城市軌道交通專業核心課程數字資源城市軌道交通專業核心課程數字資源教材名稱：《城市軌道交通信號與通信系統》書號：ISBN978-7-114-17716-3主編：張利彪資源名稱：教案項目四城市軌道交通通信傳輸與時鐘服務系統課程名稱：鐵路線路及站場課程名稱：鐵路線路及站場主編：夏棟資源名稱：課程標準項目四城市軌道交通通信傳輸與服務系統任務1通信傳輸系統（共2課時，每周4課時）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通信傳輸系統授課時間課型理論R實驗￡習題□實訓R復習￡其他□授課地點多媒體教室·實訓室教學目標知識目標：列舉各部分并說明作用和聯系陳述傳輸系統組成、拓撲結構、運行方式識別光纜電纜說出其工作原理和安全要求能力目標：能進行網絡配置德育目標：培養學生遵守操作規范，愛崗敬業，工作嚴謹的作風。教學重點傳輸系統組成、拓撲結構、運行方式光纜電纜工作原理和安全要求教學難點傳輸系統組成、拓撲結構、運行方式光纜電纜工作原理和安全要求教學方法講授與展示、討論、問題解答教學手段多媒體教學并結合板書教學板書設計通信傳輸系統傳輸系統組成拓撲結構運行方式光纜電纜工作原理和安全要求作業1、傳輸系統的作用是什么？2、光纖的工作原理？教學后記

教學過程教師活動學生活動教學意圖時間分配一、組織教學二、復習列車自動監控系統的作用列車自動監控系統的組成列車自動監控系統的操作三、課程導入四、新課學習1通信系統的概念1.1通信系統的作用通信系統是實現運輸集中統一指揮、行車調度自動化、列車運行自動化、提高運輸效率的有效手段。通信系統是既能傳輸語音信號，又能傳輸文字、數據和圖像等信息的綜合業務數字通信網。1.2通信系統的分類按其用途來分，可分為傳輸系統、電話系統、調度系統、時鐘系統、閉路電視、廣播系統、電源系統、傳輸系統。系統各站點與中心及站與站之間的信息傳輸，不同線路的信息交換。其特點是：可靠、冗余、可擴展、靈活。現在主要的制式有SDH、ATM、OTN三種。無線集群調度系統：調度與司機通信的唯一手段，移動作業人員、搶修人員通信，可靠、實時，它的發展經歷了專用通信、模擬集群、數字集群三個階段電話系統：公務電話（各業務部門之間的電話聯絡）、調度電話（調度員和車站值班員指揮行車、調度指揮，實時性）、站內及軌旁電話系統（站內部門與車站值班員的直達電話閉路電視）。車站值班員對車站站廳、站臺主要區域的監視，列車司機相應站臺旅客上下車的監視，中心調度員各車站的集中監視。三方監視相互獨立。有線廣播系統：提供車站相應區域的廣播功能，有自動和人工廣播，并且有選擇功能和優先級功能時鐘功能：功能是保證運營準時、服務乘客，統一全線設備標準時間電源功能：安全可靠地向通信設備提供不間斷供電，保證市電中斷，各通信設備仍能正常工作一定時間。2、傳輸系統2.1傳輸系統的組成結構2.1.1傳輸系統的組成光纖骨干網貫穿整個傳輸介質，它有光纖、電纜兩種傳輸介質。短距離連接使用電纜或多模光纖和LED光源，長距離只能使用單模光纖，可靠保障網絡節點用戶訪問網絡、使用網絡的途徑，為用戶接口卡提供電源，接收用戶接口卡信息發送到光纖網絡，接收光纖網絡信息傳送到用戶接口卡用戶接口卡用戶接入系統的硬件工具，使自身系統無限向外延伸。有硬件和軟件的形式：硬件，板卡自身跳線和微動開關實現；軟件，通過網絡中心實現網絡管理系統基于主流、成熟的操作系統，友好的操作界面，對傳輸網絡的配置、擴展、管理、維護星型拓撲結構：以中心節點為中心，很形象，這種結構需要更多的更多設備、電纜，并且受地理環境影響大點對點型拓撲結構：兩個環路連接其中一個環路作為備用環路當發生故障時，故障節點從網絡中去除，受地理條件限制，成本高。2.1.2網絡的拓撲結構2.1.3節點間的連接方式環路連接方式：每個光/電收發器分別和前后節點通信鏈路連接方式：一個光/電收發器與前節點通信，另一個光/電收發器和后節點通信2.2傳輸系統的運行方式雙環路運行方式：一個環路運行，負責傳送信息，另一環路備用，兩個環路功能一致，系統運行，不斷監測備用環路，確保備用環路能隨時啟動，主路故障，備用環路立即啟動2.3系統的故障及其恢復主環故障：系統自動將信息傳輸通道切換到備用環路次環故障系統不采取網絡重組動作，但是會將次環路狀況信息報告控制中心雙環路故障（同點）：回環措施：一節點將輸出的主環信息接入到次環，另一節點將次環信息接入到主環節點故障：回環措施多故障同時發生：自動恢復機制執行，分隔成獨立的子系統，各子系統正常操作起立，致禮、考勤回答問題、展示預習任務、討論。記分回顧前面信號系統的學習過程中所涉及到的有關通信系統的內容，回答問題聽講傳輸系統的不同聽講，記筆記，看圖片聽講、討論：目前我們比較常用用戶接口卡主要有哪些種類舉一反三，討論故障處理辦法，加深印象德育及行為教育、上課準備檢查預習及作業學習效果給學生養成復習、預習的習慣給出通信系統的定義和作用講授法，介紹通信各系統之間的聯系通信系統各個子系統在地鐵內的作用，讓學生通過圖片了解通信系統的組成和功能通過傳輸系統圖片介紹傳輸系統的組成及其相互的聯系；講授系統各組成單元的功能、特點；用戶接口卡展示兩張接口卡圖片，加深課程印象通過圖片，形象的展示系統各故障及其恢復的過程2min5分鐘5min15min10min15min25min任務2無線通信（共2課時，每周4課時）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無線通信授課時間課型理論R實驗□習題￡實訓R復習□其他□授課地點多媒體教室教學目標知識目標：明確無線系統基本原理明確無線系統的結構和組成明確無線系統的使用能力目標：無線系統的使用和接口德育目標：培養學生自律，嚴謹的學習態度，團結合作。教學重點無線系統基本原理無線系統的結構和組成教學難點無線系統的結構和組成無線系統的使用教學方法講授與展示、討論、問題解答教學手段多媒體教學并結合板書教學板書設計無線通信無線通信的基本原理無線通信設備無線通信在地鐵中的使用作業1、無線通信系統在地鐵中的應用有哪些？2、目前使用的無線系統有哪幾種教學后記

教學過程教師活動學生活動教學意圖時間分配組織教學復習舊課：通信的基本原理傳輸系統的使用導入：【任務案例】與【任務分析】學習新課1、無線傳輸的定義無線傳輸（Wirelesstransmission）是指利用無線技術進行數據傳輸的一種方式。無線傳輸和有線傳輸是對應的。隨著無線技術的日益發展，無線傳輸技術應用越來越被各行各業所接受。2、無線傳輸通信的原理無線通信是利用電波信號可以在自由空間中傳播的特性進行信息交換的一種通信方式。在移動中實現的無線通信又通稱為移動通信，人們把二者合稱為無線移動通信。簡單講，無線通信是僅利用電磁波而不通過線纜進行的通信方式。（1）無線頻譜所有無線信號都是隨電磁波通過空氣傳輸的，電磁波是由電子部分和能量部分組成的能量波。聲音和光是電磁波得兩個例子。無線頻譜(也就是說，用于廣播、蜂窩電話以及衛星傳輸的波)中的波是不可見也不可聽的——至少在接收器進行解碼之前是這樣的。“無線頻譜”是用于遠程通信的電磁波連續體，這些波具有不同的頻率和波長。無線頻譜包括了9KHz到300,000GHz之間的頻率。每一種無線服務都與某一個無線頻譜區域相關聯。例如，AM廣播涉及無線通信波譜的低端頻率，使用535到1605KHz之間的頻率。無線頻譜是所有電磁波譜的一個子集。在自然界中還存在頻率更高或者更低的電磁波，但是他們沒有用于遠程通信。低于9KHz的頻率用于專門的應用，如野生動物跟蹤或車庫門開關。頻率高于300,000GHz的電磁波對人類來說是可見的，正是由于這個原因，他們不能用于通過空氣進行通信。例如，我們將頻率為428570GHz的電磁波識別為紅色。當然，通過空氣傳播的信號不一定會保留在一個國家內。因此，全世界的國家就無線遠程通信標準達成協議是非常重要的。ITU就是管理機構，它確定了國際無線服務的標準，包括頻率分配、無線電設備使用的信號傳輸和協議、無線傳輸及接收設備、衛星軌道等。如果政府和公司不遵守ITU標準，那么在制造無線設備的國家之外就可能無法使用它們。（2）無線傳輸的特征雖然有線信號和無線信號具有許多相似之處——例如，包括協議和編碼的使用——但是空氣的本質使得無線傳輸與有線傳輸有很大的不同。人們談到無線傳輸時，是將空氣作為“無制導的介質”。因為空氣沒有提供信號可以跟隨的固定路徑，所以信號的傳輸是無制導的。正如有線信號一樣，無線信號也是源于沿著導體傳輸的電流。電子信號從發射器到達天線，然后天線將信號作為一系列電磁波發射到空氣中。信號通過空氣傳播，直到它到達目標位置為止。在目標位置，另一個天線接收信號，一個接收器將它轉換回電流。圖1-2顯示了這個過程。為了更好的理解發送和接收的過程（3）天線每一種無線服務都需要專門設計的天線。服務的規范決定了天線的功率輸出、頻率及輻射圖。天線的“輻射圖”描述了天線發送或接收的所有電磁能的三維區域上的相對長度。“定向天線”沿著一個單獨的方向發送無線電信號。這種天線用在來源需要與一個目標位置(如在點對點連接中)通信時。定向天線還可能用在多個接收節點排列在一條線上時。或者，它可能用在維持信號的一定距離上的強度比覆蓋一個較廣的地理區域更重要時，因為天線可以使用它的能量在更多的方向發送信號，也可以在一個方向上發送更長的距離。使用定向天線無線服務的一些例子包括衛星下行線路和上行線路，無線LAN以及太空、海洋和航空導彈。無線通信的分類 無線通信主要包括微波通信和衛星通信。微波是一種無線電波，它傳送的距離一般只有幾十千米。但微波的頻帶很寬，通信容量很大。微波通信每隔幾十千米要建一個微波中繼站。衛星通信是利用通信衛星作為中繼站在地面上兩個或多個地球站之間或移動體之間建立微波通信聯系。1）微波通信 微波通信，英文是MicrowaveCommunication，是指使用微波（Microwave）作為載波，攜帶信息，進行中繼通信的方式。微波，是頻率范圍300MHz~3THz的電磁波（1THz=1000GHz），也就是說，波長范圍是1米~0.1毫米（光速=波長×頻率），表1-2列出了頻率與波長對比。微波通信并沒有使用微波的全部頻率，而是主要使用3GHz-40Ghz這個范圍。2）衛星通信衛星通信：利用人造地球衛星作為中繼站來轉發無線電波，從而實現兩個或多個地球站之間的通信。城市軌道交通的無線通信無線通信系統作為地鐵內部固定人員（如中心操作員、車站值班員等）與流動人員（如司機、運營人員、流動工作人員等）之間以及各專業生產推護人員相互之間進行高效通信聯絡的有效手段，除了滿足運營本身所需的列車無線調度通信和車輛段無線通信外，根據地鐵運營管理的實際情況，還可以滿足日常管理維護工作中所需的必要調度通信，如日常維修的維修調度、客運無線通信和緊急情況下防災調度無線通信，以達到保證地鐵行車安全、提高運輸效率和管理水平、改獸服務質量的目的。地鐵無線通信系統采用摩托羅拉公司研發的符合TETRA標準的數字集群系統—DimetraIP系統，它分別覆蓋全部地鐵線路、沿線各車站的站臺和站廳、車輛段、停車場以及控制中心大樓，保證列車運行全程沒有通信盲區，為調度員、列車司機、車站值班員、車輛段和停車場內的無線用戶提供話音通信和數據通信。無線通信系統由交換控制中心設備、網管設備、調度臺、基站、漏泄電纜、用戶臺、接回設備、光纖直放站等主要設備組成。無線系統采用星形網絡結構，數字集群交換控制設備（MSO）一般安裝在A站的控制中心設備機房內，基站通過傳輸系統提供的通道接入交換控制中心。起立，致禮、考勤回答問題、展示預習任務、討論。記分掌握無線傳輸系統的基本定義掌握無線傳輸的特征掌握無線通信的基本類型德育及行為教育、上課準備檢查預習及作業學習效果給學生養成復習、預習的習慣講授無線通信的基本類型和特性講授無線頻譜的使用講授無線通信系統的設備結構講授無線通信的基本類型講授無線通信在城市軌道交通中的使用2min5min5min15min10min30min任務3時鐘系統（共2課時，每周4課時）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時鐘系統授課時間課型理論R實驗□習題□實訓R復習□其他□授課地點多媒體教室教學目標知識目標：說出時鐘系統的作用說出時鐘系統的功能說出時鐘系統的結構能力目標：能進行時鐘系統的調整和校時德育目標：培養學生嚴肅認真的學習態度教學重點說出時鐘系統的功能教學難點說出時鐘系統的結構教學方法講授與展示、討論、問題解答教學手段多媒體教學并結合板書教學板書設計時鐘系統時鐘系統的作用時鐘系統的結構時鐘系統的功能作業無教學后記

教學過程教師活動學生活動教學意圖時間分配組織教學復習舊課：無線系統的結構無線系統在城市軌道交通中的使用導入：【任務案例】與【任務分析】學習新課時鐘系統1時鐘系統的組成 講授時鐘系統各部分的作用 運營準時、服務乘客,統一全線設備標準時間,系統采用GPS標準時間信息,GPS（GlobePositionSystem）全球衛星定位系統GPS標準時鐘信號接收單元，設置于控制中心,接收衛星時間,向一級母鐘提供時鐘源信號一級母鐘設置于控制中心,時鐘系統主機:主用母鐘、備用母鐘輸出接口、顯示單元,轉換單元:監測主母鐘的工作狀態:實現母鐘主、備的自動轉換監控設備，設置于控制中心,與一級母鐘相連,實時監控時鐘系統主要設備運行狀況二級母鐘，設置于車站、車輛段通信設備機房,獨立的系統,接收一級母鐘的標準時間和控制信息,控制子鐘運行,獨立母鐘單獨運行子鐘，站廳、站臺、值班室、調度室,數字式,指針式2時鐘系統的運行原理中央級設備，一級母鐘系統,自動接收GPS標準時間信號,校準自身時間精度,分配精確時間給二級母鐘系統車站級設備，二級母鐘系統,同步一級母鐘時間,驅動子鐘,自主產生時間信息,與一級母鐘的關系的校對，不是絕對服從一級母鐘系統的組成機柜設備，電源模塊,GPS接收模塊,中斷/告警模塊,時間信息輸出模塊,子鐘驅動模塊外圍設備，GPS信號接收天線,防雷保護器,子鐘,信號電纜二級母鐘系統的組成機柜設備，電源模塊,時間信息同步模塊,子鐘驅動模塊,時間信息輸出模塊外圍設備:子鐘GPS接收模塊，接收GPS信號,轉換為系統可辨認時間信息,將時間信息通過系統總線傳送給其他模塊,模塊無法正常接收GPS信號時，通過內置高穩定晶振提供時間信號,4-8個并行通道，同時間接收4-8個GPS衛星信號顯示屏，按時、分、秒格式提供時間顯示,全時標日期顯示,格式：年、月、日、星期、時、分、秒控制鍵盤，控制進行參數設置,界面友