CH1绪论
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ch1_绪论80页
称结构可靠性指标
（4）概率极限状态设计表达式
将 Z Байду номын сангаас S
Z
2 R
2 S
改写为
R S
➢1989~ ：采用以概率论为基础的极限状态设计 法
1、总安全系数容许应力法
fy 实际应 安力 全 k 1 .4 系 ~ 1 .7数
k
缺点：安全系数凭工程经验确定的一定值，这样，
各种构件的可靠性将不能保证比较一致的水平。
2、三系数极限状态设计法（了解）
特点：明确提出了两种极限状态，采用三个系 数来考虑结构构件的安全储备问题，避免 单一安全系数的缺陷
1. 强度高，结构自重轻（轻质高强）★ 2. 制作简便，施工工期短★ 3. 塑性、韧性好★ 4. 材料均质，各向力学性能相同★ 5. 密闭性好 6. 耐腐蚀性差 7. 耐热不耐火★ 8. 低温下显脆性（低温冷脆）
1.2 钢结构的特点
1. 轻质高强 Q235钢 密度：7850kg/m3 强度：235N/mm2 C30混凝土 密度：2450kg/m3 强度：14.3N/mm2
– 安全性 – 适用性 – 耐久性
2）、结构作用 作用效应 结构构件抗力
➢ 结构作用：施加在结构上的各种荷载及引起外加变形或约
束变形的原因（如荷载、基础下沉、温度变化、焊接等）
➢ 作用：
• 永久作用 • 可变作用 • 偶然作用
➢ 作用效应（S）:结构作用引起结构或构件的内力（轴、
弯、剪）和变形（挠度、转角）。
s
k
k k1k2k3
缺点：各种载荷并不相同，各种构件承受荷载的
情 况也不一定相同，构件的几何尺寸变异并不完
全一致，采用统一的安全系数显然不可能获得相 同的安全度。
ch1绪论
• 目前转炉钢的产量已达到世界总产钢量的80%左右。氧气 转炉炼钢是目前世界上最主要的炼钢方法。第二次炼钢技 术革新是以氧气顶吹转炉代替平炉为标志。
17
1.2.2 近代钢铁冶炼技术的发展
• 1978年，法国钢铁研究院（IRSID）在顶吹转炉上进行了 底吹惰性气体搅拌的实验并获得成功，并先后在卢森堡、 比利时、英国、美国和日本等国进行了实验和半工业性试 验。 • 由于转炉复合吹炼兼有底吹和顶吹转炉炼钢的优点，促进 了金属与渣、气体间的平衡，吹炼过程平稳，渣中氧化铁 的鉄含量少，减少了金属和铁合金的消耗，加之改造容易， 因此该炼钢方Introduction to Metallurgy
武汉科技大学冶金工程系 张保平
1
课程教学目的
• 通过钢铁冶炼过程的基本原理、主要设备、生产工艺及操 作制度的学习，使从事与冶金行业有关的非冶金专业学生 对钢铁工业及钢铁联合企业的生产过程有一个全面而概括 的了解，并初步掌握冶金的基本知识。
13
1.2.2 近代钢铁冶炼技术的发展
1.2.2 近代钢铁冶炼技术的发展 （1）底吹空气转炉的发明 • 1856年英国人贝塞麦(H.Bessemer)发明的底吹酸性空气 转炉炼钢法。由于采用酸性炉衬和酸性渣操作，吹炼过程 中不能去除硫、磷，同时为了保证有足够的热量来源要求 铁水有较高的含硅量。故只能用低磷高硅生铁做原料。 • 1878年，英国人托马斯(S.G.Thomas)发明了碱性底吹空 气转炉炼钢法（即托马斯法），用白云石加少量粘结剂制 成炉衬，在吹炼过程中加入石灰造碱性渣，解决了高磷铁 水的脱磷问题。
28
1.3.2 铁前系统
• 在烧结混合料中，通过调整加入的熔剂（如消石灰、石灰 石、白云石、蛇纹石等）和燃料（焦粉、无烟煤粉）的数 量 ， 通 过 烧 结 可 以控 制 烧结矿 的 化学成 分 （如碱 度 、 MgO、FeO等）和冶金性能（如强度、还原性能和低温还 原粉化性能等）。 • 通过烧结还能去除烧结原料中80%以上的硫。
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1.2.2 近代钢铁冶炼技术的发展
• 1978年，法国钢铁研究院（IRSID）在顶吹转炉上进行了 底吹惰性气体搅拌的实验并获得成功，并先后在卢森堡、 比利时、英国、美国和日本等国进行了实验和半工业性试 验。 • 由于转炉复合吹炼兼有底吹和顶吹转炉炼钢的优点，促进 了金属与渣、气体间的平衡，吹炼过程平稳，渣中氧化铁 的鉄含量少，减少了金属和铁合金的消耗，加之改造容易， 因此该炼钢方Introduction to Metallurgy
武汉科技大学冶金工程系 张保平
1
课程教学目的
• 通过钢铁冶炼过程的基本原理、主要设备、生产工艺及操 作制度的学习，使从事与冶金行业有关的非冶金专业学生 对钢铁工业及钢铁联合企业的生产过程有一个全面而概括 的了解，并初步掌握冶金的基本知识。
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1.2.2 近代钢铁冶炼技术的发展
1.2.2 近代钢铁冶炼技术的发展 （1）底吹空气转炉的发明 • 1856年英国人贝塞麦(H.Bessemer)发明的底吹酸性空气 转炉炼钢法。由于采用酸性炉衬和酸性渣操作，吹炼过程 中不能去除硫、磷，同时为了保证有足够的热量来源要求 铁水有较高的含硅量。故只能用低磷高硅生铁做原料。 • 1878年，英国人托马斯(S.G.Thomas)发明了碱性底吹空 气转炉炼钢法（即托马斯法），用白云石加少量粘结剂制 成炉衬，在吹炼过程中加入石灰造碱性渣，解决了高磷铁 水的脱磷问题。
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1.3.2 铁前系统
• 在烧结混合料中，通过调整加入的熔剂（如消石灰、石灰 石、白云石、蛇纹石等）和燃料（焦粉、无烟煤粉）的数 量 ， 通 过 烧 结 可 以控 制 烧结矿 的 化学成 分 （如碱 度 、 MgO、FeO等）和冶金性能（如强度、还原性能和低温还 原粉化性能等）。 • 通过烧结还能去除烧结原料中80%以上的硫。
Ch1 绪论-N
电子能量 振动能量 转动能量
n1
UV
V3 V2
IR
振转 能级 跃迁
V0 J0
与分子吸收 光谱相关 量子化
n0
J1
V1
问题二：物质分子吸收什么波长的电磁波？ 问题二：物质分子吸收什么波长的电磁波？
四、电磁波谱
∆E = hν
分子能级差 电磁波能量
紫外光谱 UltraViolet Spectroscopy(UV) 红外光谱 InfraRed spectroscopy(IR) 核磁共振波谱 Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy(NMR) 质谱 Mass Spectrometry (MS)
能对简单化合物进行谱图解析掌握各种谱图的主要影响因素掌握每一类化合物的谱图特征掌握各种谱图的解析方法对比学习联想学习教材与参考书有机化合物结构鉴定与有机波谱学第二版宁永成科学出版社2000谱学方法在有机化学中的应用谈天高等教育出版社1985有机化合物的光谱鉴定唐恢同北京大学出版社1992有机波谱分析陈洁北京理工大学出版社一波谱法及应用利用物质分子与光电磁波的相互作用通过测定作用前后光性质的变化对物质的组成结构及化学变化进行分析的方法
紫外光 红外光
电子能级 振动能级
射频
核自旋能级
与能级无关
电磁波谱
波长λ
宇宙射线 γ 射线 X 射线
能量E/ev 能量
Hale Waihona Puke 跃迁类型 核跃迁 内层电子波谱方法 Mossbauer谱 X射线谱 真空UV 真空
10nm 200nm 400nm 800nm 50µm 0.1mm
远紫外线 紫外线 可见光 红外光 远红外光 微波 射频
第一章 绪论
n1
UV
V3 V2
IR
振转 能级 跃迁
V0 J0
与分子吸收 光谱相关 量子化
n0
J1
V1
问题二：物质分子吸收什么波长的电磁波？ 问题二：物质分子吸收什么波长的电磁波？
四、电磁波谱
∆E = hν
分子能级差 电磁波能量
紫外光谱 UltraViolet Spectroscopy(UV) 红外光谱 InfraRed spectroscopy(IR) 核磁共振波谱 Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy(NMR) 质谱 Mass Spectrometry (MS)
能对简单化合物进行谱图解析掌握各种谱图的主要影响因素掌握每一类化合物的谱图特征掌握各种谱图的解析方法对比学习联想学习教材与参考书有机化合物结构鉴定与有机波谱学第二版宁永成科学出版社2000谱学方法在有机化学中的应用谈天高等教育出版社1985有机化合物的光谱鉴定唐恢同北京大学出版社1992有机波谱分析陈洁北京理工大学出版社一波谱法及应用利用物质分子与光电磁波的相互作用通过测定作用前后光性质的变化对物质的组成结构及化学变化进行分析的方法
紫外光 红外光
电子能级 振动能级
射频
核自旋能级
与能级无关
电磁波谱
波长λ
宇宙射线 γ 射线 X 射线
能量E/ev 能量
Hale Waihona Puke 跃迁类型 核跃迁 内层电子波谱方法 Mossbauer谱 X射线谱 真空UV 真空
10nm 200nm 400nm 800nm 50µm 0.1mm
远紫外线 紫外线 可见光 红外光 远红外光 微波 射频
第一章 绪论
测控电路第5版_CH1绪论
第二节 对测控电路的主要要求(2)
影响测控电路精度的主要因素有哪些？ 其中那几个因素是最基本的？
1、噪声与干扰★ 2、失调与漂移，主要是温漂★ 3、线性度与保真度 4、输入与输出阻抗的影响
第二节 对测控电路的主要要求(3)
为什么说测控电路是测控系统中最灵活 的环节，它体现在哪些方面？
1、模数转换与数模转换 2、信号形式的转换 3、量程的变换 4、信号的选取 5、信号处理与运算
谢谢光临
Thanks for listening
请提问
Question, please
锁 存 器
锁 存 指 令
计 算 机
电路
辨向电路
指令传感器 手动采样
图1-7 增量码数字式测量电路的基本组成
第四节 测控电路的类型与组成(7)
测量电路 传感器 扰动量
给定 机构
设定 电路
放大 电路
转换 电路
执行 机构
被控 对象
输 出
控制电路
图1-8 开环控制系统的基本组成
第四节 测控电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的类型与组成(8)
第三节
测控电路的输入信号 与输出信号(1)
一、模拟式信号
(一)非调制信号
x 2 1
0 图1-2 非调制模拟信号
t
举例： 温度信号； 流量信号； 力信号
第三节
测控电路的输入信号 与输出信号(2)
(二)已调制信号 例：用电感传感器测量工件轮廓形状 几个重要概念： 1、载波频率（carrying frequency) 2、载波信号（carrying signal) 3、调制信号（modulating signal) 4、已调信号（modulated signal) 5、调幅信号（amplitude modulated signal) 6、调频信号（frequency modulated signal)
CH1绪论
7
第1章 绪论
光电检测系统的基本结构形式 几何光学变换的结构形式 辐射式
1、被测物体
2、会聚透镜
3、光电二极管
8
第1章 绪论
光电检测系统的基本结构形式 几何光学变换的结构形式 反射式
1、光源
2、被测物
3、光电探测器
9
第1章 绪论
反射式 测转速
1、光源
2、转轴
3、小平面镜
4、光电探测器
轴转动一周，光电探测器4就获得一个由光源1发出 的反射光的脉冲，此脉冲数就反映了轴的转速。
I I0e
KCL
朗伯－比尔定律
K-吸收常数，是该物质在波长处的吸收系数
- 18 -
第1章 绪论
LOGO
3
1.光电检测系统实例 (1)红外防盗报警系统
第1章 绪论
(2)光电计数器
4
第1章 绪论
(3)锅炉水位的光电控制
5
第1章 绪论
(4)稳定光源发光强度的自控系统
6
第1章 绪论
2.光电检测系统组成 其基本组成部分可分为：光源、被检测对象及光信 号的形成、光信号的匹配处理、光电转换、电信号的放 大与处理、微机、控制系统和显示等部分。
10
第1章 绪论
光电检测系统的基本结构形式 几何光学变换的结构形式 遮挡式
1、光源
2、待检测物
3、光电探测器
11
第1章 绪论
光电检测系统的基本结构形式 几何光学变换的结构形式 透射式1－光源源自2－透镜 3－被测物 4－光电探测器
12
第1章 绪论
光电检测系统的基本结构形式 物理光学变换的结构形式 干涉式
人脑 微机
感觉器官
CH-1-绪论
测试技术的发展趋势
例：便携式测试分析仪
32 32
测试技术的发展趋势
正弦波形1
正弦波形2
Window 1
幅值1 0.001 频率1 73.92 40.0 60.0
20.0
80.0
幅值2 1.000 频率2 59.24
40.0 60.0
20.0
80.0
0.0 100.0
0.0
正弦波形1 +正弦波形2
6 6
测试技术的组成 信号是带有信息的某种物理量，如光信号、声信号、电 信号等。信息是客观世界中实物特征、状态、属性及其 发展变化的直接或间接的反映。 信号一般会随时间或空间变化，其变化反映了所携带的信 息的变化。
有用信号：测试者有用的信号。 干扰信号：对有用信号的接收造成损伤的信号。
7 7
电量：指物理学中的电学量。
9 9
测试技术的应用
1.4 测试技术的应用 （Applications）
人类社会生产、生活 、经济交往和科学研 究都与测试技术息息相关。在各个科学领域，特 别是控制、机械、电子、通信、气象、海洋、地 质、航天、生物等，测试技术也起着越来越主要 的作用。
10 10
测试技术的应用
1、机电工程中的应用
美国F. Chen and U. Mohideen于2002年首次提出了侧向Casimir力的概念， 并通过实验验证了运动平面之间侧向力的存在。
Casimir侧向力的测量示意图 F. Chen and U. 2002，PRL，V88（10） 褶皱表面的侧向位移与侧向力的关系图
24 24
测试技术的发展趋势
3 3
测试技术的内容和任务
• 机械工程测试技术的任务(5方面) ：
CH1绪论新2
（2）水对溶质产生明显的增塑作用 Ⅱ：水占据了仍然有效的第一层部位（氢键）
Ⅲ（高水分）：体相水被截留或自由的
水加入到含少量水的干物质 改变原有水分子（↑流动性，↓停留时间） 水加到完全或近乎完全的水合壳的材料中
对原有水分子无显著影响
*食品试样中最流动的水决定着它们的稳定 性
不同物质的MSI具有不同的形状。 S形是大多数食品的特征
§1-3 食品化学在食品科学中 的作用和地位
食品科学是一门次级学科 食品科学应用于食品加工和保藏
——食品工艺（技术） 食品科学的几个专门化：
食品化学 物理食品学 结构食品学 环境食品学 食品加工学
§1-4 食品中主要的化学变化概述
（表1-1） （表1-2） （表1-3） （图１-１） （表１-４）
离子改变水的净结构的能力与它的极化力 （电荷/半径）或电场强度紧密相关
四、水与具有氢键结合能力的中性基团的作用
蛋白质、淀粉、果胶、纤维素等 形成水桥
五、水与非极性物质的相互作用
烃、稀有气体以及脂肪酸、氨基酸和蛋白质 笼状水合物：一种象冰那样的包合物， “主人”物质—水—通过氢键形成一个像笼子的
结 构，将一种“客人”物质即小疏水分子以物理方
§1-5 食品化学的研究方法
区别于一般化学的研究方法： 把食品的化学组成、理化性质及变化的研 究同食品的品质和安全性研究联系起来
食品化学实验包括：理化实验和感官实验
§1-6 食品化学在食品工业技术 发展中的作用
CH2 水分
§2-1 引言
水在食品中的作用
§2-2 水和冰的物理性质
五、水分活度和食品稳定性 P28—图2-22
所有反应在解吸过程 中首次出现最低反应 速度是在等温线区Ⅰ 和区Ⅱ边界
Ⅲ（高水分）：体相水被截留或自由的
水加入到含少量水的干物质 改变原有水分子（↑流动性，↓停留时间） 水加到完全或近乎完全的水合壳的材料中
对原有水分子无显著影响
*食品试样中最流动的水决定着它们的稳定 性
不同物质的MSI具有不同的形状。 S形是大多数食品的特征
§1-3 食品化学在食品科学中 的作用和地位
食品科学是一门次级学科 食品科学应用于食品加工和保藏
——食品工艺（技术） 食品科学的几个专门化：
食品化学 物理食品学 结构食品学 环境食品学 食品加工学
§1-4 食品中主要的化学变化概述
（表1-1） （表1-2） （表1-3） （图１-１） （表１-４）
离子改变水的净结构的能力与它的极化力 （电荷/半径）或电场强度紧密相关
四、水与具有氢键结合能力的中性基团的作用
蛋白质、淀粉、果胶、纤维素等 形成水桥
五、水与非极性物质的相互作用
烃、稀有气体以及脂肪酸、氨基酸和蛋白质 笼状水合物：一种象冰那样的包合物， “主人”物质—水—通过氢键形成一个像笼子的
结 构，将一种“客人”物质即小疏水分子以物理方
§1-5 食品化学的研究方法
区别于一般化学的研究方法： 把食品的化学组成、理化性质及变化的研 究同食品的品质和安全性研究联系起来
食品化学实验包括：理化实验和感官实验
§1-6 食品化学在食品工业技术 发展中的作用
CH2 水分
§2-1 引言
水在食品中的作用
§2-2 水和冰的物理性质
五、水分活度和食品稳定性 P28—图2-22
所有反应在解吸过程 中首次出现最低反应 速度是在等温线区Ⅰ 和区Ⅱ边界
(整理)CH1绪论.
导波光学（摘自李玉全编著的「光波导理论与技术」一书的部分章节）第一章绪论当今社会是信息社会，信息技术正在改变着人类社会。
在各种各样的信息技术中，光信息技术的地位越来越重要，作用也越来越突出。
在信息的产生、采集、显示、传输、存储以及处理的各个环节中，光技术都扮演着重要的角色。
20世纪60年代激光器的出现，导致了半导体电子学、导波光学、非线性光学等一系列新学科的涌现。
20世纪70年代，由于半导体激光器和光纤技术的重要突破，导致了以光导纤维通信、光信息处理、光纤传感、光信息存储与显示等为代表的光信息科学技术的蓬勃发展，导波光学（包括集成光学和纤维光学两个分支）已成为光信息技术与科学的基础。
光通信是20世纪70年代以后发展起来的新的通信技术。
光通信被认为是通信发展史上一次革命性的进步，它对人类由工业化社会向信息化社会的进步，有着不可估量的推动作用，而光波导理论和光通信器件则是光通信技术的基础。
鉴于教学学时的限制，本教材仅对光波导的基本理论、以及它在光通信系统中的应用予以概括性的技术介绍。
在介绍具体的光波导理论及应用之前，我们首先简单介绍一下光通信的发展过程。
本教材论述了导波光学的主要理论基础和应用技术。
1.1 通信历史的回顾通信的发展历史总是与人类文明的发展历史紧密相关的。
可以认为，人类早期的长途通信手段____烽火台报警通信就是光通信。
烽火台通信是现代接力通信的雏形，每个烽火台就是一个通信中继站。
当边关有战事时，烽火台点起烽烟，一级接一级地往下传，很快即可将信息送达目的地。
当然这种光通信并非现代意义下的光通信，可以称它是目视光通信。
这种通信方式的优点是快速，主要缺点是能传输的信息量太小，烽火无法表达边关战事的具体情况。
到了中世纪这种烽火台通信又得到了改进，人们用不同颜色的烽烟组合来传递较为复杂的信息。
目视光通信在19世纪达到了它的顶峰。
18世纪末，法国人夏布（Chappe）发明了扬旗式通信机（又称旗语通信机）。
CH1绪论
⑥
Pollution,2003)
⑤
8
a
⑤
6
DDTs(ng/g)
HCHs(ng/g)
4
②
400 b 350 300 250 200 150 100 30 20 10 0
① ② ② ②
④
③
2
① ②
②
0 plum em uscle brain liver drop. fat egg
plume drop.musclebrain liver egg blood fat
二、环境容量与环境要素
1 环境容量（Environment capacity）:指在人类生存与自然生态 不致受害的前提下，某一环境所能容纳污染物的最大负荷。 2 环境要素（Environment factor）:构成人类环境整体的各个独 立的、性质不同而又服从于整体演化规律的基本物质组分， 也称环境基质。 ——包括水、大气、阳光、岩石、土壤等非生物环境要素以 及动物、植物、微生物等生物环境要素。 3 环境质量：一般是指一定范围内环境的总体或环境的某些要 素对人类生存、生活和发展的适宜程度。
“美索不达米亚、希腊、小亚细亚以及其他各地 的居民，为了想得到耕地，把森林都砍完了，但是他 们梦想不到，这些地方今天竟因此成为荒芜不毛之 地，因为他们使这些地方失去了森林，也失去了积聚 和贮存水分的中心。阿尔卑斯山的意大利人，在山南 坡砍光了在北坡被十分细心地保护的松林，他们没有 预料到，这样一来，他们把他们区域里的高山牧畜业 的基础给摧毁了;他们更没有预料到,他们这样做，竟 使山泉在一年中的大部分时间内枯竭了，而在雨季又 使更加凶猛的洪水倾泻到平原上。” —— 恩格斯
5 环境的功能特性
（1）整体性 环境中各部分之间联系紧密：大气、 （2）有限性 水、土壤、生物等环境要素相互依 存，相互影响。环境变化非孤立，是 （3）滞后性 多因素综合反映。局部地球环境污染 会对其他地区造成影响和危害。 （4）持续性 （5）灾害放大性
Pollution,2003)
⑤
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a
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DDTs(ng/g)
HCHs(ng/g)
4
②
400 b 350 300 250 200 150 100 30 20 10 0
① ② ② ②
④
③
2
① ②
②
0 plum em uscle brain liver drop. fat egg
plume drop.musclebrain liver egg blood fat
二、环境容量与环境要素
1 环境容量（Environment capacity）:指在人类生存与自然生态 不致受害的前提下，某一环境所能容纳污染物的最大负荷。 2 环境要素（Environment factor）:构成人类环境整体的各个独 立的、性质不同而又服从于整体演化规律的基本物质组分， 也称环境基质。 ——包括水、大气、阳光、岩石、土壤等非生物环境要素以 及动物、植物、微生物等生物环境要素。 3 环境质量：一般是指一定范围内环境的总体或环境的某些要 素对人类生存、生活和发展的适宜程度。
“美索不达米亚、希腊、小亚细亚以及其他各地 的居民，为了想得到耕地，把森林都砍完了，但是他 们梦想不到，这些地方今天竟因此成为荒芜不毛之 地，因为他们使这些地方失去了森林，也失去了积聚 和贮存水分的中心。阿尔卑斯山的意大利人，在山南 坡砍光了在北坡被十分细心地保护的松林，他们没有 预料到，这样一来，他们把他们区域里的高山牧畜业 的基础给摧毁了;他们更没有预料到,他们这样做，竟 使山泉在一年中的大部分时间内枯竭了，而在雨季又 使更加凶猛的洪水倾泻到平原上。” —— 恩格斯
5 环境的功能特性
（1）整体性 环境中各部分之间联系紧密：大气、 （2）有限性 水、土壤、生物等环境要素相互依 存，相互影响。环境变化非孤立，是 （3）滞后性 多因素综合反映。局部地球环境污染 会对其他地区造成影响和危害。 （4）持续性 （5）灾害放大性
ch1道路工程总论
1）适应性强 2）机动性好 3）速度快捷 4）投资较少 5）运输费用较高
《道路工程》Ch1绪论
2 我国道路开展概况
古代道路 ·相传公元前2000年就有轩辕氏造舟车； ·古史：皇帝坐车，任重而道远； ·西周：匠人营国，国中九经九纬，其平如砥，其直如矢，
经涂九轨，环涂七轨，野涂五轨；(周王城图） ·秦朝：统一六国后，秦始皇为稳固政权、便利通商、大
400以下
《道路工程》Ch1绪论
其它等级的划分
公路按使用性质可分为：国家公路、省公路、县公
路和乡公路（简称为国道、省道、乡道），以及专用公
路五个行政等级。
一般把国道和省道称为干线公路(在公路网中起骨架 作用的公路），县道和乡道称为支线公路（在公路网中
起连接作用的一般公路）。
《道路工程》Ch1绪论
(Forest Road)：修建在林区，主要供各种林业运输
工具通行的道路 (Country Road)：修建在乡村、农场主要供行人及
各种农业交通运输工具通行的道路
《道路工程》Ch1绪论
2 公路的等级
2.1公路（技术）等级的划分
公路根据功能和适应的交通量分为高速公路、一级公 路、二级公路、三级公路、四级公路五个等级。
国家高速公路网规划采用放射线与纵横网格相结合的布 局方案，形成由中心城市向外放射以及横连东西、纵贯南北 的大通道，由7条首都放射线、9条南北纵向线和18条东西横 向线组成，简称为“7918网〞，总规模约8.5万公里，其中： 主线6.8万公里，地区环线、联络线等其他路线约1.7万公里。 具体是：
首都放射线7条：北京—上海、北京—台北、北京— 港澳、北京—昆明、北京—拉萨、北京—乌鲁木齐、北 京—哈尔滨。
《道路工程》Ch1绪论
《道路工程》Ch1绪论
2 我国道路开展概况
古代道路 ·相传公元前2000年就有轩辕氏造舟车； ·古史：皇帝坐车，任重而道远； ·西周：匠人营国，国中九经九纬，其平如砥，其直如矢，
经涂九轨，环涂七轨，野涂五轨；(周王城图） ·秦朝：统一六国后，秦始皇为稳固政权、便利通商、大
400以下
《道路工程》Ch1绪论
其它等级的划分
公路按使用性质可分为：国家公路、省公路、县公
路和乡公路（简称为国道、省道、乡道），以及专用公
路五个行政等级。
一般把国道和省道称为干线公路(在公路网中起骨架 作用的公路），县道和乡道称为支线公路（在公路网中
起连接作用的一般公路）。
《道路工程》Ch1绪论
(Forest Road)：修建在林区，主要供各种林业运输
工具通行的道路 (Country Road)：修建在乡村、农场主要供行人及
各种农业交通运输工具通行的道路
《道路工程》Ch1绪论
2 公路的等级
2.1公路（技术）等级的划分
公路根据功能和适应的交通量分为高速公路、一级公 路、二级公路、三级公路、四级公路五个等级。
国家高速公路网规划采用放射线与纵横网格相结合的布 局方案，形成由中心城市向外放射以及横连东西、纵贯南北 的大通道，由7条首都放射线、9条南北纵向线和18条东西横 向线组成，简称为“7918网〞，总规模约8.5万公里，其中： 主线6.8万公里，地区环线、联络线等其他路线约1.7万公里。 具体是：
首都放射线7条：北京—上海、北京—台北、北京— 港澳、北京—昆明、北京—拉萨、北京—乌鲁木齐、北 京—哈尔滨。
《道路工程》Ch1绪论
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CTC 站机
轨旁 电子 单元 LAN
列控 中心
轨道 电路
„
计算 机联 锁
CTC 站机
轨旁 电子 单元 LAN
列控 中心
轨道 电路
车站1设备
监测设备
车站n设备
WAN2
监测设备
WAN1
中 心 设 备
操作台 LAN RBC1
维护台
系统 维护台 LAN
行调台
其他 调度台
操作 终端 LAN
维护 终端
„
RBC
RBCn 监测设备
计算机联锁CI
计轴系统
轨旁连接盒
轨旁设备
PSD, EMP, 防淹门
转辙机
B1 = 固定数据应答器 B2 = 可变数据应答器
LEU B2 B1
轨道
AP
AP
AP 地车无线网络 802.11
AP
AP
空气间隙 司机
无线接收
无线发送
OPG
雷达
应答器 天线
无线车载MR
车辆 Bus
VOBC车载控制（ATP）
ATO
第一章
绪论
现代轨道交通定义与分类
定义：利用轨道列车进行人员、货物运输的方式。
铁路
普速铁路 高速铁路
城市轨道交通
地铁 轻轨：单轨、直线 电机 市郊铁路
磁悬浮交通
中低速磁浮 高速磁浮
CTCS （Chinese Train Control System）
CTCS0：为即有线的现状，由通用机车信号和运行监控记录 装置构成 CTCS1：由主体机车信号+加强型运行监控记录装置组成。面 向160km/h以下的区段。 CTCS2：是基于轨道传输信息的列车运行控制系统。面向提 速干线和高速新线，采用车-地一体化设计，地面可不设通过 信号机，机车乘务员凭车载信号行车 CTCS3：是基于无线传输信息并采用轨道电路等方式检查列 车占用的列车控制系统 CTCS4：是基于无线传输信息的列车控制系统，面向高速新 线或特殊线路
应答器报文： *线路数据 *临时限速信息
车载设备
轨道交通信号系统通信特点
信号系统的设备分布在控制中心、车站、轨旁和列车上，是 一个分布式、人工控制和自动控制相结合的远程控制系统。 控制中心设备、车站设备、轨旁设备、车载设备通过网络通 道相互交换信息。 信号系统中单一设备内部的模块之间、以及各个设备之间需 要通过相互传输控制命令、参数或者状态等信息，这些信息 均为数据类型，通过数据电路实现数据传输、交换、存储和 处理。
通信 服务器
数据库 服务器
应用 服务器 监测设备
临时限速服务器
调度中心
临时限速
监测设备
综 合 维 修 工 区
集中监测系统（CSM)
现代铁路信号系统地面设备网络通信技术举例
调度中心的行调台、系统维护台、数据服务器、通信服务 器、应用服务器等设备之间通过局域网连接； 为了便于维护和管理，一定范围内的RBC通常集中放置， RBC与RBC之间、RBC与操作台和维护台之间通过局域网 连接； 对于临时限速，临时限速服务器和维护终端之间通过局域 网连接；
其他 调度台 应用 服务器
操作 终端 LAN
维护 终端
RBCn 监测设备
临时限速服务 器 临时限速 监测设备
调度中心 监测设备
综 合 维 修 工 区
集中监测系统（CSM)
铁路信号系统的各个组成部分通过通信和网络等技术有机结合，实现地 面控制与车上控制结合、本地控制与中央控制结合，构成一个以安全设 备为基础，集行车指挥、运行调整、列车运行速度自动控制、集中监测 等功能为一体的集中指挥、分散控制的综合性、闭环控制系统。 基于GSM-R无线通信实现列控信息车－地之间双向传输的铁路信号系统 包括调度集中系统（CTC）、车站计算机联锁系统、列车运行控制系统 和信号集中监测（CSM）。 调度集中系统（CTC）是由调度中心与所辖区段沿线信号室中的 CTC站 机共同组成的系统。调度集中根据列车运行、沿线行车设备状态及维修 作业情况的实时信息，按照列车运行计划统一指挥全区段的列车运行。 计算机联锁系统是保证列车行车安全的基础设备，主要任务是按一定程 序和条件控制道岔、信号，建立列车或调车进路，实现与列车运行和行 车指挥等系统的结合，实现进路的人工或自动控制，显示区段占用和进 路状态、信号开放和道岔状态、遥控和站控等各种表示和声光报警。 信号集中监测（CSM）系统设置在综合维修工区，通过远程网络对分散 在调度中心、车站和轨旁的信号设备的电气特性、工作状态、操作过程 等信息进行实时监测、记录及回放，并对检测的超标、故障等信息进行 报警。
操作员 工作站
时刻表 工作站
列车自动监控中心 ATS
培训 工作站
其他 工作站
车载设备
自 主 开 发 C B T C 系 统
中心局域网 网络安全系统 NSS 网络管理系统 NMS
SD 骨干网络 802.3
SD
数据库存储单 元DSU
ATS区域工作站
区域控制器ZC
接入点 AP
相邻 区域控制器ZC
车辆段 ATS区域工作站
列车运行控制系统简称列控系统，由无线闭塞中心（Radio Block Center， RBC）、列控中心（Train Control Center，TCC）、轨道电路、应答器、 车载设备等组成。列控系统是整个信号系统的核心，确保与安全相关的所 有功能，包括列车运行、乘客和员工的安全。 无线闭塞中心（RBC）根据联锁办理进路信息、轨道电路的状态信息 和列车的位置信息等生成行车许可（Movement Authority，简称MA）， 通过地-车信息传输系统将MA、线路参数和限速信息等传输给车载设备； 列控中心（TCC）控制轨道电路编码和有源应答器的发送报文； 轨道电路实现列车占用检查，并向车载设备传送轨道电路信息； 应答器（包括有源应答器和无源应答器）向车载设备传送线路参数和 限速等信息；
也需要了解通信技术的细节！！！ 本课程主要以高铁信号系统通信技术为主，在车地移动通 信技术中辅以城轨、磁浮无线通信技术内容。
以“现代铁路信号系统”为例
2008年起中国铁路进入了高速铁路时代，对铁路通信信号在 安全上和功能上提出了新的更高的要求。
铁路信号系统通过广泛运用3C（计算机、通信、控制）技术， 实现了以下5个转变：
列控系统车载设备
车载安全计算机
现 代 铁 路 信 号 系 统 构 成 框 图
车 载 设 备
ProfiBus/MVB/RS-422
GSM-R 车载电台
无线 传输模块
应答器 传输模块
轨道电路信息 接收单元
列车接口 单元
人机界面
测速测距 单元
轨 旁 设 备
GSM-R 基站
应答器
轨道电路
应答器
轨道电路
车 站 设 备
通常，根据系统SIL等级所要求的故障失效概率，对功能 安全通信的要求是不能消耗超过1％，这意味着功能通信 的故障失效概率应“好于”相应SIL等级中要求的100倍。
当然
实际中，我们绝对不能将通信“真的”看成不需要知道细 节的黑色通道（Black Channel）！！！ 需要从信号的角度去讨论对通信的需求！！！
列控系统车载设备
车载安全计算机 ProfiBus/MVB/RS-422
车 载 设 备
GSM-R 车载电台
无线 传输模块
应答器 传输模块
轨道电路信息 接收单元
列车接口 单元
人机界面
测速测距 单元
轨 旁 设 备
GSM-R 基站
应答器
轨道电路
应答器
轨道电路
车 站 设 备
GSM-R 固定网络
计算 机联 锁
HMI
紧急制动 常用制动
牵引力 牵引控制
车运营线运控系统
自主开发30km（五分区）高速磁浮运控系统
中央运控子系统
38G车地无线通信系统
车载运控子系统
骨干WAN网 分区安全通信网
DCC/DS C/DTC
DSM 1 DSM 3
DSM 2 DSM 4
DCC/DSC/DTC
但不要忘记：
信号系统本质要求— 故 障 安 全
课程内容
1. 绪论
2. 数据通信与网络基础
3. 地面设备网络通信技术
4. 车地移动通信技术
5. 车载设备通信技术
6. 安全通信技术
本课程研究内容的逻辑关系
Ch6 安全 通信技术
Ch3 地面设备 网络通信 技术 Ch4 车地移动 通信技术 Ch5 车载设备 通信技术
列车 信息
CTC站机 进 路 命 令 进 路 状 态
联锁
轨道电 路状态 进路状态 轨道 电路 编码
列控中心 （TCC）
轨道 电路 状态
应答器报文： *线路数据 *临时限速信息 LEU 有源应答器
轨道电路
*行车许可 *轨道描述信息 *临时限速信息 *„„
*列车运行信息 *列车状态信息 *„„
轨道 电路 信息
车载设备根据接收到的MA、线路参数和限速信息计算连续速度-距离曲 线，实时对列车进行控制，从而保证行车安全。
基于CTCS-3级列控系统信号设备之间信息交互示意图
调度中心 （CTC） 运 行 图 列车 运行 状态 紧急 停车 命令 临时限 速命令 临时限速服务器 （TSRs） 临 时 限 速 RBC 进路 或 轨道 电路 状态 执 行 状 态 临 时 限 速 执 行 状 态
① 由面向地面固定信号显示的控制到面向移动列车的直接控 制的转变； ② 由只是对信号显示控制而不能控制列车执行与否的开环控 制到列车必须按要求执行信号命令的闭环控制； ③ 由车站分散控制到调度集中统一指挥控制的转变； ④ 由调度单一指挥行车到行车指挥、进路控制和临时限速等 综合操控的转变； ⑤ 由广播式简单通信到点对点和点对多点的多功能移动通信 转变。