師】請(qǐng)同學(xué)們以小組為單位查閱資料，試著總結(jié)一下調(diào)度集中系統(tǒng)有哪些功能？?【學(xué)生】聆聽、思考、討論、發(fā)言?【教師】做出總結(jié)2．調(diào)度集中系統(tǒng)的主要功能（1）行車調(diào)度。（2）客運(yùn)調(diào)度。（3）機(jī)車車輛調(diào)度。（4）維修調(diào)度。（5）電力調(diào)度。（6）信號(hào)設(shè)備監(jiān)控……（詳見教材）【課堂互動(dòng)】?【教師】讓學(xué)生通過閱讀思政列車——“匠心”點(diǎn)亮信號(hào)燈（詳見教材），思考并討論：你從工長(zhǎng)祁超身上學(xué)到了什么？?【學(xué)生】閱讀、聆聽、思考、討論、發(fā)言?【教師】做出總結(jié)【學(xué)生】聆聽、理解、記憶通過案例分析、視頻解析、課堂討論和老師講解，使學(xué)生了解高速鐵路信號(hào)與控制系統(tǒng)、列車運(yùn)行控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)、調(diào)度集中系統(tǒng)等相關(guān)知識(shí)，同時(shí)有意識(shí)地幫助學(xué)生樹立認(rèn)真、執(zhí)著的工匠精神知識(shí)競(jìng)賽（25min）【教師】組織全體學(xué)生進(jìn)行分組，每個(gè)小組作為一個(gè)參賽隊(duì)伍【學(xué)生】學(xué)生每3～5人一組，并以小組為單位，組長(zhǎng)帶領(lǐng)組員復(fù)習(xí)高速鐵路信號(hào)