城市轨道交通信号系统课程大纲

城市轨道交通信号系统课程大纲作为城市轨道交通领域的核心专业课程，信号系统教学需兼顾理论深度与工程实践，助力学生构建“原理认知-设备操作-系统运维-故障处置”的能力体系。结合行业技术发展与教学实践经验，现将课程大纲的核心设计思路、内容模块及实施路径梳理如下，供教学同仁参考。一、课程定位：锚定“技术+应用”的双维培养目标城市轨道交通信号系统课程面向轨道交通信号与控制、城市轨道交通工程技术等专业，是衔接“电气控制基础”“通信技术”等先修课，支撑“信号系统维护”“运营管理”等后续实践的关键枢纽。课程以“安全为基、技术为核、应用为要”为导向，既要让学生掌握信号系统的架构逻辑、设备原理，更要培养其在工程现场解决实际问题的能力——从信号设备的日常巡检，到系统级故障的应急处置，再到新技术方案的优化设计，均需形成清晰的技术认知与实践路径。二、教学目标：从知识到能力的阶梯式成长（一）知识维度：构建信号系统的“认知坐标系”学生需系统掌握信号系统的底层逻辑：从基础设备（信号机、转辙机、轨道电路）的工作原理，到核心子系统（ATP、ATO、ATS、CI）的功能边界与协同机制；从闭塞、联锁等核心概念的技术内涵，到行业标准（如GB/T____）与设计规范的应用场景。同时，需关注技术演进趋势，如CBTC系统的升级、车车通信信号控制的探索，为职业发展预留技术储备。（二）能力维度：锻造“解决问题”的实战本领课程需培养三类核心能力：其一，系统设计能力——能结合线路运量、站间距等条件，规划信号系统架构（如CBTC级间切换方案）；其二，运维处置能力——能通过设备指示灯、监测数据定位故障（如ATP车载设备异常），并制定合理的处置策略；其三，协同创新能力——能在系统联调、故障处置中与通信、车辆团队高效协作，同时具备探索技术优化（如AI故障预测）的思维意识。（三）素质维度：厚植轨道交通的“安全基因”信号系统是行车安全的“生命线”，课程需强化学生的安全素养：理解“信号故障即行车风险”的行业本质，养成规范操作、冗余验证的职业习惯；同时，通过团队项目、企业实践，培养协作精神与职业认同感，让学生从“技术学习者”向“行业建设者”角色过渡。三、课程内容：模块化与场景化的有机融合课程总学时建议64学时（理论40+实践24），内容设计遵循“从基础到系统、从原理到应用”的认知规律，同时嵌入真实工程场景，让知识“活”起来。（一）基础理论：筑牢信号系统的“技术底座”1.信号系统概览（2学时）：解析信号系统“行车指挥、安全防护、效率提升”的核心功能，对比国内外典型系统方案（如卡斯柯、西门子的CBTC差异），建立“系统-子系统-设备”的层级认知。2.基础设备原理（6学时）：聚焦信号机（色灯/LED显示逻辑）、转辙机（动作原理与维护要点）、轨道电路（断轨检测、车地通信逻辑）、计轴设备（计数与故障处理），通过“原理讲解+实操演示”，让学生掌握设备的“工作逻辑”与“维护痛点”。3.闭塞与联锁（4学时）：梳理闭塞制式演变（固定→准移动→移动）的技术逻辑，解析6502电气集中联锁、计算机联锁的进路控制原理，结合“道岔无表示”“信号机不能开放”等典型故障，训练学生的逻辑分析能力。（二）核心子系统：解码“安全与效率”的协同逻辑1.ATP系统（4学时）：围绕“安全防护”核心，讲解ATP的SIL4级安全架构、速度码生成逻辑（目标距离控制）、车地信息交互（信标/无线传输），并模拟“ATP降级模式（RM/NRM）”的操作场景，让学生理解“安全冗余”的设计思想。2.ATO系统（4学时）：聚焦“自动驾驶”功能，解析ATO与ATP的协同机制（ATP监控下的自动驾驶），模拟“进站对标”“节能驾驶”等工况，让学生掌握“效率优化”的技术路径。3.ATS系统（4学时）：从“行车指挥”视角，讲解ATS的层级架构（中心级/车站级/车载级）、运行图编制、进路自动排列逻辑，结合“ATS故障降级运营”案例，训练学生的应急处置思维。4.CI系统（4学时）：剖析计算机联锁的硬件组成（联锁机/执表机）、软件逻辑（联锁程序）与冗余设计（双机热备/三取二），通过仿真软件模拟“进路办理”“道岔单操”等操作，强化实践感知。（三）工程应用：打通“理论-实践”的最后一公里1.系统设计与选型（4学时）：以新线建设为场景，讲解“需求分析→方案比选→设备选型→接口设计”的全流程，结合“CBTC与TBTC方案对比”案例，培养学生的技术经济分析能力。2.联调联试与运维（8学时）：还原工程现场的“联调联试”场景（单机→子系统→系统级调试），分析“车门-屏蔽门联动故障”等典型问题的排查逻辑；同时，解读《城市轨道交通信号系统维护规程》，让学生掌握“日常巡检→周期性维护→故障抢修”的标准化流程。（四）实践教学：让能力在“真实场景”中生长实践环节占比37.5%（24学时），采用“虚实结合、校企联动”模式：基础设备实操（8学时）：在实验室完成信号机显示操作、转辙机拆装调试、轨道电路故障模拟等任务，掌握设备的“手感”与“故障特征”；子系统仿真训练（10学时）：利用CBTC仿真平台，模拟“正常运营”与“故障降级”场景（如ATP故障、ATS中心失效），训练团队协作与应急处置能力；企业现场实践（6学时）：走进运营/建设单位，观摩信号机房、轨旁设备，参与“故障复盘会”，与一线工程师交流技术痛点与职业发展路径。四、教学实施：方法创新与资源整合（一）教学方法：从“教知识”到“育能力”理实一体化：理论讲授与实验/仿真同步，如讲解ATP原理后，立即模拟“ATP防护下的列车运行”；案例驱动：选取“某地铁信号系统升级”“某故障延误事件”等真实案例，引导学生分析技术逻辑与处置方案；企业导师进课堂：邀请信号系统集成商、运营单位专家，讲授“车车通信信号系统”“AI故障预测”等前沿技术，分享工程经验。（二）考核评价：从“单一考试”到“多元能力”过程性考核（40%）：包括实验报告（设备实操分析）、课堂研讨（案例参与度）、小组项目（信号系统方案设计/故障处置汇报）；终结性考核（60%）：理论考试（核心知识）+实操考核（仿真平台故障处置），重点检验“知识迁移”与“问题解决”能力。五、教学资源：教材与行业资源的互补核心教材：推荐《城市轨道交通信号系统》（朱济龙）、《CBTC系统原理与应用》（何宗华），体系完整、案例丰富；行业资源：研读GB/T____（信号系统通用技术条件）、GB/T____（计算机联锁条件）等标准，参考卡斯柯、西门子等厂商的技术手册，追踪《都市快轨交通》等期刊的前沿动态；实训平台：建设“虚拟信号机房+实体设备”的实训基地，利用仿真软件还原真实运营场景。六、课程特色：技术迭代与产教融合的双轮驱动1.技术前沿性：课程内容每年更新，融入“5G车地通信”“智能运维”等新技术，让学生接触行业最前沿；2.场景真实性：通过“故障库”（收集真实案例）与“仿真实训”，还原信号工、系统工程师的工作场景，提升职业代入感；3.产教融合度：与轨道交通企业共建