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课程教育研究Course Education Research2017年第8期创新教学方法在CAN教学中的应用王铭郭更生王黎明(海军工程大学湖北武汉430033)【摘要】CAN是控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)的简称,是国际上应用最广泛的现场总线之一,在工业测控和工业自动化等领域的相关课程中多有涉及,同样也是在工业网络课程教学中的难点。
按照传统的教学方法大多重理论而轻实践,实际效果并不理想。
本文举例了CAN现场总线教学中较为突出的难点,进行了探究与总结,并根据CAN总线的实际将兴趣驱动与问题探索教学与研究型教学相结合,强化了实践内容,注重了学生应用能力的培养,取得了较好的教学效果。
【关键词】创新教学方法CAN现场总线工业自动化【中图分类号】G424【文献标识码】A【文章编号】2095-3089(2017)08-0244-02现场总线是应用在生产现场,在微机化测量控制设备之间,实现双向串行多节点数字通信的系统,是一种开放式、数字化、多点通信的底层控制网络,汇集了计算机技术、网络通信技术和自动控制技术的现场总线技术,而其中CAN因为具有高性能、高可靠性以及独特的设计而越来越受到关注,现已形成国际标准,被公认为几种最有前途的现场总线之一。
但在教学的过程中有许多难点,学生无法很快地理解其中的内容,其中传输时间问题和传输冲突检测问题是较为突出的两个难点。
为将难点有效地转化为学生的知识点,采用创新教学方法进行探索总结具有重要意义。
1.关于传输时间的理解1.1通信时间概念CAN总线属于异步串口通信的方式,这种通信方式是不传输时钟同步信号的,各个接收器按事先设置的节拍(波特率)来对总线上的电平信号进行分片,每一片的值就代表一个位,就像每个接收器都有一个秒表,时间一到就读总线电平状态。
在这块内容的教学中宜采用兴趣驱动与问题探索的教学方法进行教学。
培养学生兴趣驱动、发现问题、探索问题的能力。
关于“7月23日甬温线动车组追尾事故”中54名责任人被处理的资料（来源于新华网）2011年7月23日20时30分05秒，甬温线浙江省温州市境内，由北京南站开往福州站的D301次列车与杭州站开往福州南站的D3115次列车发生动车组列车追尾事故，造成40人死亡、172人受伤，中断行车32小时35分，直接经济损失19371.65万元。
国务院事故调查组严格按照科学严谨、依法依规和实事求是的原则，通过周密细致的现场勘察、检验测试、技术鉴定、调查取证、综合分析和专家论证，查明“7-23”甬温线特别重大铁路交通事故的原因是：1、通号集团所属通号设计院在LKD2－T1型列控中心设备研发中管理混乱，通号集团作为甬温线通信信号集成总承包商履行职责不力，致使研发的LKD2－T1型列控中心设备存在严重设计缺陷和重大安全隐患。
铁道部在LKD2－T1型列控中心设备招投标、技术审查、上道使用等方面违规操作、把关不严，使其上道使用。
当温州南站列控中心采集驱动单元采集电路电源回路中保险管F2遭雷击熔断后，采集数据不再更新，错误地控制轨道电路发码及信号显示，使行车处于不安全状态。
2、雷击也造成5829AG轨道电路发送器与列控中心通信故障，使从永嘉站出发驶向温州南站的D3115次列车超速防护系统自动制动，在5829AG区段内停车。
因轨道电路发码异常，司机三次转目视行车模式起车受阻，7分40秒后才转目视行车模式以低于20公里／小时的速度向温州南站缓慢行驶，未能及时驶出5829闭塞分区。
因温州南站列控中心未能采集到前行D3115次列车在5829AG区段的占用状态信息，使温州南站列控中心管辖的5829闭塞分区及后续两个闭塞分区防护信号错误地显示绿灯，向D301次列车发送无车占用码，导致D301次列车驶向D3115次列车并发生追尾。
3、上海铁路局有关作业人员安全意识不强，在设备故障发生后，未认真正确履行职责，故障处置工作不得力，未能起到可能避免事故发生或减轻事故损失的作用。
仅开行动车组的客运专线信号机设置及点灯技术原则1．适用范围1.1本技术原则适用于仅开行动车组的采用CTCS-2、CTCS-3级列控系统客运专线。
2.1工程设计、设备研发、运行试验、运用及维护均应遵照本技术原则执行。
2．基本要求满足规定速度的要求2.1仅开行动车组的客运专线（以下简称：客运专线）应设置进站信号机、出站信号机、调车信号机、进站接近信号预告标。
2.2以信号机显示作为行车凭证的列车应按规定的速度运行。
进站、出站信号机距离应满足列车安全停车制动距离。
2.2进出站信号机常态为灭灯，如开行未安装ATP 车载设备或车载设备故障的列车时，应首先将对应信号机转为点灯状态，并按站间闭塞运行。
对于上述列车灭灯视为红灯。
2.3进站信号机采用“黄、绿、红、黄、白”五灯位高柱信号机构（在某些无法设置高柱信号机构的特殊情况下,可采用矮型7灯位信号机机构),到发线接车进路建立且进路所含道岔均为18号及以上，进站信号机显示“黄闪黄”。
2.4出站信号机采用“红、绿、白”三灯位矮柱信号机构，信号机开放应检查站间空闲条件。
2.5根据需要设置调车信号机，其显示应符合铁道部《铁路技术管理规程》的有关规定。
补充七灯位进站信号机（左右侧两种类型）2.6信号机点灯时，遇其灯丝断丝时显示应降级、转移。
点亮红灯或灯丝断丝灭灯，则对进站信号机出站信号机 调车信号机应的轨道区段应发送“HU”码。
3．信号机设置3.1 进站信号机的设置应符合铁道部《铁路技术管理规程》的有关规定。
（注：进站50m 的规定进行了激烈讨论，认为从防止侧冲有一定作用，保留）3.2 出站信号机应设置在每一发车线的警冲标内方55m的地点。
3.3 进站接近信号预告标应设置在距进站信号机900m、1000m、1100m三处地点。
4．信号机显示定义4.1 进站信号机4.1.1 一个绿色灯光：允许列车按规定速度经正线通过车站。
4.1.2 一个黄色灯光：准许列车经道岔直向位置，进入站内正线准备停车。
4 转辙装置4.1.1 转辙装置安装前应与相关单位共同检查确认下列项目：1 转辙装置的安装位置符合设计要求。
2 道岔尖轨方正、无吊板现象，活动轨与基本轨密贴良好。
3 固定安装装置的轨枕应方正，间距符合相关技术标准，固定眼孔位置准确，无堵塞和滑丝。
4 道岔转换动程、外锁闭量等主要技术指标应符合相关技术要求。
条文说明： 转辙装置与道岔是两个相互影响的系统。
转辙装置要保证正常转换、锁闭、表示功能，这些功能的实现都需要道岔提供一个好的工作环境和安装平台。
相关技术标准是指《客运专线无砟轨道道岔铺设暂行技术条件》或《客运专线有砟轨道道岔铺设暂行技术条件》安装部分属于站前施工，略4.1.2 融雪装置施工前应按程序对土建等相关工程施工的接口、作业面验收交接，并检查是否符合下列进场条件：1 预留的电缆槽、过轨管道符合电缆施工要求。
2 预留的电气控制柜基础、隔离变压器基础符合限界要求。
基础螺栓相互间的距离、螺栓露出基础的高度符合设备安装要求。
4.1.3 电气控制柜应按下列要求进行安装：1 路基地段，如图所示。
1) 电气控制柜基础应采用热镀锌金属材料。
2）电气控制柜正面（柜门）应背对线路。
电气控制柜最突出边缘距线路中心一般情况下为3 100mm ，特殊地段不得小于2 440mm 。
3）基础埋深700~800mm 。
基坑内基础底部整体采用高为150mm 混凝土进行灌注，中部用原土回填，上部（路基面以下）采用高为150mm 的混凝土进行灌注；路基面以上采用高150mm 的砖砌混凝土围台，其周边比基坑周边宽50~100mm ，顶面低于基础顶面150 mm±50mm 。
4）在围台混凝土内的电缆应采用橡胶管防护，柜内穿线孔应密封。
5）控制柜与基础连接牢固，箱体平整。
2 桥梁地段1）电气控制柜安装在防护墙外侧。
2）防护墙内侧壁到线路中心距离为1900mm时，箱门应面向线路,如图所示；靠防护墙侧的支架金属基础采用M20通透式防松螺栓和补强板，固定在防护墙上，另一侧基础支架应置于电力电缆槽道内。
铁路电务安全管理规则 Modified by JACK on the afternoon of December 26, 2020铁路电务安全管理规则(会签稿)目录附件1 电务行车设备故障登记簿附件2 电务行车一般D类事故统计分析表附件3 行车事故一栏表附件4 信号故障统计表附件5 通信故障统计表附件6 信号故障原因分析表附件7 电务设备、器材质量故障统计表附件8 信号设备雷害统计表前言为规范电务安全管理，保证电务设备运用、检修和施工过程中的行车、人身及设备安全，主动适应新形势下电务生产组织的新特点、电务新技术及新设备运用维护需求，总公司运输局在梳理有关法律法规的基础上，将以往电务专业规章中有关安全的内容进行整合，组织编制了《铁路电务安全管理规则》。
本规则共分七章和八个附件，阐述了铁路电务安全基础管理、作业安全、施工安全、网络与数据管理安全、人身安全、事故及故障管理等电务安全相关要求。
本规则为首次编制颁布，各单位必须认真组织干部职工学习并贯彻执行。
希望各单位在执行过程中结合工作实践，认真总结经验、积累资料。
如有补充和完善之处，请及时将意见和有关资料反馈中国铁路总公司运输局电务部（北京市复兴路10号，邮政编码：100844），供今后修订时参考。
本规则技术总负责人：刘朝英、覃燕、马芳。
本规则主要起草人：曹玉、姜锡义、刘国红、郭林、胡正明、周利平、彭煜、夏世峰、闵智慧、黄成浩、马沧海、闫永利、王胜军、王传超。
本规则主要审查人：刘朝英、覃燕、马芳、李文涛、万良元、杨志刚、李萍、袁湘鄂、莫志松、田志春、郑升、李凯、姜永富、赵波、郭桂芳、钟邦旺、李永智、陈伟革、岳春华、张贵勇、蔡红标、陈文汗、李军、盖世伟、董文波、周文江、于海波、唐宏伟、孙志强、张学斌、刘延松、刘川河、蒋立生、崔忠文、亢家豪、夏天水、康智、张金旺。
本规则由中国铁路总公司运输局电务部负责解释。
第一章总则第1条为保证铁路行车、人身安全及设备运用安全，根据《中华人民共和国安全生产法》、《中华人民共和国铁路法》、《铁路安全管理条例》、《铁路技术管理规程》、《中国铁路总公司安全管理规程》、《铁路交通事故调查处理规则》等有关法律法规和规章制度，制定本规则。
铁道技术监督第47卷第1期构、函数和参数名称都进行了标准化.4结语地铁车辆调试用逻辑控制器的样机已经研制完成经过初步功能试验，证明该逻辑控制器能够达到预期效果.70路开关量输入信号和40路继电器输出信号功能正常，1路RS232通信接口和I路CAN通信接口性能稳定:控制器电路简洁，通用性强，有效地解决了需同时向地铁车辆首尾两端（远距离）供给调试信号时常出现的通信信号不稳（上接第17页）为T,无发车请求时显示为I; FSJ信息，未锁闭显示为?，锁闭显示为！:JFAJ 信息，有接车辅助时显示为T,无接车辅助时显示为1;FFAJ信息，有发车辅助时显示为t,无发车辅助时显示为！.区间方向控制命令信息界面显示内容见表4：表4区间方向控制命令信息界面显示内容序号编号发车口名称FQJ FSJ FFAJ JFAJ 11X t l22XF个I I 33S T T I 44SF r4.3.3区间闭塞分区状态信息区间闭塞分区状态用箭头图符显示，“空闲”显示为f,“占用”显示为1。
区间闭塞分区状态信息界面显示内容见表「表5区间闭塞分区状态信息界面显示内容序号编号名称状态114543G t224573G T334623G I444663G 定情况，同时大大降低了调试用控制器成本。
下一步，实验室计划完成该逻辑控制器的电磁兼容、交变湿热和老化等试验：待上述试验全部通过后，将尝试批量投产应用该逻辑控制器参考文献[1J刘火良.杨森.STM32库开发实战指南[M],北京：机械工业出版社,2013.；2]工绍伟.郑德智，吴玉勇.嵌入式微系统[M].北京：机械工业出版社,2016.（编辑冯姗姗）5结语通过对车站计算机联锁接口测试方法的研究与实施，能有效提高计算机联锁接口测试效率。
接口仿真测试可以作为计算机联锁仿真试验的一个阶段，并确认接口测试需要的时间，为丁程实施提供参考目前.该测试方法和模拟工具已应用于京沈、怀邵衡高铁的工程项目中。
工程实践证明，测试内容和测试方法对于验证接口信息正确性发挥了重要作用。
信号培训材料通号处总工室袁湘鄂2002年7月1主要设计领域1.1 工程设计信号专业主要从事常规铁路、高速铁路、城市轨道交通、高速公路及桥隧等工程的研究、设计、工程总承包和监理，涉及常规铁路的电气集中、计算机联锁、调度集中、调度监督、调度表示、自动闭塞、超速防护、驼峰计算机过程控制及编组站综合自动化，高速铁路的综合调度系统、计算机联锁、列车运行自动控制系统，城市轨道交通的A TS、ATP、ATO，高速公路及桥隧的交通信号、计算机监控系统、标识标线，以及相关领域的防灾报警、环控等。
五年来完成了大批国家重点铁路建设项目的勘测设计任务，主要有京广线武昌至广州段电气化、水株线株洲至大龙堡段复线及电气化、京九线向塘至龙川段复线、芜湖枢纽配合芜湖长江大桥相关工程、新建西安-南京线南阳至南京段、洛湛线益阳至永州段、新长线东台至长兴段、外福线电气化改造、徐连自动闭塞、萧甬线增建二线、淮南、新建长荆线、新建梅坎线、赣龙线、广州枢纽、芜湖枢纽、上海二客站铁路施工设计项目；温福、石怀、郑徐、洛襄、宣杭、甬温、沪杭、浙赣、京沪电化、沪杭高速、长株衡高速等铁路设计竞标项目；武汉轻轨一号线投标书及初步设计；设计中CAD发挥了巨大的作用，基本满足了铁路建设大会战的要求，应用于工程设计的软件有30余项，计算机成图率逐年递增，2000年的计算机成图率达到96%。
初步统计1998--2000年中通号处完成的主要项目累计有：调度监督（预留集中）区段1750多公里、自动闭塞2220多公里、成段电气集中近5000公里、6502电气集中360站（场）、计算机联锁161站（场）、半自动化驼峰11个、自动化驼峰8个、编组站综合自动化系统3个、微机监测170站（场）、5条线实现了微机监测组网。
在工程中涉及了大量的外资技术及设备的引进工作，已实施了徐州枢纽、京九、武广、水株、西安南京线等的自动闭塞、计算机联锁、驼峰自动化共几十个项目，共完成外资额约14000万美元。
1.2 科研开发及新技术应用最近几年，结合工程建设进行科研开发取得了较大的成就，如：作为总体单位主持和组织研制了带超速防护的多信息自动闭塞系统和18信息无绝缘移频自动闭塞系统，分别通过了部科技成果鉴定，并在京九、浙赣、哈大线得到推广应用，填补了国内空白；部控科研项目秦沈客运专线列控系统已于2000年完成；部控科研项目微电子半自动闭塞研究，闭塞信息光缆传输部分2000年已上道试验；部控科研项目机车信号发码方式及干扰问题的研究已于2000年完成，部控科研项目矮型接发车进路信号机2002年4月已上道试验；院控科研项目还有新型驼峰摘钩显示屏、信号主灯丝断丝微机监督系统、桥隧列车安全防护报警系统、邮政行包通道交通控制系统、长大公路隧道营运管理设施设计暂行办法研究、微机监测系统等；单线铁路提速区间闭塞专题研究等。
在新技术推广和应用方面也取得很好的技术、经济、社会效益，自动闭塞、计算机联锁、微机化调度集中、网络化微机监测、编组站综合自动化、ATC系统等得到了大范围的推广应用；根据设计需要，开发、完善CAD软件，如计算机联锁CAD软件、自动闭塞CAD软件、车站电码化CAD 软件、概算软件等，在生产中发挥了巨大作用，特别是在五年铁路大会战中功不可没。
1.3 工程承包努力开拓经营领域，承揽的工程总承包15项：浙赣铁路复线株洲至老关自闭、光通信系统工程，石长铁路无线列调工程，杭州铁路分枢纽程控通信工程，徐州北编组站峰尾停车器工程，武广铁路良田至韶关段信号工程，株六铁路娄大段通信、信号迁改工程，徐连线18信息移频自动闭塞工程，武东编组站驼峰及编尾信号工程，武广铁路蒲圻至衡阳电化通信、信号迁改工程，武广铁路衡阳至广州电化通信迁改工程，新长铁路泰兴至锡山通信迁改工程，赤壁、咸宁车站客站自动化工程，怀化铁路枢纽集群通信工程，宁西线通信、信号迁改工程，襄樊电务段线号系统工程。
1.4 工程监理主要包括设计监理和工程监理。
设计监理：广州市轨道交通。
工程监理项目4项：新长线通信信号新建工程，襄渝线襄樊至达县段工程，株六线株娄段通信工程，南京九信号自动闭塞工程。
1.5 技术咨询外委设计，科技活动，专家评审等。
2设计依据2.1 外部依据*规范：一层次：铁路技术管理规程；二层次：铁路信号设计规范、铁路信号设计规范、铁路信号维修规则；三层次：铁路信号站内联锁设计规范、铁路驼峰信号设计规范、铁路道口信号设计规范；*标准：铁路信号名词术语、车站联锁技术条件、自动闭塞技术条件等国标、部标；*标准图：6502、7021、电码化、转辙机等；*设计任务书；*各阶段设计审查、鉴定意见；*有关公文公函。
2.2 内部依据*总体设计原则；*站场、线路、行车等专业提供的设计输入和资料；*设计收集的有关技术资料。
2.3 参考*铁路工程设计技术手册；*部、院有关设计通用图、参考图；*系统、设备、产品说明书；*信号手册；*其他相关技术资料等。
3设计阶段划分、任务和设计文件组成3.1 设计阶段划分工程设计是国家基本建设的重要环节，铁路工程设计应在技术先进、方案合理、充分发挥投资效益的原则下实现铁道部、铁路局和建设单位对提高运能的要求。
开展工程设计的主要依据是铁道部、铁路局和建设单位根据基建、大修计划及投资安排而下达或委托的设计任务书。
设计任务书一般包括设计范围、设计类型、投资额度、建设年限、牵引类型、站场及线路现状、利旧原则、设计分工、新技术要求等内容。
实施工程设计需要根据设计任务书的要求，按工程规模、技术难度大小的不同设计阶段的划分也有所不同。
对于基本建设工程，工程规模、技术难度较大，一般按二个决策阶段研究、二阶段设计进行，即预可行性研究、可行性研究、初步设计、施工图设计；对于小型基建、更改、大修等中小型项目，工程规模、技术难度较小，一般按一阶段研究、一阶段设计进行，即、可行性研究、施工设计；对于中小修等零小项目可直接进行一阶段设计即施工设计。
各阶段的主要任务和目的如下：预可行性研究：预可行性研究文件是项目立项的依据，应按铁路建设的长远规划进行编制。
研究工程范围、规模、意义、作用，论证项目的必要性，提出主要技术标准、各项主要技术设备设计原则的初步意见和主要工程内容，提出建设时机及工期、投资预估算、资金筹措设想，初步进行经济评价，从宏观上分析对自然和社会环境的影响。
可行性研究：可行性研究文件是项目决策的依据，应根据批准的项目建议书和初测资料进行编制，从技术、经济上进行全面深入的论证。
其内容和深度主要包括：解决线路方案、接轨点方案、建设规模、铁路主要技术标准和主要技术设备设计原则，提出主要工程数量、主要设备概数、主要材料概数、建设工期、投资估算、资金筹措方案。
初步设计：初步设计文件是项目建设的主要依据，应根据批准可行性研究和定测资料进行编制。
其内容和深度主要包括：解决各项工程设计原则、设计方案、设备类型，提出工程数量、主要设备数量、主要材料数量、工程概算，建设工期、投资估算。
初步设计批准后，作为控制建设总规模和总概算的依据，应满足工程招标承包、设备采购和进行施工准备的需要。
概算（静态）与国家批复的投资估算（静态）差额不应大于10%。
施工（图）设计：施工图是工程实施的依据，应根据已审批的初步设计和补充定测资料进行编制。
为施工提供需要的图、表和必要设计说明，详细说明施工时应注意的具体事项和要求，并编制投资检算。
为了铁路的长远发展，合理、有序地安排基本建设，最大限度地取得投资效益，国家、铁道部还要组织有能力的规划、研究、设计单位，对铁路进行规划研究。
3.2 勘测调查勘测调查主要包括两方面的内容：收集资料、现场勘测。
收集资料：线路、站场、地质等情况，行车组织、运量及作业情况，既有信号设备及信号楼状况，设备管理模式和行政区设置情况。
现场勘测：线路、战场、股道运用情况，平纵断面的合理性，道口、桥梁等；了解站内调车作业情况，调机种类，作业性质（编、解、摘、挂等）；了解站管细则及行车规定；信号机位置确定，会同车务、机务、工务进行定测，确定安装位置及方式；确定道岔转辙设备的安装；在需安装轨道电路的区段，应进行道床情况的调查和测量；电缆径路测量等。
院里编有《勘测细则》，属ISO9000配套的作业指导书，工作中可参照执行。
3.3 配合施工设计交底：在设计交底就是在开始正式施工前，将设计意图、内容、特点、设备选型情况等重要问题，向施工、监理、接管、建设单位介绍，以便各方面工作的顺利开展。
变更设计：变更设计是配合施工阶段的一个重要环节，主要是处理施工中出现的技术问题、修正设计差错、帮助施工单位解决疑难杂症。
铁道部专门制定有《铁路基本建设变更设计管理办法》并以铁建[1997]125号文颁发，对变更设计分类、变更设计的程序和分工、变更设计的费用处理等明确的规定。
院对变更设计管理也制定了一些相应的文件，对变更设计的具体措施、责权范围、归口管理等进行了规定，并纳入程序文件。
技术培训：对于每项工程，在交付运营前都要对接管、维护、使用的人员进行技术培训，由设计、设备和系统提供商分别对各自负责的部分进行培训。
开通调试和验收：开通调试也称系统联调。
开通调试验收工作是由建设单位组织，以施工单位为主体，设计、设备供应商、运营等单位参加的一项重要工作。
设计单位负责解决开通调试和验收中出现的技术问题，配合相关单位处理疑难杂症，为顺利通过开通调试和验收提供技术支持。
在正常情况下，开通调试和验收工作完成后交付运营，运营24小时后由接管单位正式接管。
3.4 各阶段设计文件组成对于铁路基本建设项目，按照铁道部铁建设[1999]99号文“关于发布《铁路基本建设项目预可行性研究、可行性研究和设计文件编制办法》的通知”进行编制；另外铁道部以铁计函[2002]48号文“关于规范铁路运输设备更新改造基本建设小型项目前期工作的通知”。
99号文对各阶段设计文件的组成方式和内容有较明确的规定，48号文对铁路运输设备更新改造基本建设小型项目可行性研究的文件编制进行了规定。
99号文中的预可行性研究文件组成方式和内容，对通信信号来说不是很具体，通常我们参照可行性研究文件的编制要求进行。
99号文和48号文中规定的内容也并不是完全不能改变的，可根据具体工程情况进行一些调整，如删减、增加、变更等。
另外，随着工程建设市场的改革，设计单位、施工单位、主要设备皆由招标确定。
所以参与设计竟标、编制投标文件是我们设计单位当今的一项至关重要的工作，而施工单位、主要设备的招标文件一般也是由设计单位代建设单位编制。
4行车指挥自动化4.1 行车指挥自动化所包括的内容行车指挥自动化就其完成的任务级而言可简单划分为四个层次：即调度监督、调度集中、调度管理信息系统DMIS和综合调度系统。
调度监督系统可归属于遥信，作为行车指挥的辅助设备，为调度人员提供了一个或几个调度区段内区间及车站信号设备的实时信号显示以及列车在线运行的位置，以便调度人员实时掌握相应调度区段内列车运行的实迹及信号系统的状态；在调度监督的基础又发展成了计算机辅助行车调度系统，主要是在调度监督的基础上增加三小时计划管理功能。
