《高速鐵路概論（第2版）》（紀(jì)書景）505-1 教案 第12課 了解高速鐵路通信系統(tǒng)

第課了解高速鐵路通信系統(tǒng)第課了解高速鐵路通信系統(tǒng)12了解高速鐵路通信系統(tǒng)第課12PAGE7了解高速鐵路通信系統(tǒng)第課12PAGE7PAGE6PAGE6PAGE7PAGE7

課題了解高速鐵路通信系統(tǒng)課時2課時（90min）教學(xué)目標(biāo)知識技能目標(biāo)：（1）了解鐵路通信系統(tǒng)的業(yè)務(wù)范圍、通信網(wǎng)及調(diào)度網(wǎng)系統(tǒng)（2）熟悉GSM-R（3）明確鐵路通信系統(tǒng)的功能及組成思政育人目標(biāo)：具備勇于承擔(dān)、敢于奉獻(xiàn)的團(tuán)隊精神教學(xué)重難點教學(xué)重點：鐵路通信系統(tǒng)的功能及組成教學(xué)難點：鐵路通信系統(tǒng)的功能及組成教學(xué)方法講授法、問答法、案例分析法、分組討論法、知識競賽法教學(xué)用具電腦、投影儀、多媒體課件、教材教學(xué)設(shè)計→→互動→傳授新知（50min）→知識競賽（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)請大家以3～5人為一組，選出組長并進(jìn)行任務(wù)分工，制訂合理的工作計劃。將小組成員信息及分工情況填入教材表5-5中，并完成教材任務(wù)工單5.2中的相關(guān)的引導(dǎo)問題（詳見教材）?！緦W(xué)生】完成課前任務(wù)通過課前任務(wù)，讓學(xué)生對高速鐵路通信系統(tǒng)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)生的出勤情況互動導(dǎo)入（8min）【教師】通過向?qū)W生展示案例——贛深高速鐵路通信系統(tǒng)的守護(hù)者（詳見教材），讓學(xué)生思考以下問題（1）高速鐵路通信系統(tǒng)有何重要作用？（2）高速鐵路通信系統(tǒng)的設(shè)備為何要高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求地保證質(zhì)量？【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，闡述自己對案例的理解并討論【教師】參與到每組的討論中，及時為學(xué)生答疑解惑【學(xué)生】分小組闡述觀點【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)5.2了解高速鐵路通信系統(tǒng)通過閱讀案例讓學(xué)生以小組為單位思考并討論高速鐵路通信系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣傳授新知（50min）【教師】講授新知：高速鐵路通信系統(tǒng)概述、高速鐵路通信網(wǎng)、高速鐵路調(diào)度通信系統(tǒng)、GSM-R5.2.1高速鐵路通信系統(tǒng)概述1．高速鐵路通信系統(tǒng)的概念及業(yè)務(wù)范圍高速鐵路通信系統(tǒng)是實現(xiàn)高速鐵路專用通信業(yè)務(wù)的系統(tǒng)。其通信業(yè)務(wù)包括干線通信、局線通信、區(qū)段通信、站場通信、無線專用通信、應(yīng)急通信和列車通信等，具體業(yè)務(wù)范圍詳見教材表5-8?！菊n堂互動】?【教師】請同學(xué)們以小組為單位通過閱讀教材表5-8，試著說一說高速鐵路通信系統(tǒng)的具體業(yè)務(wù)范圍有哪些相同和不同之處？?【學(xué)生】聆聽、思考、討論、發(fā)言?【教師】做出總結(jié)2．高速鐵路通信系統(tǒng)的功能高速鐵路通信系統(tǒng)相當(dāng)于高速鐵路的“神經(jīng)系統(tǒng)”，主要完成各種信息的傳輸，其具體功能如下。（1）傳輸列車運行的各種調(diào)度指揮命令信息。（2）為旅客提供各種服務(wù)通信。（3）為設(shè)備維修及運營管理提供通信條件。……（詳見教材）3．高速鐵路通信系統(tǒng)的特點【課堂互動】?【教師】請同學(xué)們以小組為單位查閱資料，試著說一說高速鐵路通信系統(tǒng)的特點有哪些？?【學(xué)生】聆聽、思考、討論、發(fā)言?【教師】做出總結(jié)（1）安全性高。（2）能夠保證運營管理的高效率性。（3）信號與通信系統(tǒng)結(jié)合緊密，成為一個整體。（4）通信設(shè)備與計算機及計算機網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，形成一個現(xiàn)代化的運營、管理、服務(wù)系統(tǒng)。（5）能完成多種信息的傳輸，并提供多種通信服務(wù)?！ㄔ斠娊滩模靖哞F資料庫】目前，通信新技術(shù)層出不窮，例如移動通信、衛(wèi)星通信、微波中繼通信、室內(nèi)無線通信等。這些新技術(shù)與光纖通信、程控交換等相結(jié)合，可形成具備多種通信方式的通信網(wǎng)，這能夠大大提高通信系統(tǒng)的可靠性和有效性，滿足高速鐵路的各種需求。5.2.2高速鐵路通信網(wǎng)【課堂互動】?【教師】讓學(xué)生通過文旌課堂APP觀看微課——鐵路通信在哪里？（詳見教材），思考：鐵路是如何通信的？?【學(xué)生】觀看、聆聽、思考、發(fā)言?【教師】做出總結(jié)1．有線通信網(wǎng)（1）光纜線路：為部分安全生產(chǎn)信息系統(tǒng)提供從業(yè)務(wù)中心到車站、區(qū)間的物理媒介服務(wù)，為站場基層信息化提供物理媒介服務(wù)，為光傳送網(wǎng)、接入網(wǎng)提供物理媒介服務(wù)。（2）光傳送網(wǎng)：為安全生產(chǎn)網(wǎng)、內(nèi)部辦公網(wǎng)、外部服務(wù)網(wǎng)提供中國國家鐵路集團(tuán)有限公司、各鐵路局集團(tuán)有限公司、站段三級物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的服務(wù)。（3）接入網(wǎng)：為外部服務(wù)網(wǎng)、內(nèi)部辦公網(wǎng)提供從車站到段所和區(qū)間的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層的綜合業(yè)務(wù)接入服務(wù)。（4）IP網(wǎng)：為安全生產(chǎn)網(wǎng)、內(nèi)部辦公網(wǎng)提供中國國家鐵路集團(tuán)有限公司、各鐵路局集團(tuán)有限公司、站段三級的網(wǎng)層服務(wù)?！靖哞F資料庫】高速鐵路有線通信網(wǎng)的基礎(chǔ)網(wǎng)包括通信線路、傳輸網(wǎng)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。其中，傳輸網(wǎng)基本已將18個鐵路局集團(tuán)有限公司及鐵路沿線車站覆蓋；數(shù)據(jù)通信網(wǎng)在2015年已實現(xiàn)了全路覆蓋，可完成與各鐵路局集團(tuán)有限公司區(qū)域網(wǎng)互聯(lián)。2．無線通信網(wǎng)無線通信網(wǎng)是高速鐵路運輸安全的重要保障，它主要由無線列車調(diào)度通信系統(tǒng)、無線調(diào)度命令傳送系統(tǒng)、集群移動通信系統(tǒng)、站場無線通信系統(tǒng)和其他機車設(shè)備等組成。【高鐵資料庫】中國無線通信網(wǎng)從20世紀(jì)60年代開始發(fā)展，目前已形成全路全網(wǎng)規(guī)模。1）無線列車調(diào)度通信系統(tǒng)無線列車調(diào)度通信系統(tǒng)以鐵路運輸調(diào)度為目的，利用無線電波完成列車與調(diào)度中心之間或列車與列車之間的通信，也可簡稱為無線列調(diào)。無線列車調(diào)度通信系統(tǒng)是鐵路專用的移動通信系統(tǒng)，由調(diào)度所設(shè)備、沿線地面設(shè)備、移動電臺設(shè)備和傳輸設(shè)備等組成。2）無線調(diào)度命令傳送系統(tǒng)無線調(diào)度命令傳送系統(tǒng)是行車安全的最后一道保障，行車調(diào)度員可通過該系統(tǒng)向轄區(qū)內(nèi)的列車發(fā)送調(diào)度命令、行車許可證等，使列車在運行中能夠及時、準(zhǔn)確、可靠地接收調(diào)度臺發(fā)出的調(diào)度命令，確保調(diào)度臺、車站值班員、列車司機之間信息溝通的實時性。無線調(diào)度命令傳送系統(tǒng)主要由列車調(diào)度指揮系統(tǒng)（以下簡稱TDCS）設(shè)備、無線列車系統(tǒng)設(shè)備、TDCS無線車次號校核系統(tǒng)設(shè)備、機車安全信息綜合監(jiān)測裝置（TAX箱）等組成。3）集群移動通信系統(tǒng)集群移動通信系統(tǒng)主要由控制交換中心、調(diào)度臺、基站、移動臺及與市話網(wǎng)相連接的若干條中繼線組成，是多信道綜合業(yè)務(wù)無線移動通信系統(tǒng)。4）站場無線通信系統(tǒng)站場無線通信系統(tǒng)設(shè)置在鐵路的區(qū)段站、編組站內(nèi)，主要包括平面無線調(diào)車系統(tǒng)和各種獨立的單工通信系統(tǒng)。平面無線調(diào)車系統(tǒng)是以鐵路調(diào)車標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，提供調(diào)車區(qū)長臺、機車臺、手持臺的平面調(diào)車系統(tǒng)，具有語音通話功能、信令傳輸功能、燈光顯示功能、語音提示功能等，可解決頭、尾部之間編制場內(nèi)的調(diào)度問題，在全路應(yīng)用廣泛。獨立單工通信系統(tǒng)一般以同頻或異頻單工通信方式為主來獨立使用。5）其他機車設(shè)備除規(guī)定的無線列車調(diào)度通信系統(tǒng)制式設(shè)備外，各設(shè)備生產(chǎn)廠還根據(jù)現(xiàn)場的實際需要開發(fā)出一些滿足鐵路生產(chǎn)需要的新型無線機車設(shè)備?！ㄔ斠娊滩模?.2.3高速鐵路調(diào)度通信系統(tǒng)1．高速鐵路調(diào)度通信系統(tǒng)的概念高速鐵路調(diào)度通信系統(tǒng)通過數(shù)字調(diào)度系統(tǒng)的調(diào)度交換機與GSM-R互聯(lián)，形成有線、無線一體化的調(diào)度通信系統(tǒng)，提供調(diào)度員、值班員等固定用戶與司機等移動用戶之間的點對點、點對多點的語音業(yè)務(wù)?！ㄔ斠娊滩模?．高速鐵路調(diào)度通信系統(tǒng)的級別根據(jù)運輸調(diào)度體制不同，高速鐵路調(diào)度通信系統(tǒng)可分為：1）干線調(diào)度通信系統(tǒng)干線調(diào)度通信系統(tǒng)是中國國家鐵路集團(tuán)有限公司為統(tǒng)一指揮各鐵路局集團(tuán)有限公司協(xié)調(diào)地完成全國鐵路運輸計劃，在中國國家鐵路集團(tuán)有限公司與各鐵路局集團(tuán)有限公司之間設(shè)立的調(diào)度通信系統(tǒng)。2）局線調(diào)度通信系統(tǒng)局線調(diào)度通信系統(tǒng)是鐵路局集團(tuán)有限公司為統(tǒng)一指揮所屬調(diào)度區(qū)段及主要站段，協(xié)調(diào)完成全局運輸計劃，而在鐵路局集團(tuán)有限公司與編組站、區(qū)段站、主要大站之間設(shè)立的調(diào)度通信系統(tǒng)。3）區(qū)段調(diào)度通信系統(tǒng)區(qū)段調(diào)度通信系統(tǒng)是各調(diào)度區(qū)段為指揮運輸生產(chǎn)，在調(diào)度員與所轄區(qū)段的鐵路各中間站按專業(yè)、部門設(shè)置的調(diào)度通信系統(tǒng)。5.2.4GSM-R【知識拓展】中國GSM-R的發(fā)展隨著歐洲鐵路的迅速發(fā)展，國際鐵路聯(lián)盟(UIC)為滿足歐洲21世紀(jì)鐵路路網(wǎng)一體化進(jìn)程的需要，于1993年向歐委會推薦了鐵路綜合調(diào)度移動通信系統(tǒng)——GSM-R(GSMforRailway)。從1999年開始，歐洲一些國家開始了GSM-R網(wǎng)絡(luò)的運行。2002年以來鐵道部經(jīng)過幾年的論證、研究，決定借鑒歐洲先進(jìn)國家鐵路通信在GSM-R系統(tǒng)上成功經(jīng)驗，決定在國內(nèi)選擇GSM-R作為鐵路專用移動通信系統(tǒng)，替代原有的模擬通信系統(tǒng)，支持鐵路跨越式發(fā)展，首批試點線路為青藏線、大秦線和膠濟(jì)線，并在實驗成功的基礎(chǔ)上逐步在全國各條鐵路干線和新建城際客運專線上推廣使用。2015年1月29日，中國鐵路總公司召開工作會議，會上通報，2014年，我國鐵路新線投產(chǎn)規(guī)模創(chuàng)歷史最高紀(jì)錄，鐵路營業(yè)里程突破11.2萬公里。高速鐵路營業(yè)里程超過1.6萬公里，穩(wěn)居世界第一。1．GSM-R的概念【課堂互動】?【教師】讓學(xué)生通過文旌課堂APP觀看微課——GSM-R，中國高鐵核心技術(shù)（詳見教材），思考：你是如何理解GSM-R這個中國高鐵核心技術(shù)的？?【學(xué)生】觀看、聆聽、思考、發(fā)言?【教師】做出總結(jié)GSM-R即鐵路綜合數(shù)字移動通信系統(tǒng)，是GlobalSystemforMobileCommunications-Railway的簡稱，它是指專門為鐵路通信設(shè)計的綜合專用數(shù)字移動通信系統(tǒng)?！菊n堂互動】?【教師】提問：為什么要建設(shè)GSM-R系統(tǒng)？?【學(xué)生】聆聽、思考、討論、發(fā)言?【教師】做出總結(jié)GSM-R

可提供調(diào)度通信、鐵路緊急呼叫、組呼、點對點普通呼叫等語音通信業(yè)務(wù)，以及列車控制等數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，還可提供進(jìn)路預(yù)告信息傳輸和無線車次號校核信息傳輸?shù)葦?shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)?！局R拓展】GSM-R的主要業(yè)務(wù)（1）語音業(yè)務(wù)語音業(yè)務(wù)通過電路交換方式實現(xiàn)，屬于電路域業(yè)務(wù)。電路域業(yè)務(wù)主要針對那些對實時性要求較高又要十分準(zhǔn)確的傳遞信息，具有最高或者較高的優(yōu)先級的業(yè)務(wù)，一般用于列車控制、調(diào)度語音指揮行車、鐵路應(yīng)急指揮通信等重要的業(yè)務(wù)。電路交換數(shù)據(jù)傳輸方式配置固定單獨的信道，不共享信道，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性和準(zhǔn)確性，數(shù)據(jù)傳輸速率最高為9.6kbps。語音業(yè)務(wù)提供基礎(chǔ)語音通話功能，如調(diào)度移動通信語音業(yè)務(wù)，除此之外還具備較高級的語音功能。如：①優(yōu)先級與強拆。②語音組呼。③語音廣播。（2）數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)可以通過電路交換方式和分組交換方式完成，因此數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)可以分為電路域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和分組域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。①電路域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。電路域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)主要針對安全數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，而非安全數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，則采用分組交換的方式，多用戶共享一個分組數(shù)據(jù)傳輸通道，需要傳輸數(shù)據(jù)時才占用信道。②分組域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。分組域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)主要是指那些相較于電路域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)而言實時性要求較低、突發(fā)性強、有一定數(shù)據(jù)量的業(yè)務(wù)。（3）智能業(yè)務(wù)①功能號注冊、注銷與管理業(yè)務(wù)②增強型接入矩陣業(yè)務(wù)③功能尋址業(yè)務(wù)④位置尋址業(yè)務(wù)2．GSM-R的組成GSM-R主要由GSM-R陸地移動網(wǎng)絡(luò)、FAS固定網(wǎng)絡(luò)、固定終端和移動終端、調(diào)度臺、車站臺等組成。GSM-R的組成詳見教材圖5-8。（1）GSM-R陸地移動網(wǎng)絡(luò)包括網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（NSS）、無線子系統(tǒng)（BSS）、運營與支撐子系統(tǒng)（OSS）等部分，與FAS固定網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通，為各種移動終端提供移動的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。其中，網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)又包括移動交換子系統(tǒng)（SSS）、移動智能網(wǎng)子系統(tǒng)（IN）和通用分組無線業(yè)務(wù)子系統(tǒng)（GPRS）。（2）FAS固定網(wǎng)絡(luò)實際上是一個以專用交換機及用戶級交換機（PBX）為平臺的有線調(diào)度通信網(wǎng)絡(luò)。（3）固定終端和移動終端包括機車通信系統(tǒng)、作業(yè)手持臺和其他固定及移動終端。【提示】為滿足高速列車運行及行車組織的實際需求，司機、隨車機械師、列車長、乘警、客運值班員等相關(guān)工作人員應(yīng)配備無線對講設(shè)備和手持終端進(jìn)行通信聯(lián)絡(luò)。司機配備的GSM-R手持終端可在車載通信設(shè)備發(fā)生故障時，作為應(yīng)急通信手段。在客運車站，客運值班員需要配備與司機通信聯(lián)絡(luò)用的無線對講設(shè)備，以滿足處置突發(fā)事件的需要，并及時向司機通報旅客的乘降情況?！菊n堂互動】?【教師】讓學(xué)生通過閱讀思政列車——守好鐵路通信設(shè)備“生命線”（詳見教材），思考并討論：你從高鐵通信工長李堅身上學(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)生了解高速鐵路通信系統(tǒng)、通信網(wǎng)、調(diào)度通信系統(tǒng)、GSM-R等相關(guān)知識知識競賽（25min）【教師】組織全體學(xué)生進(jìn)行分組，每個小組作為一個參賽隊伍【學(xué)生】學(xué)生每3～5人一組，并以小組為單位，組長帶領(lǐng)組員復(fù)習(xí)高速鐵路通信系統(tǒng)相關(guān)知識【教師】組織全體學(xué)生進(jìn)行知識競賽【學(xué)生】每個小組作為一個參賽隊伍，參賽【教師】提出與本任務(wù)內(nèi)容相關(guān)的問題【學(xué)生】以小組為單位進(jìn)行搶答【學(xué)生】將自己在知識競賽中學(xué)到的新知識，以及表現(xiàn)記錄在教材表5-6·中【教師】填寫考核評價表通過知識競賽，鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和語言表達(dá)能力，并對本節(jié)課的知識及時進(jìn)行練習(xí)鞏固，加深記憶課堂小結(jié)（3min）【教師】簡要總結(jié)本節(jié)課的要點本節(jié)課學(xué)習(xí)了高速鐵路通信系統(tǒng)的概念、業(yè)務(wù)范圍、功能與特點，以及通信網(wǎng)、調(diào)度網(wǎng)系統(tǒng)與G