上海交通大学出版社教学设计中职中职专业课城市轨道交通类70 交通运输大类

上海交通大学出版社教学设计中职中职专业课城市轨道交通类70交通运输大类课题课时教学内容分析一、教学内容分析1.本节课主要教学内容为联锁设备的基本概念、组成（信号机、道岔、轨道电路）、联锁关系及基本作用。2.学生已掌握城市轨道交通概论中信号设备基础知识，认识信号机、道岔等设备，本节课将深化设备间逻辑关系，为后续联锁电路与行车安全操作学习奠定基础。核心素养目标二、核心素养目标掌握联锁设备操作与维护的核心技能，强化行车安全责任意识，养成规范执行联锁规则的职业习惯，提升信号机、道岔、轨道电路等设备间逻辑关系的分析与应用能力，培养严谨细致的工作态度和应急处置思维，为城市轨道交通行车安全作业奠定职业素养基础。学习者分析1.学生已掌握城市轨道交通概论中信号设备基础知识，认识信号机、道岔、轨道电路等设备的基本功能，了解行车安全的基本原则。

2.学生学习兴趣偏向实践操作，具备一定的设备观察能力，但对抽象逻辑关系分析能力较弱，偏好直观演示和案例学习。

3.学生可能面临的困难包括：理解联锁设备间的动态逻辑关系，如信号机与道岔、轨道电路的联动规则；记忆复杂的安全操作规范；在模拟故障场景中快速定位问题并正确响应的能力不足。教学资源准备四、教学资源准备1.教材：每位学生备齐上海交通大学出版社《城市轨道交通信号系统》教材中联锁设备章节。2.辅助材料：准备信号机、道岔、轨道电路实物图片，联锁逻辑关系图表，设备操作及故障处理模拟视频。3.实验器材：联锁设备模拟操作台（含信号机、道岔、轨道电路模型），安全防护用具。4.教室布置：设置分组讨论区与模拟操作台区，确保每组操作台器材齐全，通道畅通。教学过程（一）情境导入，引发思考（5分钟）

同学们，早上好！今天我们开始学习城市轨道交通信号系统中的核心设备——联锁设备。请大家回忆一下，上周在实训室看到的信号机、道岔和轨道电路，它们之间有没有什么联系？比如，当列车进路上的道岔没有扳到正确位置时，信号机会显示什么颜色？（停顿，观察学生反应）对，信号机会显示红灯，禁止列车通行。这就是我们今天要探究的“联锁关系”——设备之间相互制约、确保行车安全的逻辑关系。今天我们就通过模拟操作，一起揭开联锁设备的“神秘面纱”。

（二）新授环节：联锁设备的概念与组成（15分钟）

首先，请大家翻到教材第45页，阅读“联锁设备的基本概念”部分。读完之后，谁能用自己的话说说，什么是联锁设备？（点名提问）很好，联锁设备就是通过技术手段，实现信号机、道岔、轨道电路等设备之间相互控制、相互监督，防止错误操作，保证行车安全的设备系统。

（三）核心探究：联锁关系的动态演示（30分钟）

同学们，联锁关系的核心是“相互制约”，现在我们通过模拟操作台来直观感受这个过程。大家看，每组操作台上都有信号机模型、道岔转换按钮和轨道电路状态指示灯。我们先做一个基础实验：假设我们要办理“从1股道发车”的进路，请大家按照以下步骤操作，并记录现象。

第一步，确认道岔位置。按下“1道岔定位”按钮，观察道岔模型是否处于直向位置（定位），同时观察操作台上道岔状态指示灯显示“绿色”。第二步，检查轨道电路状态。轨道电路区段1DG的状态指示灯显示“白色”，表示该区段空闲。第三步，开放信号机。按下“出站信号机开放”按钮，信号机模型显示绿色灯光，表示可以发车。

现在，我们改变条件：将道岔转换到反位（按下“1道岔反位”按钮，指示灯变为黄色），再尝试开放信号机。大家看到了什么？对，信号机没有开放，仍然显示红色。这说明什么？（引导学生回答）道岔位置与进路方向不匹配时，信号机无法开放，这就是“道岔与信号机的联锁”。

现在，请大家分组交换操作，尝试不同的进路组合（比如“从3股道接车”），观察并记录联锁关系的具体表现。操作过程中，如果遇到问题，先同组讨论，无法解决再举手提问。（老师巡视指导，重点帮助学生理解“敌对进路不能同时建立”的联锁原则，比如当1股道发车进路建立时，与之敌对的3股道接车进路无法办理）

（四）巩固提升：案例分析（20分钟）

同学们，联锁设备在实际应用中直接关系到行车安全，我们来看一个真实案例（教材第50页案例3-1）：某地铁站在办理下行列车通过进路时，因信号工误将道岔扳至反位，导致信号机显示红灯，列车紧急制动。请大家分组讨论：1.该事故中，联锁设备是否起到了作用？为什么？2.如果联锁关系失效，可能会造成什么后果？

（分组讨论5分钟后，每组派代表发言）第一组认为，联锁设备起到了作用，因为道岔位置错误时，信号机自动显示红灯，防止了列车进入错误进路。第二组补充，如果联锁关系失效，列车可能会进入未准备好的进路，造成脱轨或追尾事故，后果非常严重。

大家分析得很到位！这个案例告诉我们，联锁设备是行车安全的“最后一道防线”，任何人都不能违规操作。现在，请大家根据案例，总结联锁设备的三条核心联锁关系，写在笔记本上。（老师巡视，确保学生准确记录：1.道岔位置不正确，信号机不能开放；2.轨道电路被占用，信号机不能开放；3.敌对进路不能同时建立）

（五）拓展延伸：模拟故障应急处置（25分钟）

作为未来的信号工，不仅要掌握联锁设备的正常运行操作，还要具备故障应急处置能力。现在我们进行模拟故障演练：假设在运营高峰时段，车站上行出站信号机因联锁电路故障突然关闭，影响列车发车，你们作为值班员，该如何处理？

请大家按照“故障判断—应急处理—安全确认”的步骤分组操作。第一步，故障判断：通过操作台查看故障代码（比如“XJ-01”表示信号机电路故障），确认故障类型；第二步，应急处理：立即按下“故障解锁”按钮，尝试恢复信号机，若无效，立即报告行车调度员，申请改用引导信号发车；第三步，安全确认：与司机确认进路空闲、道岔位置正确后，开放引导信号（显示黄灯+白灯），指挥列车限速通过。

（分组演练10分钟后，每组展示处置流程，老师点评关键步骤：比如“报告调度员时必须说明故障现象、影响范围及处置措施”“开放引导信号前必须双人确认道岔位置”）同学们，故障处置时一定要牢记“安全第一，快速响应”，每一个操作都不能疏忽！

（六）课堂小结与作业布置（5分钟）

同学们，今天我们学习了联锁设备的概念、组成以及核心的联锁关系，并通过模拟操作和案例分析，掌握了设备间的逻辑制约关系和故障处置方法。现在，请大家闭上眼睛回忆：联锁设备的三大组成部分分别是什么？它们之间最重要的联锁原则是什么？（停顿30秒，让学生回顾）

对，信号机、道岔、轨道电路，最重要的联锁原则是“确保进路安全，防止冲突事故”。课后请大家完成两项任务：1.整理实训操作中观察到的联锁现象，绘制“道岔—信号机—轨道电路”联锁逻辑图；2.查阅教材第52页“思考与练习”第3题，分析“轨道电路分路不良”对联锁关系的影响，下节课我们共同讨论。

今天的课就到这里，大家操作时都很认真，继续保持！下课！拓展与延伸1.拓展阅读材料

（1）《城市轨道交通信号系统发展史》摘录：从19世纪末机械联锁的出现，到20世纪中期电气联锁（如6502电气集中联锁）的广泛应用，再到21世纪计算机联锁（如JD-1A型、TYJL-III型）的普及，联锁设备始终以“保障行车安全”为核心目标。教材第47页提到的“联锁设备组成”中，信号机、道岔、轨道电路的联动控制逻辑在不同制式联锁系统中存在差异，例如6502电气集中联锁通过继电器电路实现逻辑判断，而计算机联锁则通过软件程序实现，两者在可靠性、维护便捷性上各有优势，但均遵循“道岔位置不正确，信号机不能开放；轨道电路被占用，信号机不能开放；敌对进路不能同时建立”三大联锁原则。

（2）《城市轨道交通信号安全标准EN50128解读》摘录：国际电工委员会（IEC）制定的EN50128标准，将联锁系统安全完整性等级（SIL）分为SIL1至SIL4四级，教材第50页“案例分析”中提到的“信号工误将道岔扳至反位导致信号机显示红灯”事件，正是联锁系统达到SIL2级安全水平的表现——当道岔位置与进路方向不匹配时，系统自动触发联锁关系，阻止信号机开放。该标准要求联锁设备在设计时必须考虑“故障-安全”原则，即设备发生故障时，自动导向安全侧（如信号机显示红灯、道岔锁闭在定位），这与教材中“联锁设备是行车安全最后一道防线”的论述高度一致。

（3）《典型联锁故障案例分析汇编》摘录：案例一：某地铁3号线因道岔密贴不良，导致道岔表示电路接通但实际位置未到位，联锁系统判断为“道岔位置正确”，开放信号机后列车发现进路异常紧急制动。经排查，故障原因为道岔转换过程中存在机械卡阻，教材第52页“思考与练习”第3题中“轨道电路分路不良”与此案例类似，均涉及联锁设备“状态监测”的准确性问题。案例二：某枢纽站因计算机联锁软件逻辑漏洞，导致两条敌对进路同时建立，幸被值班员及时发现，未造成事故。此案例印证了教材中“联锁关系必须通过硬件和软件双重校验”的重要性，提醒未来信号工在维护时需关注软件逻辑的完整性。

2.课后自主探究

（1）任务一：调研本地地铁站的联锁设备类型。通过实地考察（或联系地铁站技术部门）了解本地铁线路采用的联锁系统是计算机联锁还是电气集中联锁，记录其主要型号（如TYJL-III型计算机联锁），并对比教材第46页图3-5“联锁设备组成结构图”，分析该型号联锁系统中信号机、道岔、轨道电路的控制方式（继电器控制或计算机程序控制），形成800字调研报告，重点说明“该联锁系统如何实现‘故障-安全’原则”。

（2）任务二：分析施工期间的联锁关系调整。查阅教材第51页“特殊场景下的联锁应用”部分，结合某地铁站“夜间施工期间需临时变更进路”的案例，分析施工时需对联锁设备进行哪些调整（如道岔单锁、信号机封闭），调整过程中如何确保“敌对进路不能同时建立”，绘制“施工进路联锁关系调整流程图”，并在流程图中标注关键安全控制点。

（3）任务三：绘制“列车进路—道岔—信号机”动态联锁逻辑图。以教材第49页“图3-7联锁关系示意图”为基础，增加“列车进入轨道电路区段”后的状态变化，例如：当列车占用1DG轨道电路区段时，轨道电路状态由“空闲（白色）”变为“占用（红色）”，信号机自动关闭，道岔被锁闭，形成完整的动态逻辑链条，要求用不同颜色标注设备状态变化，并在图旁简要说明各设备间的制约关系。

（4）任务四：模拟“轨道电路分路不良”故障处置。教材第52页“思考与练习”第3题提到“轨道电路分路不良”可能导致联锁失效，请结合教材第50页“故障应急处置流程”，设计“轨道电路分路不良”的模拟处置方案，包括：故障现象判断（轨道电路状态指示灯异常亮起）、应急处置步骤（确认列车位置、申请人工确认轨道电路状态、限制列车速度）、安全注意事项（双人确认、与司机实时沟通），形成500字处置方案，并模拟操作一次，记录操作过程中的关键数据。

（5）任务五：小组合作制作“联锁设备在保障行车安全中的作用”PPT。以4-5人为一组，分工收集资料（包括教材中的联锁原则、拓展阅读中的安全标准、典型案例），制作10页PPT，内容需涵盖：联锁设备的核心组成、三大联锁原则的具体应用、联锁系统如何应对设备故障、未来联锁技术发展趋势（如人工智能在联锁逻辑判断中的应用），每组在下次课进行5分钟展示，重点突出“联锁设备对行车安全的保障作用”。课后作业1.概念辨析题：简述联锁设备中信号机、道岔、轨道电路三者的核心联锁关系，并说明“敌对进路”的定义。

答案：信号机开放需道岔位置正确且轨道电路空闲；道岔位置错误或轨道电路被占用时，信号机禁止开放；敌对进路指两条可能造成列车冲突的进路，联锁系统确保其不能同时建立。

2.原理应用题：当列车需从3股道发车时，若道岔处于反位位置，请分析联锁系统的逻辑反应及信号机状态，并解释原因。

答案：信号机显示红灯。原因：联锁系统检测到道岔位置（反位）与发车进路方向（3股道直向）不匹配，触发“道岔位置不正确，信号机不能开放”的联锁原则。

3.故障诊断题：某站轨道电路区段1DG显示“占用”状态，但实际无列车占用，分析可能原因及联锁系统的安全应对措施。

答案：原因：轨道电路分路不良或设备故障。应对：联锁系统视为“占用”状态，禁止相关信号机开放，值班员需人工确认并申请降级操作。

4.流程绘制题：绘制“办理接车进路”的标准操作流程图，需包含道岔检查、轨道电路确认、信号机开放三个关键步骤。

答案：

①确认进路空闲→②检查道岔位置→③锁闭道岔→④确认轨道电路状态→⑤开放进站信号机。

5.综合论述题：结合教材案例，说明联锁设备在行车安全中的作用，并举例说明操作人员违反联锁规则的潜在风险。

答案：作用：通过逻辑制约防止冲突事故。风险示例：若强行扳动已锁闭道岔，可能导致列车进入错误进路，引发脱轨或追尾事故。课堂小结，当堂检测课堂小结：本节课重点学习了联锁设备的概念、组成（信号机、道岔、轨道电路）及核心联锁关系。联锁设备通过逻辑制约确保行车安全，具体包括：道岔位置不正确时信号机不能开放；轨道电路被占用时信号机不能开放；敌对进路不能同时建立。同时，掌握了故障应急处置流程，如信号机故障时的判断与处理步骤。

当堂检测：

1.简述联锁设备的核心联锁关系。

答案：道岔位置不正确，信号机不能开放；轨道电路被占用，信号机不能开放；敌对进路不能同时建立。

2.当列车需从1股道发车时，若道岔处于反位位置，信