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1、题 目：轨道交通通信系统维护实训基地设计与实现 院 系： 网络教育学院 专 业： 自动化 姓 名： 张 楠 指导教师： 张志勇 西 南 交 通 大 学 网 络 教 育 学 院2012年5月15日院系 西南交通大学网络教育学院 专 业 自动化 年级 2010 学 号 10825195 姓 名 张楠 学习中心 武汉 指导教师 张志勇 题目 轨道交通通信系统维护实训基地设计与实现 指导教师评 语 是否同意答辩 过程分(满分20) 指导教师 (签章) 评 阅 人评 语 评阅人 (签章)成 绩 答辩组组长 (签章) 年 月 日 毕 业 论 文 任 务 书班 级 自动化20107 学生姓名 张楠 学 号
2、10825195 发题日期： 2012年 3 月 12 日 完成日期： 2012年 5 月 15 日题 目 轨道交通通信系统维护实训基地设计与实现 1、 本论文的目的、意义 研究轨道交通通信系统生产性实训基地的建设方案，为高职教育生产性实训基地，尤其通信专业、轨道交通通信专业实训基地建设提供参考和示范作用。 2、 学生应完成的任务 对城市轨道交通通信系统技术现况和发展趋势进行了研究，并且对高职教育生产性实训基地建设模式进行了研究结合学院原有实训设备，充分考虑学院经济承受能力，设计轨道交通通信系统维护生产性实训基地。 3、 论文各部分内容及时间分配（共 10 周）第一部分 资料搜集调研 ( 2周
3、)第二部分 资料分析 ( 2周)第三部分 实地调查学校实训基地情况 ( 2周)第四部分 完成论文写作 ( 3周)评阅其答辩 (1周)4、 参考文献1 何宁.城市轨道交通规划系统分析M .上海:同济大学出版社，1996. 133 135 2 Gronmo R，Skogan D，Solheim I，Oldevik J.Model-driven Web services development. 2004 IEEE International Conference on 28-31 March 2004：42 453 孙有望.城市轨道交通概论M .北京:中国铁道出版社，1999. 33 35 4 肖
4、雅君，吴汶麒.用于轨道交通列车自动控制系统的通信技术.城市轨道交通研究，2002，（2）：59 5 杨磊，李峰.闭路电视监控系统.北京:机械工业出版社，1999.69 70 6 Jean V. Comparison of the external co sts of public transpo rt and cars in urban areas:the case of the Greet Paris region.Public transpo rt internationalJ ，1999，(5)：3 38 7 钱仲侯，等.交通运输企业全面质量管理理论与方法M .北京:中国铁道出版社，19
5、94. 56 59 8 顾保南，曹仲明.城市轨道交通路网结构研究.铁道学报，2000，22（增刊) :25 29 9 蔡庆华.中国铁路技术创新工程M.北京:中国铁道出版社，2000:52 100 10 Hung P.C.K，Ferrari E，Carminati B.Towards standardized Web services privacy technologies.IEEE International Conference on 6-9 July 2004：174 181 11 顾保南，方青青.城市轨道交通路网规划的评价指标体系研究.城市轨道交通研究，2000（1）：24 27 12
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7、in America M .Indiana University Press，Bloomington，1982：9 57 15王述芳,张康敏.浅谈城市轨道交通的客流预测J .地铁与轻轨, 1999,(3):202216 陆锡明.我国城市轨道系统规划的反思J .城市规划,2000,24(7):62 6417 王炜,徐吉谦,杨涛.城市交通规划理论及其应用实践M.南京:东南大学出版社,1998:1276 18 王忠强,高世廉.城市轨道交通路网形态分析方法J.城市轨道交通研究, 1999,5:3336 备 注 指导教师： 年 月 日审 批 人： 年 月 日诚信承诺一、 本设计是本人独立完成；二、 本设
8、计没有任何抄袭行为；三、 若有不实，一经查出，请答辩委员会取消本人答辩资格。承诺人（钢笔填写）： 年 月 日目 录摘 要IABSTRACTII第1章 项目背景11.1 项目背景11.2 实训基地现况11.3 实训基地建设的需求分析21.4 研究内容2第2章 功能需求分析42.1 轨道交通通信系统发展趋势42.2 实训基地功能需求分析6第3章 实训基地总体设计73.1 设计原则73.2 主要技术标准73.3 总体设计方案8第4章 实训基地具体实现104.1 传输系统维护实训室实现104.2 轨道交通专用电话系统维护实训室实现114.3 数据通信系统维护实训室实现134.4 无线集群通信实训室设计
9、方案184.5 实训基地功能22第5章 总 结265.1 总结265.2 不足之处27致 谢28参考文献29附录一：缩略语中英文对照表31西南交通大学网络教育毕业设计（论文） II摘 要武汉铁路职业技术学院城市轨道交通控制专业培养的是从事于轨道交通通信系统和轨道交通信号设备维护的高素质技能型人才，轨道交通通信系统维护实训基地对其专业毕业生能力的培养有着直接的支撑作用。根据武汉铁路职业技术学院国家示范性高等职业院校建设方案，学院需要建设完成集教学、培训、技术开发与服务为一体的生产性的轨道专用通信实训基地。本文研究的就是该生产性实训基地的建设方案。本文首先对城市轨道交通通信系统技术现况和发展趋势进
10、行了研究，并且对高职教育生产性实训基地建设模式进行了研究，在充分调研基础上提出了高职教育轨道交通通信系统维护专业生产性实训基地建设思路、理念和功能需求，最后结合学院原有实训设备，充分考虑学院经济承受能力，设计实现了轨道交通通信系统维护生产性实训基地. 本文提出的了轨道交通通信通信系统维护实训基地建设方案，充分考虑了城市轨道交通通信系统发展现况，以及教育部16号文件提出的高职教育实训基地要建设为生产性实训基地要求，为高职教育生产性实训基地，尤其通信专业、轨道交通通信专业实训基地建设提供参考和示范作用。关键词： 城市轨道交通 生产性实训基地 通信系统 ABSTRACTVocational educ
11、ation and training is hands-on ability of high quality skilled personnel required to develop their skills on the practice of higher education higher than the average. However, based on the current condition of higher vocational education in China is relatively weak, and training base from hardware t
12、o content development are seriously lagging behind the development of vocational education. Therefore, the strengthening of productive Vocational school training base construction is combined with a new stage of development of the high school staff the new requirements of the Ministry of Education i
13、s also a clear requirements document 16.Wuhan Institute of Railway Technology professional development of urban rail traffic control is engaged in rail transportation and communication systems and rail transit signal maintenance of high quality skilled personnel, Rail transportation and communicatio
14、n system maintenance training base for its graduates has a direct ability of the supporting role. According to Wuhan Railway Vocational College National Model of Higher Vocational Schools Development Plan , this College need to build complete set of teaching, training, technology development and int
15、egration services for the production of track-specific communication training base. This paper is that the productive base of the building program training.This article firstly research urban rail transportation and communication systems technology status and development trend of research and produc
16、tion of higher vocational education training base construction model has been studied，in the full survey made on the basis of vocational education railway communication system to maintain professional and productive training base construction ideas, concepts and functional requirements, Finally, the
17、 original college training equipment, fully consider the affordability of college is designed to achieve a rail transportation and communication system maintenance of productive training base.Key words：Urban Rail Transit Productive Training Base Communication System西南交通大学网络教育毕业设计（论文） 第31页第1章 项目背景1.1
18、 项目背景高等职业教育培养的是动手能力强的高素质技能型人才，对实践技能培养的要求比普通高等教育更高一些,但是目前我国高等职业教育基础条件相对薄弱,实训基地从硬件到内涵建设都严重滞后于职业教育的发展。因此,加强高职院校校内生产性实训基地建设是新阶段高职工学结合发展的新要求。为了培养经济建设急需的高素质技能型人才,改善高职院校的基础办学条件,加强高职院校生产性实训基地建设，国家实施了高职示范校建设计划，建设100所高职示范院校，中央财政投入专项资金20亿元，并要求地方财政落实配套资金,吸引企业投资高职实训基地建设1。使学生能在真实企业环境中从事生产性实训，促进产教结合，有效落实工学结合的高职教育政
19、策,切实提高学生的技能1。2008年，武汉铁路职业技术学院经教育部、财政部批准为“国家示范性高等职业院校建设计划”第三批立项建设院校，同时确定城市轨道交通控制专业为武汉铁路职业技术学院示范院建设四个重点专业之一，由中央财政重点支持。武汉铁路职业技术学院城市轨道交通控制专业培养的是从事于轨道交通通信系统和轨道交通信号设备维护的高素质技能型人才，轨道交通通信系统维护实训基地对其专业毕业生能力的培养有着直接的支撑作用。根据武汉铁路职业技术学院国家示范性高等职业院校建设方案，学院需要建设完成集教学、培训、技术开发与服务为一体的生产性的轨道专用通信实训基地。本文研究的就是该实训基地的建设方案。1.2 实
20、训基地现况1.2.1国内高职院校同类实训（验）室建设水平目前，国内高职院校中没有轨道交通通信系统维护实训基地，部分高职院校采用面向公网的通信实训基地作为轨道交通通信系统维护实训基地。1.2.2校内现有实验室基础目前武汉铁路职业技术院尚无轨道交通通信系统维护实训基地，仅有与通信专业共享的光纤通信系统维护、数据通信系统维护、程控交换系统维护三个实验室，存在以下方面的不足：1）实验室建设时间较长，设备多年来没有更新，与现场技术脱节严重；2）实验室间互相独立，没有形成通信网，不能给学生形成网络整体感； 3）设备开放性不够，学生看得多，动手机会少，只能开设一些验证性实验；4）实验设备与生产一线设备区别很
21、大，缺少真实性和仿真性，更无法实现生产性。1.3 实训基地建设的需求分析1.3.1轨道交通通信系统的发展需求我国城市轨道交通通信系统主要应用于链状覆盖的中小容量、多用户部门系统，即面向公路、地铁轻轨、铁路、交通运输服务的专用调度通信和面向数据分发和采集的专用数据通信，我国于1990年投入使用模拟轨道交通通信系统,由于技术和容量等原因，未能充分体现资源、设备、服务的共享。数字轨道交通通信系统在我国从2002年开始广泛应用，轨道交通通信系统除了能节省宝贵的频率资源外，在安全、效率方面都有着明显优势。近几年来铁路、地铁、城市轨道交通发展迅猛，如根据中国投资数据表明，2015年全国将建成城市轨道170
22、0公里，总投资超过5000亿元；根据中长期铁路网规划的安排，扩大建设规模，完善路网结构，快速扩充运输能力和提高铁路装备水平，至2020年，全国铁路营业里程要求达到10万公里等。轨道交通通信系统网安全、可靠、高效地发挥作用的需求变得日趋迫切2。1.3.2轨道交通通信系统维护高技能人才的需求轨道交通通信系统系统要能发挥其作用，需要一大批铁路网和地铁轻轨网维护的一线人才，根据对地铁线路员工需求数据研究统计，到2015年，轨道交通通信系统维护的人才需求将达到17002800人。调查显示，全国高职高专院校中设置轨道交通类专业的院校仅有7所，每年培养轨道交通通信系统维护的毕业生不超过300人，按目前状况发
23、展，人才培养远不能满足人才市场需求，缺口会逐年增加3。1.4 研究内容本文主要研究的是武汉铁路职业技术学院城市轨道交通控制专业轨道通信系统维护实训基地建设方案，具体研究内容如下：对现阶段轨道交通通信系统发展趋势进行了调研，研究了生产性实训基地建设模式与思路，完成了轨道通信系统维护实训基地建设方案本文的结构安排如下：第一章：总体介绍了项目来源、项目背景和现状分析；第二章：通过对城市轨道交通通信系统发展趋势的研究和生产性实训基地建设模式的研究，提出轨道通信系统维护实训基地功能需求；第三章：提出实训基地总体设计方案；第四章：各实训室具体实现；第五章：总结。对全文的工作进行小结，并提出了现存的问题。第
24、2章 功能需求分析2.1 轨道交通通信系统发展趋势轨道交通通信系统是为轨道交通行车指挥及运营管理服务，是行车指挥、运营管理的必备工具，是各种监控信息传递的基础设施，也是向乘客和工作人员传递各种信息的设施之一。轨道交通通信系统由传输、公务、专用、无线、视频监视（CCTV、票务监控、供电监控）、广播、时钟、乘客信息、综合网络管理、电源及环境监控等子系统组成，构成传送话音、数据和视频等各种信息的综合业务通信网4。1）传输系统传输系统是通信系统中最重要的子系统。它为通信系统的其他子系统，以及自动控制管理系统提供信息通道。传输的信息有语音、图像和数据等信息，包括专用电话、公务电话、无线通信、CCTV、P
25、IS、广播、信息网络、时钟、自动售检票（AFC）、列车自动监控、综合监控等系统和系统维护管理、运营管理及其它信息等5。2）公务电话系统公务电话系统主要为轨道交通系统内的运营、管理、维修等部门的工作人员提供公务联络的一种基本工具，在性质上属于专用电话网，主要功能为：电话交换、计费和管理功能。可提供语音、数据、传真、可视图文等业务。随着通信技术的发展，数据、传真、可视图文等数据类通信业务越来越多的由IP网来承担6。3）专用电话系统专用电话系统是确保轨道交通的行车指挥、运营、维护管理的安全、高效率的有效手段。专用电话系统主要包括调度电话、站间行车电话、轨旁电话和站内（场）电话。根据轨道交通运行组织和
26、业务管理的特点，调度电话系统包括总调度、行车调度、电力调度、环控及防灾调度、维修调度等；站内电话指以车站（场）值班员为中心的车站直通电话指挥系统；站间行车电话指相邻站间值班员的直通电话；轨旁电话指区间作业人员与车站值班员或外界的电话系统7。4）无线通信系统轨道交通的无线通信系统是保证行车安全、提高运输效率和管理水平、改善服务质量的重要手段，能为系统固定工作人员及相关移动作业人员之间提供移动通信服务8。5）闭路电视监视系统闭路电视监视系统（CCTV）是轨道交通运营、管理现代化的配套设备，是供运营、管理人员实时监视车站客流、列车出入站及乘客上下车情况，以加强运行组织管理，提高效率，确保安全正点地运
27、送乘客。CCTV从使用上应满足行车管理人员（中心级：行车调度员、环控调度员、总调度人员，车站级的车站值班员，列车司机）对相应的管辖区域进行监视。其中站厅区主要监视自动售检票、进出口闸机、上下站台的自动扶梯等情况；站台监视区主要监视乘客上、下列车及屏蔽门开、关的情况9。6）乘客信息系统设置乘客信息系统向乘客提供醒目、直观的综合服务信息（如：列车到发、换乘等列车运行信息、特殊情况下的紧急公告、相关的城市交通信息、新闻、生活服务信息和广告信息等），向乘客提供全面的视听导向和信息服务10。7）广播系统轨道交通广播系统主要为车站（含中心控制）广播系统和列车广播，车站广播主要用于地铁运营时对乘客进行公告信
28、息广播，并在发生灾害时兼做防灾广播，从而保证了地铁运营的服务质量。车站广播系统由车站级和中心级两级播音控制，设置故障后备运行模式。广播有组选、站选模式、信源选择等播出模式，具有平行广播、优先分级、自动录音、噪音探测、系统网络管理等功能11。8）时钟系统时钟系统为通信、信号、AFC、电力等专业的设备提供统一的定时信号。为控制中心、车站、车辆段、停车场等各部门工作人员提供统一的时间信息。为乘客提供标准时间信息12。9）综合网络管理系统轨道交通通信系统子系统较多，沿线车站、区间通信设备室均为无人值守。为了加强对设备的集中维护管理，提高通信网络的管理水平，使维护管理人员能及时、准确、迅速地获得各子系统
29、通信设备的运行状态信息，并根据故障发生地点及时派人维修，在各子系统网络管理的基础上，设置综合网络管理系统13。综合网络管理系统是利用计算机网络技术和计算机的数据处理功能，对通信系统中的各子系统网络管理进行集成，提取各系统的网元管理的状态信息，集中反映到上一层计算机上，使通信维护人员能及时、准确了解整个通信系统设备的运行状况和故障信息，便于及时、综合处理故障14。10）电源（含环境监测）及接地通信电源应满足通信设备对电源的要求，保证对通信设备不间断、无瞬变地供电。2.2 实训基地功能需求分析综合对城市轨道交通通信系统发展趋势的研究和生产性实训基地建设模式的研究，结合高职教育新理念，提出了实训基地
30、的功能需求。实训基地提供的硬件环境需要构成综合信息通信网，包括传输、公务、专用、无线、视频监视、广播、时钟、乘客信息、综合网络管理、电源及环境监控等子系统，并且供应商提供的管理软件必须是与设备同一厂家生产，以确保功能模块的兼容性和后台数据的统一。同时作为教学、培训使用，实训基地需提供学生与企业生产一线一致的操作维护、数据配置等条件，并确保系统安全和人身安全。能够满足通信专业实验需求。第3章 实训基地总体设计3.1 设计原则1）实验室提供传输、公务、专用、无线、视频监视、广播、时钟、乘客信息、综合网络管理、电源及环境监控等轨道交通通信系统各子系统；2）各子系统组成综合通信网，可以用于传输话音、数
31、据和视频等各种信息；3）实验室配置仿真教学软件，提供学生数据配置、故障排除等操作；4）硬件设备具备操作性，满足学生操作维护、实践训练的需求；5）轨道通信系统组网及各业务系统必须安全可靠、先进实用、经济合理、扩充方便、维护简单；6）轨道通信系统应符合标准化、数字化、智能化、模块化、小型化、环保化的技术发展方向，在满足功能的基础上优先选用国产设备。3.2 主要技术标准3.2.1主要设计规范1）铁路运输通信设计规范TB 10006-2005；2）数字集群通信工程设计暂行规定 YD/T 5034-2005；3）电子计算机场地通用规范GB/T 2887-2000；4）综合布线系统工程设计规范GB 503
32、11-2007；5）电子计算机机房设计规范GB 50174-1993；6）900/1800MHz TDMA数字蜂窝移动通信网工程设计规范YD 5104-2003；3.2.2执行的技术标准1）工业和信息化部、铁道部、公安部及原电子部、邮电部的有关标准；2）国际电信联盟（ITU-T、ITU-R）有关建议；3）国际电工学会（IEC）有关标准；4）国际电气与电子工程师协会（IEEE）的有关标准；3.3 总体设计方案本设计方案中，考虑到学院原有程控交换系统维护实训室可以提供公务电话系统维护实训，故此设计方案中不新增公务电话系统；同时时钟系统、广播系统在维护方法和组成结构上都与视频监控系统类似，在满足实训
33、需要同时考虑成本问题，故设计方案中不设置时钟系统和广播系统。原有的光纤系统维护实训室因设备陈旧，除保留光纤接续实训功能外，新增传输系统扩建为光传输系统维护实训室，数据通信系统维护实训室设备已经无法满足现况下实训需求，故新建数据通信系统维护实训室。综上，此设计方案中扩建光传输系统维护实训室，新建轨道专用通信系统维护实训室、数据通信系统维护实训室、无线集群通信系统维护实训室，见图3.1实训基地组成图。轨道专用通信系统维护实训室数据通信系统维护实训室无线集群通信系统维护实训室光传输系统（光传输系统维护实训室）专用电话系统电源系统视频监控系统综合网络管理乘客引导系统无线集群系统图3.1 实训基地组成图
34、光传输系统维护实训室中包含轨道通信系统传输子系统，为其余各子系统提供信息传输通道，将各子系统联系在一起组成通信网，同时满足学生传输系统维护实训需要。轨道专用通信系统维护实训室包含公务电话系统和专用电话系统，满足学生公务电话系统和专用电话系统维护实训需要。数据通信系统维护实训室包含时钟系统、乘客信息系统和视频监控系统，满足学生时钟系统、乘客信息系统和视频监控系统维护实训需要。无线集群通信系统维护实训室包含无线集群通信系统、综合网络管理系统和通信电源系统，满足学生无线集群通信系统、综合网络管理系统和通信电源系统维护实训需要。第4章 实训基地具体实现4.1 传输系统维护实训室实现传输系统维护实训室实
35、验平台以SDH的形式来搭建，提供速率等级为STM-1/STM-4（155M/622M）SDH自愈环的实验系统。该系统可以实现单向通道保护环和复用段保护环等多种业务需要，同时提供内容丰富的接口类型，包括：SDH业务接口、PDH业务接口、数据业务接口、语音业务接口、专线业务接口、SHDSL接口。在实训基地中轨道专用电话系统维护实训室、数据通信系统维护实训室、无线集群通信系统维护实训室各配置一个SDH网络单元（ONU），网管安装在光传输系统维护实训室。专用电话业务无线系统数据业务通过相应的标准通信协议（E1）接口直接接入ADM设备；电视监视业务通信UPS电源管理数据业务乘客引导显示数据业务通过相应的
36、标准通信协议用户业务接口模块直接接入SAU-02（A）接入设备，不需要任何适配设备和转接设备，结构见图4.1传输系统结构示意图。图4.1传输系统结构示意图1）硬件设备选择组网设备选择上优先选择中兴、华为等市场占有份额较高企业根据城域网现状和未来发展趋势开发的新一代光传输设备，融SDH (Synchronous Digital Hierarchy)、Ethernet和PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy) 等技术为一体，实现了在同一个平台上高效地传送语音和数据业务15 16。产品在有效降低功耗的情况下，使用的自然风散热系统有效提高系统的稳定性、降低使用运行成
37、本，符合实验室环境中对设备运行维护花费严格控制的要求；具有的强大以太网处理功能（支持FE到FE，FE到GE2）综合实验软件选择生产性实训基地特征之一就是硬件设备尽可能选用与企业一致的运营性设备，作为运营性设备可操作性比较差，所以如何把他们改造成为可以让学生做通信实验的专项实验设备就显得非常重要，一般来说，运营性设备的管理终端数只有一到二个，对于一个有40个学生的班级来说，一个实验就要排出20组来进行实验，效果不好，造成设备利用率低。因此必须配置一套实验软件，解决了多人操作的问题，目前可以满足20组学生同时对一套通信实验系统进行实验操作，真正的把商用设备转化为高校实验装置。综合实验软件需包含以下
38、主要功能：(1)排队功能：实现多用户并行操作商用设备。根据实验机制和学生理解水平，动态设置排队功能时间和方式。(2)调度功能：实现多平台、多实验项目平行操作。网元配置是为集成服务端各模块配置网元名、网元IP，网元端口以及各模块服务端的启动位置（一般为本机启动及本地IP），配置完毕服务端主界面则会出现配置好模块的服务器启动按钮,实验时调用相应的模块即可。（3）简化功能：对不需学生自己设定的数据可先预设定在服务器上，学生只需设定实验所要求的数据。该功能需要服务端启动为验证模式，学生可以把命令综合起来制作成一个脚本，然后通过批处理功能读取该脚本并按循序依次执行发送到设备。学生可以在轮到他实验前先把脚
39、本做好，当实验时进行批处理即可，这样可以节省大量的实验时间。4.2 轨道交通专用电话系统维护实训室实现根据地铁专用系统调度业务，通常由3个或4个车站分系统与主系统组成一个数字环，实现调度业务。考虑学校构建轨道交通专用电话系统主要是为了教学应用，建议设置一套枢纽主系统MU和三套车站分系统BU，两者之间通过数字传输通道组成一个专用电话调度系统，并配置网管系统。见图4.2系统组网图。图4.2 专用调度电话系统组网图1）枢纽主系统MU枢纽主系统是铁路数字专用通信系统的主交换控制中心，由前台与后台两大部分组成。其主要功能有：实现数字化调度、实现数字化的专用电话、兼容原有模拟调度总机等。主系统采用双机双网热备份的结构，各板件均可提供1+1或N+1热备份的功能，也可根据用户的要求工作在单机单网状态下，本设计用于教学实训应用，故采用单机单网状态。后台交换网模块化结构设计，由主控层、数字模块层、接口模块层组成。后台交换网采用系统可配接一个数字
