《高速铁路概论（第2版）》（纪书景）5051 教案 第17课认识智能高速铁路.docx

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1、课题认识智能高速铁路课时2 课时(90 min )教学目标知识技能目标：（1 ）了解智能高速铁路的相关技术（2）明确智能高速铁路相关技术的应用思政育人目标：（1 ）树立求实创新、精益求精的工匠精神（2 ）具备民族自豪感和历史使命感教学重难点教学重点：智能高速铁路相关技术教学难点：智能高速铁路相关技术的应用教学方法讲授法、问答法、案例分析法、分组讨论法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学设计课前任务-考勤（2 min ）一互动导入（8 min ） 一传授新知（50 min ）一拓展训练（25 min ） t课堂小结（3 min ）一作业布置（2 min ）教学过程主要教学内容及步骤设计意课

2、前任务【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，让其提醒同 学完成课前任务请大家以3 5人为一组，选出组长并进行任务分工，制订合理 的工作计划。将小组成员信息及分工情况填入教材表7-6中（详见 教材）。查阅智能高速铁路的相关资料，并将查阅到的资料制作成 PPT文件，领会中国智能高速铁路研发过程中的自主创新精神。并 完成教材任务工单7.2中的相关的引导问题（详见教材）。【学生】完成课前任务通过课前任务， 让学生对智能高 速铁路有初步了 解，以便做好教学 准备考勤(2 min) 【教师】使用文旌课堂APP进行签到 【学生】按照老师要求签到培养学生的组 织纪律性，掌握学 生的出勤情况互动导入（8

3、min） 【教师】通过向学生展示案例智能高铁为冬奥会保驾护航（详见教材），并通过文旌课堂APP观看微课享受 高铁冬奥服务，感受智能科技范儿（详见教材）， 让学生思考：智能高铁为人们的出行带来了怎样的改变？ 【学生】每3 5人一组，并以小组为单位，各小组成员在 组内轮流发言，阐述自己对案例的理解并讨论 【教师】参与到每组的讨论中，及时为学生答疑解惑 【学生】分小组阐述观点通过阅读案例、 观看微课，让学生 以小组为单位思 考并讨论智能高 铁，激发学生的学 习兴趣 【教师】总结学生的回答，导入本节课课题并板书：任务7.2认识智能高速铁路 【教师】讲授新知：智能高速铁路相关技术.高速铁路智能建造.高速

4、铁路智能装备、高速铁路智能运营、高速铁路智 能服务通过案例分析、 视频解析、课堂讨 论和老师讲解，使 学生了解智能高 速铁路相关技术、 高速铁路智能建 造、高速铁路智能 装备、高速铁路智 能运营、高速铁路 智能服务等相关 知识智能高速铁路采用各种先进技术，通过新一代信息技术与高速 铁路技术的集成融合，实现了高速铁路智能建造、智能装备、智能 运营和智能服务水平的全面提升。【课堂互动】【教师】让学生通过文旌课堂APP观看微课智能高铁是 什么？(详见教材)，思考：你认为什么样的列车才能称为智能高 铁？计【学生】观看.聆听.思考、发言【教师】做出总结7.2.1 智能高速铁路相关技术【课堂互动】【教师】

5、请同学们思考：说一说你都了解哪些智能高速铁路 的相关技术？【学生】聆听、思考、讨论、发言传授新知(50 min)十【教师】做出总结1 .智能视频监控系统智能视频监控系统采用图像处理、模式识别和计算机视觉技术, 通过在监控系统中增加智能视频分析模块，借助计算机强大的数据 处理能力过滤掉视频画面中无用的或干扰信息，自动识别不同物体, 分析抽取视频源中的关键信息，快速准确地定位事故现场，判断监 控画面中的异常情况，还能以最快和最佳的方式发出警报或触发其 他动作，从而有效进行事前预警、事中处理、事后取证。智能视频监控系统主要用于对人和物的识别，对人和物运动轨 迹的识别，以及对视频环境影响的判断和补偿，

6、可应用于线路、隧 道等高速铁路系统的敏感地带，从而有效防止任何可疑的人和物在 工作人员不知情的情况下进入这些铁路重地，以防潜在危险发生。【课堂互动】A【教师】请同学们思考：智能视频监控系统和普通监控系统 有何不同？计【学生】聆听、思考、讨论、发言十【教师】做出总结2 .物联网物联网是指根据相关协议，通过各种信息传感设备，将任意物 品与互联网进行连接，通过信息的传输和交换，实现对物品智能化 识别、定位、监控、跟踪和管理的一种网络技术。物联网在高速铁路中，主要应用在智能化售检票系统、电源及 环境监控系统、电子台账及人员定位管理系统、安全管理信息的有 效整合与高度共享等方面。【课堂互动】【教师】请同

7、学们联系实际生活，思考：说一说物联网在高速 铁路中还可以应用在哪些方面？沙【学生】聆听、思考、讨论.发言小【教师】做出总结3 .大数据技术大数据技术是指从规模巨大的各类数据中，快速获得有价值信 息的技术。【课堂互动】【教师】请同学们查阅资料，思考：大数据技术在高速铁路上 可以应用在哪些方面？【学生】聆听、思考、讨论、发言小【教师】做出总结大数据技术在高速铁路上的应用优势主要有以下方面：1 ）提高信息集成效率大数据技术能够整合分散数据源中的数据，建立综合的信息体 系。2 ）优化风险控制模型大数据技术可将非结构化数据与传统数据快速整合，并根据变 化路径设置风险控制点，逐点进行风险评估，形成全新的动

8、态风险 研判体系。3 ）提供风险处置决策依据大数据技术可将大量现场第一手信息充分利用，帮助铁路部门 主动掌控局面，为风险处置提供客观、准确的决策依据。【提示】大数据的真正价值在于通过大数据思维发掘数据的潜 在价值，从而为高速铁路的运营管理提供智力支持和决策支持。4 . GPS全球定位系统GPS全球定位系统可用于引导列车安全、准确地沿着选定路线 准时到达目的地。GPS全球定位系统具有高精度、高效率和低成本等优点。5 .北斗卫星导航系统北斗卫星导航系统（简称BDS ）于2020年7月31日上午正式 开通，它是中国自行研制的全球卫星导航系统，其标识详见教材图 7-10。【课堂互动】*【教师】让学生通

9、过文旌课堂APP观看微课一北斗卫星导 航系统（详见教材），思考：谈谈你对北斗卫星导航系统的理解。*【学生】观看.聆听、思考.发言小【教师】做出总结北斗卫星导航系统由空间段、地面段、用户段三部分组成。它 可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠性 的定位、导航、授时服务，并具备短报文通信能力。北斗卫星导航系统的高精度定位及短报文通信功能可对高速铁 路沿线的自然灾害进行预警、实时监控和辅助抢修，提高抢修效率, 将自然灾害对高速铁路运营的危害降到最低。【课堂互动】A【教师】将学生分组，请同学们以小组为单位，思考并讨论: GPS全球定位系统和北斗卫星导航系统在高速铁路的应用中有什么 不

10、同？小【学生】聆听.思考.讨论、发言【教师】做出总结6 .人工智能人工智能（简称AI ）是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人类 智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能与高速铁路联系起来，可进一步提升客运服务质量， 如人工智能X光安检系统、机器人电力巡检、机器人安保维护等。【课堂互动】【教师】请同学们联系实际生活，思考：乘坐高铁时，你是否 见到过人工智能在高铁中的应用？【学生】聆听、思考、讨论、发言【教师】做出总结7 .2.2高速铁路智能建造【课堂互动】计【教师】让学生通过文旌课堂APP观看微课一智能高铁建 造（详见教材），思考：智能高铁是如何建造的？A【学生】观看、聆听、思

11、考.发言【教师】做出总结通过物联网、大数据技术、人工智能等技术手段，施工监控管 理系统可对桥梁、路基、隧道等施工现场进行24 h监控，管理人员 不但能直观看到施工进度，还能及时发现并消除各类隐患。1 .桥梁工程可实现智能核心装备的研发与应用（张拉、压浆、静载荷试验 等），同时实现制造、运输、架构的全过程质量管控和溯源管理。2 .隧道工程在隧道工程中，中国实现了超前地质预报信息化、隧道围岩量 测及三维激光断面扫描信息化、隧道开挖与衬砌施工辅助决策信息 化，并采用了隧道管片智能预制、装配式隧道基地，实现了盾构机 作业状态的监控和协同管理。高速铁路智能建造在隧道工程中的应用详见教材图7-11。高速铁

12、路隧道的防灾救援系统也是未来必备的安全设施，其主 要功能是对较长、较大隧道及隧道内的列车运行设施进行实时监测， 当设备出现故障或列车发生行车事故时，可及时报警并将其体现在系统终端，使列车调度员及相关设备管理人员第一时间发现故障或 事故，并立即采取列车限速、禁行等措施，保证隧道内的安全。3 .智能路基压实检测系统可在压路机碾压路基的过程中，将路基反作用力产生的波形反 馈至监控系统，再与压实目标值进行对比分析，施工质量是否合格 便一目了然。4 .轨道工程在某些高铁无昨轨道板的混凝土结构里可埋设芯片，并进行编 码。当芯片被激活并联网后，可以实时监测轨道板的使用状况，这 样既方便检修和查阅数据，又能够

13、节约成本。另外，铺轨过程可应用智能机器人进行检测，采用机械化、自 动化铺轨机组和施工信息化等手段，大幅提高轨道的建造精度和施 工效率。5 .可视化智慧施工系统可视化智慧施工系统可实现施工全过程的可视化动态管理，包 括施工参数收集、施工过程检测、地质预测等。6 .2.3高速铁路智能装备【课堂互动】计【教师】让学生通过文旌课堂APP观看微课一京张高铁自 动驾驶（详见教材），以京张高铁自动驾驶为例，思考：高速铁路智 能装备可以应用在哪些方面？【学生】观看、聆听、思考、发言A【教师】做出总结自动驾驶主要包括五大功能：车站自动发车、车站区间自动运 行、车站自动停车、车门自动防护、车门和站台门联动。高速铁

14、路智能装备是仅接管一些司机负责的附属、繁杂的工作, 行车安全的问题还是需要交由司机处理。【高铁资料库】京张高铁是世界上第一条时速350 km的智能 高速铁路，是八纵横高速铁路网的重要组成部分，也是2022 年北京冬奥会重要交通保障设施。京张高铁起自北京北站，途径清 河站、沙河站（不办理客运）,昌平站、八达岭长城站、东花园北 站、怀来站、下花园北站、宣化北站，终到张家口站，正线全长174 km。京张高铁列车车头分别模拟鹰隼和旗鱼的形状，具有漂亮的外 观和出色的空气动力学性能。其车身装有数千个传感器，能够随时 自动体检，保障行车安全。7 .2.4高速铁路智能运营1 .智能供电系统智能供电系统包括智

15、能供电设备、智能供电调度、智能供电运 行管理及通信网络等，可实现智能故障诊断、预警、自愈重构等功 能，还可为供电系统提供健康评估服务。2 .智能调度指挥系统高速铁路的智能调度指挥系统是基于人工智能构建的，可实现 智能动态调度、智能协同控制、智能换乘调度、智能故障诊断等功 能，还能从整个路网的角度进行列车调度，提升系统的应急决策和 处置能力。3 .动车组智能检测机器人动车组智能检测机器人可使用机械臂伸入工作人员难以到达的 位置，实现多角度、近距离的立体扫描检测。【课堂互动】【教师】让学生通过文旌课堂APP观看微课一上海率先启 用动车组智能检测机器人(详见教材)，思考：动车组智能检测机器 人是如何

16、实现扫描检测的？【学生】观看、聆听、思考、发言小【教师】做出总结4 .新型智能列车运行控制系统优点：(I )新型智能列车运行控制系统采用移动闭塞替代传统高铁的 固定闭塞，两列车可以在紧紧追踪的情况下安全运行，列车追踪间 隔可由3 min缩短至2 min ,可将线路运输能力提高30%以上。(2 )新型智能列车运行控制系统采用北斗卫星导航系统定位替 代传统的轨道电路定位，利用5G技术实现列车与列车间的直接通 信，使定位更准确、安全更有保障。(3 )新型智能列车运行控制系统向智能驾驶转变，在现有自动 驾驶功能的基础上，应用了列车主动环境感知、安全态势自动评估 等智能技术，可减少司机操作，改善广大旅客

17、的出行体验。(4 )新型智能列车运行控制系统贯彻绿色环保、可持续发展的 理念，将列车群协同联控作为重要研究方向，实现了一批列车出站 加速、另一批列车到站减速，电能内部循环利用，理论上人均百千 米能耗可降低30%左右。(详见教材)高速铁路智能服务【课堂互动】*【教师】让学生通过文旌课堂APP观看微课一京张高铁服 务(详见教材)，思考：以京张高铁为例，试着总结一下高速铁路智 能服务有哪些？【学生】观看、聆听.思考、发言【教师】做出总结在高速铁路客运服务方面，智能技术无处不在，如智能售票、 刷脸进站检票、站内智能导航、车站运营智能感知、车站设备智能 监控与管理等。铁路部门还促进高速铁路网与互联网融合

18、，推出了 旅客行程规划、综合交通信息共享等服务，满足高时速状态下大容 量、高可靠性、不间断的移动通信，同时拓展和完善了网络购票、订 餐、购物、宾馆预订和高铁+共享汽车等服务，让旅客出行更方 便、快捷和舒适。【课堂互动】*【教师】让学生通过阅读思政列车一中国铁路在科技创新 道路上越走越好(详见教材)，并通过文旌课堂APP观看微课 回望“十三五”：中国高铁，领跑世界(详见教材)，思考并讨论： 中国铁路在科技创新上取得了怎样的成就？【学生】阅读、观看.聆听、思考.讨论、发言【教师】做出总结【学生】聆听、理解.记忆拓展训练(25 min) 【教师】组织全体学生进行分组，每个小组作为一个参赛队伍 【学生

19、】学生每3 5人一组，并以小组为单位，组长带领组员将编制好的关于智能高速铁路的资料的PPT文件，派 一名代表讲解 【教师】点评 【学生】分享自己的感受和建议 【教师】做出总结 【学生】将自己在观看过程中学到的新知识，以及对各组展示内容的感悟记录在课本表7-7中 【教师】填写考核评价表通过分组展示 PPT ,让学生对本 节课的知识及时 进行练习巩固，加 深记忆课堂小结 (3 min) 【教师】简要总结本节课的要点本节课学习了智能高速铁路的相关技术，并且明确了智能高速 铁路相关技术的应用，希望大家课后能够及时巩固、复习，掌握所 学内容。同时，在了解我国智能高速铁路的过程中，能够树立求实 创新、精益

20、求精的工匠精神，同时具备民族自豪感和历史使命感。 【学生】总结回顾知识点总结知识点，巩 固学生对智能高 速铁路相关知识 的理解作业布置 (2 min) 【教师】布置课后作业请简要回答以下问题：(I )应用在高速铁路上的先进技术有哪些？(2)什么是大数据技术？(3 )新型智能列车运行控制系统具有哪些优点？ 【学生】完成课后任务复习巩固学到 的知识，并进行练 习，加深印象和理 解教学反思课堂上通过向学生提问，引导学生带着问题去听、去思考,加深了学生对课本内容 的理解，激发了其学习兴趣。在整个教学过程中，能够做到以学生为主体,发现问题、 小组合作、协同思考,老师以参与探索的身份出现，与学生一起研究,有效提高了学生的学习积极性和主动性，从而进一步拓展教学范围，发散学生思维，进而达到最终认知 的目的。