通信与控制系统集成与维护技术 刘英霞 高速铁路通信控制系统集成维护技能教材程书籍设

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刘英霞 著
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店铺: 义博图书专营店
出版社: 电子工业出版社
ISBN:9787121336669
商品编码:28999646508
包装:平塑
开本:16
出版时间:2018-05-01

具体描述



《通信与控制系统集成与维护技术》是一门集技术性、创新性、应用性于一体的特色课程。紧紧围绕数据通信与智能控制技术,以高速铁路为行业背景,以通信与控制系统(高铁)集成与维护技能大赛操作平台为载体,旨在培养职业院校学生的设备安装与调试、系统运行与故障检测、综合应用能力及实际解决问题的能力,以不断适应高铁行业的人才需求。根据胜任职业岗位和完成典型工作任务需要的素质、知识、能力要求,结合职业资格标准,教材设计了轨道继电器安装与检测、通信网络配置与调试、高铁进出站控制设计与实现、高铁室内温度显示与控制实现、区间行驶模式下的通信与控制实现、高铁列车运行通信与控制实现6个学习项目。学习项目基于工作过程导向编制内容,任务设计体现做中学、学中做,调动学生学习的主动性和积极性,能够自主完成各环节的工作和学习任务,同时注重培养学生的职业素养,促进德技并修、全面发展。


作者一直从事计算机视觉、模式识别等领域的研究工作,在核心期刊共发表学术论文10余篇,其中EI收录7篇。从事职业教育19年,发表教研论文10余篇,主编《电路分析基础》、《现代电视原理》两本教材。主持省级科研教研课题8项,其中,已结题5项,在研3项。主持省级精品资源共享课1门。获得山东省高等学校优秀科研成果奖两项。

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教材主要适合职业院校电子信息技术类及轨道交通类专业学生的学习,可以供铁道信号、铁道通信与信息化技术、城市轨道交通信号、计算机应用、计算机网络技术、物联网应用技术、电子与信息技术、电子技术应用、通信技术等专业的教师和学生使用,也适合相关专业广大业余爱好者使用。

目录 项目1 轨道继电器安装与检测 1 任务1.1 认识轨道继电器 2 任务1.2 轨道继电器安装与检测 9 任务1.3 轨道继电器故障定位与排除 20 项目小结 28 项目2 通信网配置与测试 30 任务2.1 有线网络配置与测试 30 任务2.2 RS-485串口通信网络配置与测试 40 任务2.3 Wi-Fi通信网络配置与测试 53 任务2.4 GPRS通信网络配置与测试 61 任务2.5 平台局域网搭建与测试 72 项目小结 82 项目3 高铁进出站控制设计与实现 84 任务3.1 控制信号灯设计与实现 85 任务3.2 控制进出站轨道变轨设计与实现 108 任务3.3 PLC控制高铁开关门设计与实现 118 项目小结 134 项目4 高铁室内温度显示与控制实现 136 任务4.1 人机交互界面设计与通信实现 137 任务4.2 温度显示与风机手动控制实现 147 任务4.3 温度自动控制设计与实现 165 项目小结 178 项目5 区间行驶模式下的通信与控制实现 180 任务5.1 高铁列车区段检测与信息采集 180 任务5.2 轨道电路信号机控制 191 任务5.3 控制中心传感器数据采集与显示 199 任务5.4 列车执行机构的控制 207 项目小结 213 项目6 高铁列车运行通信与控制实现 217 任务6.1 正常状况下高铁列车运行通信与控制实现 217 任务6.2 故障状况下高铁列车运行通信与控制实现 223 任务6.3 雨雪状况下高铁列车运行通信与控制实现 229 项目小结 235 附录一:通信与控制系统(高铁)集成与维护实训平台介绍 237 附录二:通信与控制系统(高铁)集成与维护实训室建设标准与要求 244 附录三:工作任务报告书 247 附录四:拓展训练报告书 248 参考文献 249

《高速铁路通信与信号系统集成及故障诊断与排除实用手册》 一、 内容概述 本书旨在为高速铁路通信与信号系统的维护技术人员提供一套系统、实用、全面的技术指导。内容紧密围绕高速铁路通信和信号系统在集成、运行、维护及故障处理等关键环节,深入浅出地阐述了相关理论知识、工程实践、操作规程以及疑难问题的解决方案。本书强调理论联系实际,以高速铁路通信与信号系统集成中的实际需求为导向,力求为一线技术人员提供最直接、最有价值的参考。 二、 适用对象 高速铁路通信与信号系统的设计、施工、集成、运行及维护工程师。 铁路通信与信号相关专业的院校师生。 从事铁路基础设施建设与维护的相关技术人员。 对高速铁路通信与信号技术感兴趣的读者。 三、 内容详述 第一部分:高速铁路通信系统集成基础与应用 1. 高速铁路通信系统概述: 发展历程与技术演进: 追溯高速铁路通信技术的发展脉络,从早期模拟系统到现代数字IP化网络,重点介绍LTE-R、GSM-R等关键技术及其在高铁中的应用。 系统组成与网络架构: 详细解析高速铁路通信系统的基本构成,包括核心网、接入网、传输网、用户终端等,以及各层级之间的逻辑和物理连接关系。重点阐述全IP化网络架构下的多业务承载机制。 关键通信子系统: 列车无线调度通信系统(GSM-R/LTE-R): 深入剖析GSM-R/LTE-R系统的组成、工作原理、核心功能(如语音调度、数据传输、应急通信等)、关键技术参数、网络规划与优化原则。讲解其在行车安全、客运服务、维修作业中的关键作用。 传输网络系统: 介绍SDH/MSTP、PTN、IPRAN等传输技术在高铁通信中的应用,重点讲解其网络拓扑、冗余备份机制、带宽分配、时钟同步等关键技术,以及如何满足不同业务的高可靠性需求。 综合业务接入系统(IPMS/BAS): 阐述IPMS/BAS系统如何整合视频监控、广播、信息发布、Wi-Fi等多种业务,并介绍其网络接口、数据处理流程、用户管理策略。 时钟与数据同步系统: 强调时钟同步对于高铁通信系统稳定运行的重要性,介绍GPS/BD授时、PTP(Precision Time Protocol)等授时技术,以及如何实现整个通信网络的精确同步。 网络安全与保障: 探讨高速铁路通信系统面临的网络安全威胁,介绍防火墙、VPN、入侵检测等安全技术,以及数据加密、身份认证等安全策略,确保通信信息的机密性、完整性和可用性。 电源与接地系统: 详细介绍通信机房的供电系统设计,包括市电、UPS、柴油发电机组的配置与切换,以及通信设备的接地要求,确保系统的稳定可靠运行。 2. 通信系统集成技术: 系统集成流程与规范: 梳理高速铁路通信系统集成的标准流程,包括需求分析、方案设计、设备选型、接口协议定义、设备对接、集成测试、网络优化等环节。 接口协议与互联互通: 详细列举高速铁路通信系统中不同子系统、不同厂家设备之间的关键接口标准与协议(如IP、Ethernet、SIP、RTP等),并提供实际的互联互通配置指导。 集成测试方法与案例: 介绍各类集成测试的类型(单元测试、集成测试、系统测试、验收测试),重点讲解如何设计测试用例,如何模拟真实场景,以及如何对测试结果进行分析和验证。提供实际的集成测试案例分析。 系统性能评估与优化: 讲解如何对通信系统的关键性能指标(如时延、抖动、丢包率、带宽利用率、可靠性等)进行监测和评估,并提供系统优化方法和调优参数建议。 第二部分:高速铁路信号系统集成基础与应用 1. 高速铁路信号系统概述: 发展历程与技术演进: 回顾高速铁路信号系统从地面信号机到车载信号、从闭塞方式到ATP/ATO的演进过程,重点介绍CTCS(Chinese Train Control System)等核心技术。 系统组成与工作原理: 详细阐述高速铁路信号系统的主要组成部分,包括地面信号设备(信号机、道岔、应答器)、车载设备(车载ATP、车载CTCS)、调度中心设备(CTC、联锁系统)、通信传输网络等。深入讲解ATP(Automatic Train Protection)和ATO(Automatic Train Operation)的工作机理。 关键信号子系统: 列车自动防护系统(ATP): 剖析ATP系统的功能,包括速度检测、超速防护、紧急制动等,讲解ATP信息来源(地面应答器、车载传感器)、车载ATP的处理逻辑、以及ATP与列车运行控制系统的交互。 列车运行控制系统(CTCS): 详细介绍CTCS不同级别的内涵与外延,重点讲解CTCS-0、CTCS-1、CTCS-2、CTCS-3等级别的特点,以及其在列车编组、行车调度、速度控制、安全防护等方面的具体实现。 调度集中系统(CTC): 阐述CTC系统在行车指挥、列车调度、信号联锁控制、信息显示等方面的作用,介绍CTC的接口、通信机制、数据管理以及操作界面。 地面应答器(Balise): 介绍地面应答器的类型、安装位置、数据编码方式、工作原理,以及其在向车载设备传递线路信息、速度限制、信号状态等方面的作用。 微机联锁系统: 阐述微机联锁系统在实现信号设备逻辑控制、确保行车安全方面的关键作用,介绍其基本原理、安全冗余设计、接口通信。 车载信号设备: 介绍车载信号设备(如车载ATP、车载CTCS、车载显示器、司机室信号灯等)的功能、接口、通信方式以及与地面系统的交互。 2. 信号系统集成技术: 系统集成流程与规范: 介绍高速铁路信号系统集成的标准流程,包括需求分析、方案设计、设备选型、接口协议定义、设备对接、集成测试、网络优化等环节。 接口协议与互联互通: 详细列举高速铁路信号系统中不同子系统、不同厂家设备之间的关键接口标准与协议(如MVB、CAN、RS422/485、Ethernet等),并提供实际的互联互通配置指导。 集成测试方法与案例: 介绍各类集成测试的类型,重点讲解如何设计测试用例,如何模拟真实场景(如列车运行、紧急情况),以及如何对测试结果进行分析和验证。提供实际的集成测试案例分析。 系统性能评估与优化: 讲解如何对信号系统的关键性能指标(如响应时间、联锁可靠性、数据准确性、显示稳定性等)进行监测和评估,并提供系统优化方法和调优参数建议。 第三部分:高速铁路通信与信号系统集成故障诊断与排除 1. 常见故障类型与分析: 通信系统常见故障: GSM-R/LTE-R系统故障: 信号中断、通信质量差、掉线、呼叫失败、数据传输异常、基站故障、终端故障等。 传输网络故障: 线路中断、设备宕机、端口故障、时钟丢失、带宽不足、误码率高等。 电源与接地故障: 供电中断、UPS失效、接地电阻超标、设备漏电等。 网络安全故障: 非法接入、数据泄露、病毒攻击、拒绝服务攻击等。 信号系统常见故障: ATP/CTCS系统故障: 超速报警、防护失效、信息丢失、定位不准、车载设备显示异常等。 CTC系统故障: 调度指令传输错误、联锁逻辑异常、显示画面卡顿/错乱、设备失联等。 地面设备故障: 信号机不亮/显示错误、道岔开闭异常、应答器损坏/不发码等。 微机联锁系统故障: 逻辑错误、接口通信中断、数据异常、设备故障等。 车载设备故障: 传感器故障、通信模块故障、显示屏故障、电源故障等。 2. 故障诊断方法与流程: 故障现象描述与信息收集: 强调准确、详细的故障现象描述的重要性,指导如何收集相关日志、告警信息、参数配置等。 诊断工具与技术: 介绍常用的故障诊断工具,如网络抓包工具(Wireshark)、日志分析工具、协议分析仪、万用表、示波器、GPS/BD定位仪等。 逻辑判断与故障定位: 运用逻辑推理、排除法、分层诊断等方法,逐步缩小故障范围,定位故障根源。 系统监控与预警: 讲解如何利用NMS(Network Management System)等监控平台,实时监测系统运行状态,及时发现潜在故障并进行预警。 3. 故障排除技术与案例: 通信系统故障排除: 详细指导各种通信系统故障的排除步骤,包括: GSM-R/LTE-R: 基站参数调整、天线馈线检查、信道优化、终端复位/重配、核心网故障排查等。 传输网络: 线路物理连接检查、端口配置恢复、光模块更换、链路重起、IP地址/VLAN配置纠错等。 电源与接地: 电池充放电检查、UPS旁路/市电切换、接地线连接修复、接地电阻测量与改善等。 网络安全: 防火墙策略检查、VPN隧道重连、病毒查杀、异常流量分析与阻断等。 信号系统故障排除: 详细指导各种信号系统故障的排除步骤,包括: ATP/CTCS: 地面应答器复位/重配、车载ATP参数校验、速度测量精度校准、与CTC系统通信恢复等。 CTC: 调度指令重发、信号联锁模式切换、设备状态刷新、通信链路诊断、后台软件重启动等。 地面设备: 信号机灯泡更换、道岔驱动/检测部件修复、应答器物理检查/数据校验、控制电缆连接检查等。 微机联锁: 逻辑模式校验、设备接口信号检查、通信协议复位、主备CPU切换等。 车载设备: 传感器清洁/更换、通信模块复位/重配、显示屏连接检查、电源适配器测试等。 典型故障案例分析: 选取实际工程中遇到的通信与信号系统集成及维护中的典型疑难故障,进行深入的案例分析,包括故障现象、诊断过程、处理方法、经验教训等,为读者提供宝贵的实践经验。 第四部分:系统维护与管理 1. 预防性维护策略: 设备巡检与保养: 制定详细的巡检计划,包括设备外观检查、运行参数监测、清洁维护、部件老化评估等,并提供各类设备(如基站、交换机、服务器、信号机、道岔等)的保养要点。 性能监测与容量管理: 介绍如何通过监控系统对系统性能进行持续监测,并对网络容量进行规划和管理,防止因容量不足导致的服务质量下降。 软件升级与补丁管理: 阐述软件升级和补丁更新的必要性,以及在实施过程中的风险评估、测试验证和回滚方案。 备品备件管理: 建立科学的备品备件库,确保关键部件的及时可用性,并讲解备件的入库、出库、盘点流程。 2. 维护文档管理: 建立完善的维护档案: 强调维护文档的重要性,包括设备台账、系统拓扑图、配置信息、故障记录、维修报告、变更记录等。 文档的更新与归档: 规范文档的编写、审核、发布和归档流程,确保文档的准确性和时效性。 3. 应急响应与处置: 制定应急预案: 建立针对不同级别故障的应急响应机制,明确各部门和人员的职责分工。 演练与培训: 定期组织应急演练,提高技术人员的应急处置能力。 四、 技术特色与亮点 系统性强: 全面覆盖高速铁路通信与信号系统的集成、运行、维护和故障处理,形成一个完整的技术体系。 实用性高: 以解决实际工程问题为导向,提供大量的操作规程、配置指南、故障排除方法和案例分析,具有极高的操作指导意义。 技术前沿: 融入了LTE-R、全IP化网络、CTCS等当前高速铁路通信与信号领域最先进的技术。 图文并茂: 包含大量流程图、拓扑图、原理图、设备照片等,直观形象,便于理解。 经验总结: 汇集了大量一线技术人员的实践经验和故障处理智慧,是宝贵的学习资源。 五、 价值体现 本书的出版将为高速铁路通信与信号系统的稳定、可靠运行提供有力的技术支撑。通过本书的学习和应用,技术人员能够更深入地理解系统原理,熟练掌握集成与维护技能,高效准确地诊断和排除各类故障,从而降低运营风险,提升运输效率,保障旅客出行安全。本书的出现,填补了当前市场上系统性强、内容详实、实践性高的同类教材和参考书的空白,对促进我国高速铁路事业的持续发展具有重要的现实意义和深远影响。

用户评价

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这本书为我提供了一个深入理解“高效协作”在现代工程领域是如何实现的绝佳范例。我一直认为,任何一个大型、复杂的系统,其成功与否,很大程度上取决于其内部的协调与联动能力,而高速铁路的通信与控制系统正是这种协作的极致体现。作者在书中对“系统集成”的详尽阐述,让我明白了如何将看似不相关的通信技术、信号技术、控制技术等,通过巧妙的设计和标准化的接口,融合成一个统一、高效的整体。它不仅仅是将零件组装起来,更是一种对信息流、控制流以及指令流的精妙规划与管理。我尤其对书中关于如何确保信息在高速移动的列车、地面基站以及调度中心之间进行实时、准确交换的探讨感到印象深刻。这种“无缝连接”的背后,是无数工程师们对技术细节的反复打磨和对系统整体性能的不断优化。而“维护技术”部分,则让我看到了这种集成系统在实际运行中所面临的挑战,以及如何通过前瞻性的策略和精湛的技术来应对。对故障的快速响应、对潜在风险的预警,以及对系统性能的持续提升,这些都体现了维护工作在保障系统稳定运行中的关键作用,也让我对技术背后的严谨和责任感有了更深的理解。

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对于我这样一名在非技术领域工作的人来说,这本书提供了一个绝佳的窗口,去观察和理解支撑现代高速铁路发展的那股强大的技术力量。我一直认为,任何一项伟大的工程,其核心都在于“连接”与“协同”,而“通信与控制系统”正是这一理念的最佳体现。作者在书中对通信技术在铁路系统中的应用进行了细致的阐述,从基础的信号传输到复杂的网络架构,再到对实时数据的处理与分析,都让我看到了技术如何将空间距离的限制转化为信息流动的便捷。更令我印象深刻的是,书中关于“系统集成”的论述,它并非简单地将各个子系统拼凑在一起,而是一个高度战略性的过程,需要对不同技术之间的兼容性、接口标准以及潜在的冲突进行深入的分析和预判。而“维护技术”的探讨,则让我看到了光鲜亮丽的技术背后,是日复一日、一丝不苟的精细化管理。书中关于故障定位、排除以及系统升级的策略,让我体会到了“稳定运行”的来之不易,以及背后所凝聚的专业知识和实践经验。这种对系统生命周期的全面考量,从设计、集成到维护,都展现出一种高度的系统思维和对细节的敬畏,让我对现代工程的复杂性和精妙性有了更深的认识,也更加理解了高速铁路为何能成为国家发展的关键支撑。

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我特别欣赏这本书在描述“系统集成”部分时所展现出的宏观视野。在我看来,高速铁路的通信与控制系统,绝非是孤立的技术堆砌,而是一个有机融合的整体,如同一个庞大而精密的生命体,需要各个器官协调一致才能正常运转。作者通过对不同通信协议、网络拓扑以及信息交换方式的阐述,清晰地勾勒出了这个复杂系统的骨架和血脉。我尤其对书中关于不同通信子系统(如地面无线通信、车载通信、调度通信等)如何被有机地整合在一起,实现信息的高效、可靠传输的论述感到着迷。这种集成不仅仅是技术层面的兼容,更是一种策略层面的协同,它要求我们理解不同系统之间的相互依赖关系,以及在面临突发情况时,如何保持整体的稳定性和弹性。而“维护技术”的章节,则让我看到了这种集成背后的挑战与应对。面对海量的设备和复杂的网络,如何进行高效的故障诊断、预测性维护,以及如何在不影响正常运行的情况下进行升级和优化,这些都是极具挑战性的问题。书中对这些问题的探讨,让我感受到了技术人员的智慧和辛勤付出,他们是保障系统持续稳定运行的基石,他们的工作充满了对精度和可靠性的不懈追求,这种专业精神令人钦佩。

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这本书籍给我带来了非常深刻的思考,尤其是在理解现代交通枢纽背后复杂的协同运作机制方面。我一直对高速铁路系统如何实现如此高效率和安全性的运行感到好奇,而这本书在这方面提供了一些非常引人入胜的视角。尽管我并没有直接涉足通信与控制系统的具体技术细节,但作者通过对系统集成与维护的探讨,让我窥见了其精妙之处。书中关于如何将分散的通信节点、信号系统、调度平台等庞大而异质的组件无缝连接,并确保它们在高并发、高可靠性要求的环境下稳定运行的论述,无疑是其核心价值所在。阅读过程中,我不断联想到我们日常生活中所依赖的各类复杂系统,比如智能电网、城市交通信号联动等,它们背后都蕴含着类似的系统集成理念。作者在描述维护技术时,着重强调了预防性维护、故障诊断以及快速响应的重要性,这让我深刻认识到,看似一成不变的运行背后,是无数技术人员持续不断的努力和对细节的极致追求。这种对系统整体性、韧性和可维护性的关注,远远超出了我对一本技术教材的预期,它更像是一部关于现代工程学思维的入门读物,引导读者从宏观层面去理解和欣赏复杂的科技成就。

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我从这本书中获得的最大启发,在于认识到“智能化”和“协同化”并非仅仅是独立的技术概念,而是需要通过系统性的集成和精细化的维护来实现的。在阅读过程中,我尤其被书中关于如何构建一个能够实现信息高度共享和决策智能化的通信控制体系的论述所吸引。作者通过对各个通信节点、控制单元以及数据处理中心的相互连接和信息交互的描述,展现了一个高度互联互通的智能网络。这种集成不仅仅是简单的连通,更是一种对数据进行有效采集、分析和应用的复杂过程,旨在提升整个系统的响应速度和决策的精准度。而“维护技术”的篇章,则让我看到了支撑这种智能化的重要基础。它不仅仅是简单的故障排除,更是一种主动的、预测性的管理,通过对系统运行状态的实时监控和数据分析,提前发现潜在问题,并采取措施加以避免。这种对维护的深入理解,让我认识到,再先进的技术也需要有可靠的保障体系,而这个保障体系的建设,离不开对系统整体性、互联性和智能化的不懈追求,这正是高速铁路通信控制系统所要达到的目标,也是这本书所要传递的核心价值。

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