《中国少年报》1版

《中国少年报》1版（精选9篇）

《中国少年报》1版 篇1

本刊讯12月23日,中国移动与苹果公司共同宣布,双方将在中国推出支持TD-LTE和TD-SCDMA的iPhone手机,包括iPhone 5s和iPhone5c。上述两款手机将从2014年1月17日开始在中国内地的移动营业厅和苹果零售店正式发售。此外,从2013年12月25日起,用户可以通过中国移动官方网站和10086客服热线进行预订。

从机型来看,A1529 (iPhone 5C)和A1530(iPhone 5S)支持TD-LTE/LTE FDD/TD-SCDMA/WCDMA/GSM,A1516 (iPhone 5C)和A1518 (iPhone 5S)支持TD-LTE/LTE FDD/TD-SCDMA/GSM,TD-LTE频段涵盖Band38、Band39和Band40,从而能够满足中国移动对4G终端多模多频的技术要求,符合中国移动TD-LTE/LTE FDD融合发展的思路。

近几年来,中国移动一直大力建设TD-LTE网络。12月4日我国政府发放4G牌照后,中国移动进一步加快了建设步伐。在近日召开的中国移动全球合作伙伴大会上,中国移动宣布,2013年底前可向北京、上海、广州、深圳等16个城市提供4G服务,2014年底将建成超过50万个4G基站,预计将有超过340个城市的用户可以享受到4G服务。由此,中国主导的4G标准TD-LTE将得到更大范围的推广,苹果与中国移动合作推出支持所有主流无线网络标准的iPhone,可让中国移动用户享受“一机在手,走遍全球”的便捷。

早在2007年第一代iPhone问世之日起,中国移动就非常关注这一革命性产品,并在中国运营商当中最早与苹果公司展开实质性的合作谈判。此后6年中,中国移动与苹果公司进行了多次会晤和谈判,但是终因技术、商业模式、合作条款等问题,双方的合作一再搁浅。现在随着4G牌照的发放和TD-LTE在全球的日渐成熟,合作的技术障碍被清除,最终双方携手走到了一起。

市场分析人士看好中国移动与苹果公司的合作。虽然此前中国移动并没有3G版的iPhone,但是中国移动还是拥有大批2G iPhone用户,据路透社报道,中国移动目前的iPhone用户有4500万之多。4G iPhone上市后,这些用户中的一部分很有可能会购买4G iPhone。此外,中国移动的用户总数已超过7亿,中国移动引入4G iPhone之后,其用户在更换4G手机时也可能会首选中国移动。为此,有市场分析人士预测,中国移动能帮助苹果每年卖出1700万部iPhone。

但是中国移动未来的具体表现仍存在一些不确定性。首先,中国电信和中国联通已经于今年9月开始在中国发售iPhone 5s和iPhone 5c,中国移动此番推出对用户的吸引力有多大还不得而知。其次,目前中国移动的TD-LTE网络覆盖有限,资费水平偏高,影响了用户的选择使用,这也会在一定程度上限制用户购买TD-LTE版本的iPhone手机。

不过从4G开始,三大运营商无论网络制式还是与苹果的合作都消除了3G时代的差别,可以说三大运营商站从此在了同一条跑线上。

《中国少年报》1版 篇2

【教材分析】

《彩色的中国》是一首优美抒情的少年歌曲，歌曲为三拍子，两段体结构。它以少年打开地图册时所产生的联想为题材，抒发了孩子们热爱祖国大好河山的思想感情。第一乐段由四个乐句组成，旋律中的休止符发挥着画龙点睛的作用。第二乐段主要采用采用二部合唱的形式。

【教学目标】

1、情感态度与价值观

能够在演唱和聆听中感受、体验、理解歌曲深厚的、爱国主义思想感情，以及体验二声部的和谐之美进一步感受合唱的魅力。

2、过程与方法

通过聆听感受、演唱体验、声部合作等方法和手段，培养学生的合作意识。

3、知识与技能目标

有感情地演唱歌曲《彩色的中国》，准确地把握歌曲三拍子的节拍特点及旋律中的休止，并能用舒展连贯的声音演唱歌曲；在唱好自己声部的基础上，能够做到聆听其他声部，建立合作意识。【教学重点】

学唱（体验）歌曲，并能够有感情地演唱二声部歌曲《彩色的中国》，准确地把握歌曲的三拍子节拍特点及旋律中的休止并能按三拍子指挥图示边唱边划拍。

【教学难点】

能有感情地演唱歌曲并能用统一、和谐的声音演唱歌曲的二声部。

【教具准备】

钢琴、多媒体、课件等 【教学过程】

（一）情景导入

课前播放歌曲《彩色的中国》 课件出示中国地形图

导语：同学们请看,这是一张中国地形图，大家看它是什么颜色的？生：彩色的。师：你知道每种颜色分别代表哪种地形吗？生答引出歌曲的歌词：碧绿的是平原,金黄的是沙漠,长长的是长江,弯弯的是黄河·······

点题——这就是我们彩色的中国。

（二）新歌教学

1、初听歌曲：

聆听歌曲,感受歌曲的速度和节拍。老师带领学生感受三拍子的强弱规律及三拍子的划拍图示。

2、复听歌曲，学生边听边划拍感受歌曲的情绪。

3、再次聆听歌曲，学生边听边划拍感受歌曲的情绪在哪个乐句发生了变化？根据情绪的变化可以把歌曲分为两个乐段。

4、教师范唱A乐段，重点让学生体会、准确把握四分休止符和八分休止符的演唱，体会休止符对歌曲的表现作用。

5、教师弹琴生用“la”唱A段旋律数遍后并填词演唱（发现问题及时解决）。

6、学唱B乐段第一声部，师一句句教唱旋律数遍后填词演唱，并用手势辅助教学（发现问题及时解决）。

7、跟范唱完整演唱歌曲，教师加入第二声部的演唱。

8、学唱B乐段二声部（师教唱旋律数遍后填词演唱）。

9、将学生分成男女两声部，师指挥分别练习、合成。

要求：在两个声部分别演唱熟练的基础上，再进行合唱练习。教师提示学生一定要轻声演唱，并注意相互倾听另一声部的旋律。

10、教师指挥跟伴奏完整的演唱歌曲，并提示学生用有感情地、连贯舒展的声音演唱歌曲，体验二声部的和谐之美进一步感受合唱的魅力。（随机处理难点后再次完整演唱）。

（三）情感升华

可爱的祖国，彩色的中国，这节课我们用歌声表达了对祖国的热爱和赞美之情，类似这种情感的作品还有很多，最后老师给大家带来了一首向新中国成立60周年献礼的大合唱《走向复兴》，一起来欣赏。师生一同欣赏视频大合唱，结束本课。

人民音乐出版社·义务教育教科书·音乐·七年级上册

第一单元

歌唱祖国

彩色的中国

《中国少年报》1版 篇3

本文结合人教版高中历史必修1第23课“新中国初期的外交”的教学, 具体谈谈如何利用图表进行教学重、难点的探究。

一、环环紧扣, 按图索骥

图表教学法要因题而设, 使解决教学重、难点的思路一目了然、条理清楚、层次分明, 可让学生借助图表细心领会教师的解题思路, 有条不紊地整合新旧知识, 作为开启历史思维的钥匙, 从而提升运用图像语言认识相关历史现象、事实、规律的能力。在“新中国初期的外交”一课教学中, 笔者采用了集合性图表教学法对问题进行了探究, 环环紧扣、按图索骥, 顺利地解析了“新中国初期外交政策为何选择‘一边倒’”的原因。

【探究一】十字路口的中国———新中国初期外交政策将面临怎样的抉择? (提示:从国际环境、美国对华态度、新中国国家性质、国家利益等因素着手考虑。)

第二次世界大战后, 世界形势发生了深刻变化, 美苏两极格局成为国际形势最突出的特点。在这样的国际形势下, 刚诞生的新中国对外关系面对着四种道路的抉择。 (见图1) 这考验着新中国领导人的外交智慧。

选择一:半殖民地外交道路

新中国领导人首先放弃的是四条道路中的第 (1) 条路———半殖民地外交道路。因为第 (1) 条道路是跪着的半殖民的屈辱外交老路, 一旦选择走这条路, 就意味着新中国的外交“换汤不换药”, 将继续承认国民政府建立的一切旧的屈辱的外交关系, 继续沦为“洋人的朝廷”。显然, 那是一条不独立不平等的老路, 也违背了近代有志之士和革命大众反侵略、求民主的振兴民族的人生追求, 必须放弃。

选择二:“附美”之路

放弃了半殖民地外交道路, 新中国的外交应淘汰的第二条道路是哪条道路?是第 (2) 条———“附美”之路, 即放弃依靠美国, 不与美国结为盟友关系。二战后, 美国成为资本主义世界的霸主, 从本国国家利益出发, 对外推行霸权主义政策, 与以苏联为主导的社会主义国家形成了冷战对峙的局面。而新中国是新民主主义人民民主专政的国家, 所走道路与资本主义的美国截然不同。“道不同不相为谋”。同时, 美国对刚刚成立的新中国还采取孤立敌视的态度, 即对新中国政治上不承认, 经济上封锁禁运, 军事上包围威胁, 企图把新中国扼杀在摇篮里。

选择三:中间道路

剩下的两条道路中, 我们走不“联苏”也不“附美”的中间道路, 两个大国都不得罪, 行不行?不行!对新中国———一个国民经济全面崩溃、人民生活十分困苦的“新生婴儿”而言, 无法扶墙走路, 没有大人牵手, 天生能力欠缺, 后天实力不足。在冷战格局背景下, “树欲静而风不止”, 新中国权衡利弊, 深感我行我素的中间道路 (3) 行不通, 因为你想两个大国都不得罪, 不惹人家, 人家却会惹你。即使选择走中间路线, 既不可能改变美国对华的霸权主义封锁政策, 又不可能换来苏联的倾情援助。正如毛泽东说, 中国人不是倒向帝国主义一边, 就是倒向社会主义一边, 绝无例外, 骑墙是不行的, 第三条道路是没有的。

选择四:“联苏”之路

这是剩下的最后一条道路——— (4) 联苏。这可行不可行?众所周知, “新生婴儿”学走路没有不靠大人牵或不扶墙的经历, 于是, 新中国领导人智慧地选择了“一边倒”的外交政策是历史的必然, 维护了新中国国家利益的最大化。何谓“一边倒”?“一边倒”就是中国政府在外交上坚定地站在社会主义阵营一边, 使新中国在保障人民革命胜利成果、捍卫和平以及维护独立与主权的斗争中不致处于孤立地位。后来尽管“一边倒”也存在一定的副作用, 但就当时国际环境、美国对华态度、新中国国家性质而言, 仍然是最佳选择。

二、连类比物, 见微知著

历史是变化中的历史, 历史的教学经常要求学生透过变化, 发现历史表象背后深层次不变的本质和变的规律。常言道, 没有比较就没有鉴别, 对此, 图表比较教学法较强的可比性和说服力, 能使问题由复杂到简单、由抽象化为具体, 见微知著。教师课前设计的比较型图表, 要整齐、对称、均匀、清晰、明了, 选取几个空格填入相应的内容, 有意识地留出空白, 引导学生在历史教材中找出相应的内容对号入座、正确填充, 从被动的接受者转变成主动的思考者。基于此, 对第23课“新中国初期的外交”中的关键词“基本准则”“标志成熟”的解读和把握, 可用比较型图表来予以达成。

【探究二】为什么和平共处五项原则能成为国际外交的基本准则, 并标志着新中国外交政策的成熟?

思维拓展一:和平共处五项原则之所以能成为国际外交的基本准则, 是因为它具有包容性、开放性和开创性, 表明相同或不同性质的国家可以和平友好交往, 有利于建立公正、合理、平等的国际政治经济新秩序, 反对霸权主义、强权政治, 维护世界和平。

为了让学生更好地认识和平共处五项基本原则的国际意义, 笔者以表格图示形式, 将和平共处五项原则的内容与国际关系旧秩序的表现来个PK (见图2) 。通过一一对应比较, 让学生进一步认识和平共处五项原则符合联合国宪章和国际法。另外, 历史发展也证明, 和平共处五项原则经受住了岁月的检验, 为相同或不同社会制度的国家建立和发展关系提供了正确的指导原则, 已被国际社会所广泛接受, 表明它的提出既有利于亚洲和世界的和平与稳定, 也有利于世界健康和谐地发展。

思维拓展二:“和平共处五项原则的提出为什么标志着新中国外交政策的成熟”这一问题比较难回答, 教师可设计出一个对称性的表格 (见图3) , 留出几个空格让学生通过对比来填充, 并思考相关问题。

填空参考答案及思考: (1) 对应新时期的不结盟, 新中国初期我国与苏联在莫斯科签订的《中苏友好同盟互助条约》, 显然是“一边倒”的结盟外交关系; (2) 针对新中国初期阶级斗争与无产阶级革命意识较浓, 对应新时期意识形态渐趋淡薄, 取而代之的是注重国家利益至上; (3) 针对建国初期的阶级革命外交, 对应新时期为社会主义现代化建设的和平外交、合作外交; (4) 针对新时期全国工作重心转移到经济建设上来, 与此对应的新中国初期为巩固新生政权而重视国防安全建设; (5) 因为国家利益和意识形态不同, 新中国初期采取的外交是封闭半封闭的外交, 和平共处五项原则就是新中国外交政策的突围与新发展, 新时期我国则开展了以联合国为中心的多边外交和全方位外交。

见微知著:通过对新中国初期与新时期两个时期外交思想的比较, 让学生认识到新中国的外交理念在不断与时俱进, 发生了重大转变。这些转变的转折点就是和平共处五项原则的提出。这些外交理念中最先发生的也是最关键的转变, 表现为超越意识形态、社会制度, 意识到国家利益既是外交的立足点和出发点, 又是外交的归属和魂魄, 即注重国家利益至上, 将外交的首要目标调整为服务于新时期的国家现代化建设。所以, 和平共处五项原则的提出标志着新中国外交政策的成熟。

三、柳暗花明, 探赜索隐

图表教学设计要充分研读教材, 挖掘深意, 精心设疑, 并通过富于情趣的视图设计, 以图象与表格彼此交融渗透的形式, 激发学生灵感的火花和寻求问题解答的好奇心、迫切性和求知欲, 学生始终保持着高度的兴奋点, 在风云突变的历史事件中探赜索隐。因此, 教学人教版必修1第23课“新中国初期的外交”导言部分时, 可围绕周恩来所讲的近代中国“跪在地上办外交”与新中国初期“站着外交”取得辉煌成绩形成的鲜明对比, 让学生思考、探究“弱国无外交”果真是一条颠扑不破的真理吗?

【探究问题三】中国近代屈辱的外交似乎一再证明着一条颠扑不破的真理———“弱国无外交”。然而, 新中国初期, 国力依然弱小, 却走出了这一怪圈, 取得柳暗花明的辉煌成就, 试举例证明。请你结合本节课的学习, 说一说有哪些促进新中国实现这一重大转变的举措? (见图4, 提示国际环境、外交家的智慧、民族的凝聚力、政权性质等因素)

对比理解一:近代中国屈辱的外交

人教版高中历史必修1第23课“新中国初期的外交“的导言部分中有这样一段表述:在近代中国历史上, “外交”同“屈辱”总是联系在一起的。周恩来曾义愤填膺地说:中国的反动分子在外交上一贯是神经衰弱怕帝国主义的。清朝的西太后、北洋政府的袁世凯、国民党的蒋介石, 哪一个不是跪在地上办外交的呢?中国一百年来的外交史是一部屈辱的外交史。

对比理解二:新中国初期的外交成就

新中国的成立, 使中华民族获得独立自主, 站起来的中国人才真正开始以平等的身份登上历史舞台, 以超凡的智慧定大政方针 (独立自主的和平外交政策和三个外交政策“另起炉灶”“打扫干净屋子再请客”“一边倒”) 、破孤立封锁 (与苏联等17国建交) 、创外交准则 (和平共处五项原则) 、入世界舞台 (日内瓦会议) 、展大国雄姿 (万隆会议) , 终于迎来蓝天白云艳阳天。

探赜索隐:有人说, 外交是智者的游戏, 外交是和而不同的艺术, 外交更是一个国家实力强弱的晴雨表。新中国初期, 中国百废待新, 国力不强, 但外交依然取得辉煌的成就, 打破了“弱国无外交”的一贯定律。其促进新中国外交实现重大转变的原因有:新中国的外交是站着的外交, 政治上实现中华民族的真正独立, 维护了国家主权和领土完整;执政党中国共产党代表中华民族的利益, 以祖国和人民的利益为重;外交上坚持独立自主的和平外交政策;国家领导人毛泽东、周恩来等政治家展现出杰出的外交智慧。

《中国少年报》1版 篇4

教材分析

方志敏同志1923年入党，“两条半枪闹革命”。1935年1月24日，在北上抗日途中，由于叛徒的出卖，方志敏同志在皖浙赣交界的陇首村被捕，坚贞不屈，拒不投降。在敌人的监狱里，方志敏用敌人让他写“供词”的纸笔，在极端艰苦的条件下，写下了传世之作《清贫》和《可爱的中国》等，成为教育后代的生动教材。教学目标 知识与能力：

1．掌握本单元生字、新词，理解并能灵活运用。

2．抓住重点词语理解课文内容，引导学生体会作者热爱祖国的情感。过程与方法：

1．引导学生反复诵读，整体上体会和把握作者的思想感情，以情激情，受到启发和感染。

2．鼓励学生从各个方面交流自己的阅读感受。情感目标：

引导学生体会作者而爱祖国的炽热情感，激发学生的爱国情怀。教学重点

抓住重点词语理解课文内容，引导学生体会作者热爱祖国的情感。教学难点

引导学生反复诵读，整体上体会和把握作者的思想感情，以情激情，受到启发和感染。鼓励学生从各个方面交流自己的阅读感受。教学构想

教学开始时，可先让学生查阅资料，在课上交流，教师介绍时代背景和作者生平。在学生反复品读的基础上，整体把握作者的思想感情，从而以情激情，从中受到启发感染。教学准备

课件、搜集方志敏及旧中国的资料。教学时间：

2课时

第一课时

教学内容：

检查学生预习情况，初步感知课文内容。学习过程:

一、导入：

1.我们的祖国是一个有着五千年悠久历史的国家，近些年来，祖国的变化日新月异，作为炎黄子孙，我们无比骄傲和自豪。同学们，如果让你来形容自己的祖国，你会用怎样的词语来形容？

2.学生说。（如：亲爱的祖国、伟大的祖国、腾飞的祖国等）

3.人们常常把祖国比作母亲，你觉得这位母亲可爱吗？今天我们就一起走进课文《可爱的中国》。

二、初读感知：

1.通过课前的预习，你觉得哪些字词大家容易出错，想提醒大家注意？

蹂躏、刻不容缓、日新月异、肃清、瘟疫、愚昧等，注意读音，字形、词义。

2.词语解释：

蹂躏：践踏，比喻用暴力欺压、侮辱、侵害。

刻不容缓：片刻也不能拖延，形容形势紧迫。

辽远：很远，遥远。

日新月异：每天每月都有新的变化，形容进步发展很快。

3.指名分段朗读课文。

4.这篇课文是中国共产党早期领导人之一的方志敏在狱中，关于作者和当时的背景，你有哪些了解？（师适当补充）

方志敏，中国共产党早期领导人之一，无产阶级革命家。积极参加“五四”新文化运动和五四运动，1922年加入中国社会主义青年团，1924年加入中国党，参与创建江西的中国共产党、团组织。曾任江西省农民协会秘书长、主席，领导农民运动。参与创建赣东北革命根据地和中国工农红军第十军。1934年，率部北上抗日，被国民党军队逮捕入狱，1935年8月6日，英勇就义。在狱中，他受尽酷刑，写下了《可爱的中国》、《清贫》等文章。《可爱的中国》曾由鲁迅先生代为保存，解放后公开发表。

5.学生质疑（祖国为什么可爱？祖**亲为什么哭泣？……）带着问题阅读课文。

三、细读品悟：(一)讲读第1-3自然段：

1.指读第一自然段，说说从这一段中你感受到了什么？（感到作者激动的心情）2.再读，你是从哪感受到了？（感叹句、陈述句、反问句，标点符号给了你启示）你能通过朗读来表达吗？

3.刚才有同学提出这样一个问题“祖**亲为什么会哭泣？”你能找到答案吗？ 4.从母亲的哭诉中你感受到了什么？（母亲的伤心、我们的内疚）你是从哪些句子中感受到的？（重点指导接连4个“难道”开头的并列句式）这句话该怎样读才能表达出母亲的心情？谁来读？

5.面对母亲的哭诉，我们感到深深的内疚，能把这种感受读出来吗？怎样理解“我们不能怪母亲好哭……残暴的蹂躏。”

6.作为儿女，怎样才能解救自己的母亲呢？（刻不容缓，不是……而是）指读，从中感受到什么？（热爱祖国，远大的抱负）7.有感情的朗读1-3自然段。

（二）讲读第4自然段：

1.自由朗读，从这一段中你了解到了什么?

中国的历史：长城、运河，感受到中华民族伟大无比的创造力

中国的现状：江山破碎、国弊民穷、帝国主义侵略、汉奸卖国贼

中国的未来：………代替………前途光明；民族可以无愧色地立在人类面前；祖**亲也会美丽的装饰起来，与世界上各位母亲平等的携手。

2.再读这一段，你能体会出作者的心情吗？（对祖国明天的美好愿望，充满了自信）3.把你的理解通过朗读表现出来。

（三）讲读第5自然段：

1.齐读，从这一段中你读出了什么？

2.指名说，师点拨。（表达了无比的信心，强烈的爱国之情）3.全班有感情的齐读。

四、情感升华：

1.学习了课文，你有什么想说的？你的心情怎样？

2.这篇文章表达了作者怎样的思想感情？

3.作为炎黄子孙，我们能为祖**亲做些什么？

4.总结。作业设计

1.摘录课文中的佳词佳句。2.写写自己学完课文后最深的感受。板书设计

目前

屈辱

可爱的中国

深沉

执着

第二课时

教学内容：

深入学习课文内容，体会作者的思想感情。学习过程:

一、复习巩固，完成课后练习： 1.指名分段朗读课文。2.完成课后思考题：

1）“朋友”指的是谁？方志敏对朋友抒发了怎样的情怀？

2）课文是怎样描述中国“目前”景况和“将来”的景象的？ 3.小结。

二、日积月累：

1.课文中有许多语句特别震撼人心，找一找，试着背一背。

2.学生找出震撼自己的句子，交流。

3.尝试背诵。

三、听写本课生字。

四、拓展阅读《可爱的中国》一书。

五、练笔：

1.想象：在写《可爱的中国》时，狱中的方志敏会是怎样的心情？你能想象到吗？

2.学生发挥想象，交流。

3.指名学生说，共同评议。

4.把你想象到的方志敏的心理活动写下来。

六、总结。作业设计：

1.写摘录笔记。

2.背诵课文中震撼人心的句子。

3.完成小练笔。板书设计：

可爱的中国

方志敏

哭诉

《中国少年报》1版 篇5

最近，代理H D M I授权的机构HDMI Licensing, LLC最近公布了最新的HDMI 1.4版规格。HDMI 1.4提供多项最新功能，包括以太网络连接功能以及在HDMI缆线加入音频回传通道，以提供上传音频连接等新特色。

HDMI以太网络通道：HDMI 1.4在缆线中增加了数据通路，达成双向高速的传送，可用以太线100Mb/s的速度发送和接收数据，并使这些设备立即成为IP基础的设备。

音频回传通道：增加了一个音频通道，可减少处理与重放上传音频时所需的缆线。

HDMI 3D功能：1.4版为HDMI设备定义了常见的3D格式与分辨率，将家用3D系统的输入/输出部分加以标准化，规范的分辨率最高达到双通道1080p。

微型HDMI接头：微型HDMI接头是尺寸特别小的19脚位连接器，可支持便携式设备最高达1080p的分辨率，尺寸上比现行HDMI迷你连接器小了50%。

车用连接系统：是专为车内高清内容传输所设计的布线规格，可处理车内布线所面临的高温、振动、噪音等各种问题与环境因素。

此外，最新规格支持4倍于1080p的HD分辨率，新规格支持4k×2k分辨率，使得HDMI能够传输许多数字影院所采用的同等标准分辨率的内容。HDMI1.4扩展了对色彩空间的支持，包括：YCC601、Adobe RGB与AdobeYCC601。

《中国少年报》1版 篇6

2015—12—29发布2016—01—01实施

中国铁路BIM联盟

前言

根据铁路工程建设信息化总体方案的部署, 以及中国铁路总公司建设管理信息化要求, 在铁路BIM标准框架指导下, 在IFC4x1的基础上进行扩展, 制订了本标准。

本标准涵盖和涉及铁路线路、轨道、路基、桥梁、隧道、站场、路基排水、地质8个专业领域。

本标准由中国铁路BIM联盟负责解释。在使用本标准过程中如发现需要修改和补充之处, 请及时将意见反馈给中国铁路BIM联盟。

本标准主编单位及人员:

本标准参编单位及人员:

铁路工程信息模型数据存储标准 (1.0版)

1总则

1.1编制原则

本标准的编制遵循以下原则:

(1) 兼容性原则。本标准与building SMART组织已发布的IFC (Industry Foundation Classes) 标准保持最大限度的兼容。

(2) 可移植性原则。本标准仅规范铁路工程领域的基础数据模型。该数据模型中的元素可以被不同技术平台的不同编码方式使用。

(3) 抽象性原则。本标准仅定义在国内外广泛应用, 且被整个领域共同认知与接受的重要铁路工程元素, 以使本标准的固定模型最小化。

(4) 可扩展性原则。本标准可与具体的信息分类、编码、字典相结合, 对本标准定义的元素进行进一步“修饰”或“限定”, 而不扩大和改变元素的基本含义, 从而满足特定用户的信息存储与交换需求。

(5) 可选择性原则。本标准中定义的任何元素在信息存储与交换需求中都是可选的。

(6) 可重复性原则。本标准中定义的任何元素在数据交换与存储的应用中都是可重复的。

(7) 易用性原则。本标准提供标准作者之间、作者与软件开发人员之间描述标准的形式化文件与可读性文件, 从而不给相关人员增加过多的工作负担。

1.2编制范围

本标准目前涵盖和涉及铁路工程线路、轨道、路基、桥梁、隧道、站场、路基排水、地质专业领域。

1.3适用范围

本标准适用于铁路工程BIM实施标准制定、BIM软件研发和BIM应用研究。

1.4引用规范

本标准引用以下标准和规范:

GB/T 16656.1—2008工业自动化系统与集成产品数据表达与交换第1部分:概述与基本原理 (ISO 10303—1:1994) 。

GB/T 16656.11—2010工业自动化系统与集成产品数据表达与交换第11部分:描述方法:EXPRESS语言参考手册 (ISO 10303—11:2004) 。

GB/T 16656.21—2008工业自动化系统与集成产品数据表达与交换第21部分:实现方法:交换文件结构的纯正文编码 (ISO 10303—21:2002) 。

ISO 16739:2013工业基础类平台规范。

building SMART Industry Foundation Classes IFC4x1。

building SMARTIndustry Foundation Classes IFC4x1 Alignment Extension。

2术语和缩略语

2.1术语

下列术语适用于本标准:

2.2缩略语

下列缩略语适用于本标准。

3铁路工程信息模型基础数据体系结构

3.1铁路工程信息模型基础数据体系结构

铁路工程信息模型基础数据体系结构是在IFC体系结构的基础上, 根据铁路工程需要进行扩展, 如图3.1所示。在资源层 (Resource Layer) 的几何资源中增加了线路中心线的部分定义。在核心层 (Core Layer) 的产品扩展 (Product Extension) 中扩展了IFC Alignment类, 用于表示铁路线路中心线。在共享层 (Interop Layer) 中增加了铁路工程共享模式的定义, 包括公用类型、公用空间结构、公用零件和公用属性集。在专业领域层 (Domain Layer) , 暂时扩展了线路、轨道、路基、桥梁、隧道、站场6个专业领域。

3.2铁路工程空间结构组成

铁路工程空间结构组成如图3.2所示。铁路项目 (Ifc Project) 可包含一条或多条铁路线 (Ifc Railway) 和一个或多个铁路枢纽 (Ifc Railway Terminal) 。铁路线 (Ifc Railway) 可包含一条或多条线路中心线 (Ifc Alignment) , 一条或多条轨道 (Ifc Track) , 一个或多个路基 (Ifc Subgrade) 、桥梁 (Ifc Bridge) 、隧道 (Ifc Tunnel) 、车站 (Ifc Railway Station) 、建筑 (Ifc Building) 工点。铁路枢纽 (Ifc Railway Terminal) 亦可包含一系列铁路线 (Ifc Railway) 和铁路车站 (Ifc Railway Station) 。

4铁路工程共享模式

4.1公用类型 (岩土零件类型)

4.2公用空间结构单元

4.2.1土木工程结构单元 (Ifc Civil Structure Element)

4.2.2铁路工程空间结构单元 (Ifc Railway Structure Element)

4.2.3铁路线 (Ifc Railway)

铁路线 (Ifc Railway) 用于定义一条铁路线路, 一般独立命名、非并行、工程内容需要单独计列的铁路线路宜单独定义为一个Ifc Railway对象。铁路线 (Ifc Railway) 对象可包含一条 (单线铁路) 、两条 (双线铁路) 或多条线路中心线;Ifc Railway对象可包含多个轨道 (Ifc Track) 、路基 (Ifc Subgrade) 、桥梁 (Ifc Bridge) 、隧道 (Ifc Tunnel) 、车站 (Ifc Railway Station) 、建筑 (Ifc Building) 等。Ifc Railway空间分解见表4.1;Ifc Railway空间包含实体见表4.2;Ifc Railway属性集见表4.3。

4.3公用零件

公用零件定义包括土木工程零件 (Ifc Civil Element Component) 、铁路零件 (Ifc Railway Element Component) 和岩土零件 (Ifc Geo Element Component) 。土木工程零件 (Ifc Civil Element Component) 继承自IFC中描述零件级概念的虚实体Ifc Element Component, 铁路零件 (Ifc Railway Element Component) 继承自土木工程零件 (Ifc Civil Element Component) , 岩土零件 (Ifc Geo Element Component) 继承自土木工程零件 (Ifc Civil Element Component) , 如图4.2所示。

4.3.1土木工程零件 (Ifc Civil Element Component)

4.3.2铁路零件 (Ifc Railway Element Component)

4.3.3岩土零件 (Ifc Geo Element Component)

岩土零件 (Ifc Geo Element Component) 定义了锚杆、钢架单元、土工织物、土钉等与岩土工程相关的零件。岩土零件的详细类型由Ifc Geo Element Component Type Enum枚举类型定义。Ifc Geo Element Component属性集见表4.4。

4.4公用属性集

5线路领域模式

building SMART于2015年发布IFC4x1 Alignment Extension标准, 本标准编制时尽可能保持与building SMART已发布标准的一致性, 以IFC4x1 Alignment Extension中的线路中心线为基础编制, 增加和修改的内容主要为里程系统和二维缓和曲线。

原IFC4x1 Alignment Extension标准定位方式采用ISO19148中的线性参考方法, 为了更好的适应中国铁路工程习惯, 本标准增加了里程系统的定义。

原IFC4x1 Alignment Extension标准定义了回旋线 (Ifc Clothoidal Arc Segment2D) 作为缓和曲线, 为了使Ifc Alignment能适应不同的缓和曲线类型, 本标准修改为缓和曲线类 (Ifc Transition Curve2D) 。

5.1模式定义

线路模式定义的全部信息模型见表5.1。

线路中心线 (Ifc Alignment) 定义了一个主要用于道路、铁路等线路工程组成元素定位的参考系统。由线路平面 (Ifc Alignment2DHorizontal) 、线路纵段面 (Ifc Alignment2DVertical) 和里程系统 (Ifc Chainage System) 组成, 线路空间曲线由线路平面和线路纵断面耦合而成。

线路平面 (Ifc Alignment2D Horizontal) 用于定义线路中心线在X/Y平面上的投影。线路平面 (Ifc Alignment2DHorizontal) 由一组有序、首尾相连的线路平面线段 (Ifc Alignment2DHorizontal Segment) 组成, 每个线路平面线段拥有一个二维曲线段 (Ifc Curve Segment2D) 对象, 二维曲线段对象分为二维直线段 (Ifc Line Segment2D) 、二维圆弧段 (Ifc Circular Arc Segment2D) 、二维缓和曲线 (Ifc Transition Curve2D) 三种。相邻线路平面线段间默认为切向连续, 也可为点连续 (非切向连续) 。

线路纵断面 (IfcAlignment2DVertical) 为沿线路平面展开的高程曲线。线路纵断面由一组有序、首尾相连的线路纵断面线段 (Ifc Alignment2DVertical Segment) 组成, 线路纵断面线段分为线路纵断面直线段 (Ifc Alignment2DVer Seg Line) 、线路纵断面圆曲线段 (Ifc Alignment2DVer Seg Circular Arc) 和线路纵断面抛物线段 (Ifc Alignment2DVer Seg Parabolic Arc) 三种。相邻线路纵断面线段间默认为切向连续, 也可为点连续 (非切向连续) 。

里程系统 (Ifc Chainage System) 由一组有序、首尾相接的里程段 (Ifc Chainage System Segment) 组成。

线路模式中各类的关系如图5.1所示。

5.2类型定义

5.2.1线路中心线线性参考类型 (Ifc Alignment Type Enum)

线路中心线的线性参考类型定义参考本线路中心线进行定位时应使用的参考方法。

5.2.2缓和曲线类型 (Ifc Transition Curve Type Enum)

5.3实体定义

5.3.1线路中心线 (Ifc Alignment)

5.3.1.1实体定义

线路中心线 (IfcAlignment) 定义了一个主要用于道路、铁路等线路工程组成元素定位的参考系统, 是IfcPositioning Element的子类。线路中心线由线路平面 (IfcAlignment2DHorizontal) 、线路纵段面 (IfcAlignment2DVertical) 和里程系统 (Ifc Chainage System) 组成。线路空间曲线一般由线路平面和线路纵断面耦合而成。线路平面在X/Y平面内定义, 相应的线路纵断面为沿线路平面的Z方向高程曲线。线路平面可以与多个线路纵断面耦合成不同的线路中心线。

根据实际应用需求, 线路中心线表达形式有以下五种类型:

由平面、纵断面、3D空间曲线 (几何表达) 组成的完整线路中线;

由线路平面、线路纵断面两部分组成;

仅含线路平面;

用简单的多段直线定义的平面 (几何表达) ;

只有3D空间曲线 (几何表达) 。

可以使用Ifc Group类将多条线路中线聚合成一个线路中心线系统。

5.3.1.2属性定义

线路中心线属性见表5.2

5.3.1.3 EXPRESS描述

5.3.2线路平面 (Ifc Alignment2DHorizontal)

5.3.2.1实体定义

线路平面是线路中心线在平面直角坐标系X/Y平面上的投影。线路平面 (Ifc Alignment2DHorizontal) 由一组有序、首尾相连的线路平面线段 (Ifc Alignment2DHorizontal Segment) 组成, 每个线路平面线段拥有一个二维曲线段 (Ifc Curve Segment2D) , 默认情况下相邻线路平面线段间是切向连续的, 也可为点连续 (非切连续) 。

5.3.2.2属性定义

线路平面属性见表5.3。

5.3.2.3 EXPRESS描述

5.3.3线路纵断面 (Ifc Alignment2DVertical)

5.3.3.1实体定义

线路纵断面 (Ifc Alignment2DVertical) 为沿线路平面展开的高程曲线。线路纵断面由一组有序、首尾相连的线路纵断面线段 (Ifc Alignment2DVertical Segment) 组成, 相邻线路纵断面线段间默认为切向连续, 也可为点连续 (非切向连续) 。

5.3.3.2属性定义

线路纵断面属性见表5.4。

5.3.3.3 EXPRESS描述

5.3.4线路二维线段 (Ifc Alignment2DSegment)

5.3.4.1实体定义

5.3.4.2属性定义

线路二维线段属性见表5.5。

5.3.4.3 EXPRESS描述

5.3.5线路平面线段 (Ifc Alignment2DHorizontal Segment)

5.3.5.1实体定义

线路平面由一组线路平面线段组成。线路平面线段是线路二维线段的子类, 位于X/Y平面空间。每个线路平面线段包含一个二维曲线段 (Ifc Curve Segment2D) , 用于自身的几何表达。

5.3.5.2属性定义

线路平面线段属性见表5.6。

5.3.5.3 EXPRESS描述

5.3.6线路纵断面线段 (Ifc Alignment2DVertical Segment)

5.3.6.1实体定义

5.3.6.2属性定义

线路纵断面线段属性见表5.7。

5.3.6.3 EXPRESS描述

5.3.7二维曲线段 (Ifc Curve Segment2D)

5.3.7.1实体定义

二维曲线段是一个抽象类, 作为二维圆弧段、二维缓和曲线、二维直线段的父类, 定义了通用几何属性。

5.3.7.2属性定义

二维曲线段属性见表5.8。

5.3.7.3 EXPRESS描述

5.3.8二维直线段 (Ifc Line Segment2D)

5.3.8.1实体定义

二维直线段定义一条有界的二维直线线段, 是Ifc Curve Segment2D类的子类。

5.3.8.2属性定义

属性均由Ifc Curve Segment2D继承而来, 没有特有属性。

5.3.8.3 EXPRESS描述

5.3.9二维圆弧段 (Ifc Circular Arc Segment2D)

5.3.9.1实体定义

二维圆弧段定义一条二维圆弧线段, 是Ifc Curve Segment2D的子类。

5.3.9.2属性定义

二维圆弧段属性见表5.9。

5.3.9.3 EXPRESS描述

5.3.10二维缓和曲线 (Ifc Transition Curve2D)

5.3.10.1实体定义

二维缓和曲线定义两个二维曲线段间的曲率过渡曲线, 是二维曲线段的子类。

5.3.10.2属性定义

二维缓和曲线属性见表5.10。

5.3.10.3 EXPRESS描述

5.3.11线路纵断面直线段 (Ifc Alignment2DVer Seg Line)

5.3.11.1实体定义

线路纵断面直线段定义线路纵断面上的直线坡段。

5.3.11.2属性定义

属性由Ifc Alignment2DVertical Segment继承而来, 没有特有属性。

5.3.11.3 EXPRESS描述

5.3.12线路纵断面圆曲线段 (Ifc Alignment2DVer Seg Circular Arc)

5.3.12.1实体定义

线路纵断面圆曲线段定义线路纵断面上的圆曲线型竖曲线, 是线路纵断面线段 (Ifc Alignment2DVertical Segment) 的子类。

5.3.12.2属性定义

线路纵断面圆曲线段属性见表5.11。

5.3.12.3 EXPRESS描述

5.3.13线路纵断面抛物线段 (Ifc Alignment2Dver Seg Parabolic Arc)

5.3.13.1实体定义

线路纵断面抛物线段定义线路纵断面上的抛物线型竖曲线, 是线路纵断面线段 (Ifc Alignment2DVertical Segment) 的子类。

5.3.13.2属性定义

线路纵断面抛物线段属性见表5.12。

5.3.13.3 EXPRESS描述

5.3.14里程系统 (Ifc Chainage System)

building SMART联盟发布的Ifc Alignment标准推荐采用ISO19148线性参考中绝对的方法进行定位。线性参考由参考线性元素 (Linear Element) 、参考方法 (Linear Refrencing Method) 和距离表达式 (Distance Expression) 三元素构成。其中, 参考方法分为绝对、相对和内插法。绝对的参考方法给定沿线路中心线距其起点的线路平面长度来定位, 是最简单的一种线性参考方法。

在国内, 由于多段落同步勘测定线、线路方案变化等原因, 同一条线路会出现多处里程不连续情况, 即断链。通过设置断链保证线路方案未变化区段里程值不变。采用绝对的线性参考方法, 在线路方案局部修改后, 同一物理位置线性参考的距离表达式会发生变化, 不利于工程参与各方沟通, 且无法与原有工程数据保持一致。为解决上述问题, 本标准引入里程系统, 使用线路中心线进行定位时应选择CHAINAGESYSTEM方法。

5.3.14.1实体定义

里程系统 (Ifc Chainage System) 由一组首尾相接的里程段 (Ifc Chainage System Segment) 组成, 每个里程段内里程连续, 相接处在不同里程段内里程值可以不同, 如图5.2所示。

5.3.14.2属性定义

里程系统属性见表5.13。

5.3.14.3 EXPRESS描述

5.3.15里程段 (Ifc Chainage System Segment)

5.3.15.1实体定义

里程段定义里程系统 (Ifc Chainage System) 中一段连续的里程段落。里程段范围内里程连续, 定义如下属性:

5.3.15.2属性定义

里程段属性见表5.14。

5.3.15.3 EXPRESS描述

5.4属性集

6地形领域模式

暂缺。

7地质领域模式

自土木构件 (Ifc Civil Element) 派生新的岩土体 (Ifc Rock Soil Mass) 类, 用于表达工程地质中的岩体和土体。岩土体的类型使用动态扩展的方法引用《铁路工程信息模型分类和编码标准》中“表60-地理信息”中的相关条目进行定义。

8路基领域模式

8.1模式定义

铁路路基BIM数据模型架构由空间结构单元 (Ifc Spatial Structure Element) 、组合件 (Ifc Element Assembly) 、构件 (Ifc Element) 组成。

路基空间结构单元 (Ifc Subgrade) 主要包括:路基本体 (Ifc Subgrade Structure Part Element) 、边坡防护 (Ifc Sub grade Slope Protection Element) 、支挡结构 (Ifc Subgrade Retaining Structure Element) 、地基处理 (Ifc Subgrade Subs oil Treatment Element) 、过渡段 (Ifc Subgrade Transition Section Structure Element) 。

路基组合件主要包括:路基支挡结构段 (Ifc Subgrade Retaining Structure Section Assembly) 、地基加固桩 (Ifc Sub grade Subsoil Reinforcement Pile Assembly) 。

路基构件 (Ifc Subgrade Element) 主要包括:路基支挡结构单元 (Ifc Subgrade Retaining Element) 、路基填筑体 (Ifc Subgrade Filling Works) 、边坡防护构件单元 (Ifc Subgrade Slope Protection Section Element) 、地基加固桩构件单元 (Ifc Subgrade Subsoil Reinforcement Pile Element) 、原地基加固 (Ifc Original Subgrade Subsoil Reinforcement) 、过渡段构件单元 (Ifc Subgrade Transition Section Element) 。

路基空间结构单元、组合件、构件间的关系如图8.1所示。

8.1.1路基空间结构单元

IFC4中定义了土木空间结构单元 (Ifc Civil Structure Element) , 本标准在Ifc Civil Structure Element下派生出路基结构 (Ifc Subgrade Structure Element) 作为路基工程中所有空间结构单元模型的父类。并进一步自Ifc Subgrade Structure Element下派生出路基 (Ifc Subgrade) 、路基本体 (Ifc Subgrade Structure Part Element) 、边坡防护 (Ifc Subgrade Slope Protection Element) 、支挡结构 (Ifc Subgrade Retaining Structure Element) 、地基处理 (Ifc Sub grade Subsoil Treatment Element) 、过渡段 (Ifc Subgrade Transition Section Structure Element) 。路基空间结构单元间的继承关系如图8.2所示。

路基结构 (Ifc Subgrade Structure Element) :是所有路基工程空间结构单元的父类。路基横断面及相关结构如图8.3所示。

路基 (Ifc Subgrade) :用于定义一段路基, 亦可称为一个路基工点。路基 (Ifc Subgrade) 从空间结构概念上进一步分解为路基本体 (Ifc Subgrade Structu re Part Element) 、边坡防护 (Ifc Subgra de Slope Protection Element) 、地基处理 (Ifc Subgrade Subsoil Treatment Eleme nt) 、支挡结构 (Ifc Subgrade Retaining St ructure Element) 、过渡段 (Ifc Subgrade Transition Section Structure Element) 。路基 (Ifc Subgrade) 通过预定义类型 (Pre Defined Type) 属性从填挖类型上将路基进一步细分为路堤 (EMBANKMENT) 、路堑 (CUTTING) 、半填半挖型路基 (CUTANDFILLSUBGRADE) 。路基 (Ifc Subgrade) 通过功能类型 (Function Type) 属性, 从路基功能的角度出发, 将路基进一步细分为铁路路基 (RAILWAYSUBGRADE) 、公路路基 (HIGHWAYSUBGRADE) 、道路路基 (ROADSUBGRADE) 。

路基本体 (Ifc Subgrade Structure Part Element) :用于定义路基主体部分, 路基本体由一个或多个路基填筑体构件 (Ifc Subgrade Filling Works) 组成。一个路基 (Ifc Subgrade) 中可有一个或多个路基本体 (Ifc Subgrade Structure Part Element) 。

边坡防护 (Ifc Subgrade Slope Protection Element) :用于分块组织路基坡面防护工程措施, 一个路基 (Ifc Subgrade) 中可有一个或多个边坡防护 (Ifc Subgrade Slope Protection Element) , 一般来说可以将路基两侧的边坡防护措施定义为两个边坡防护 (Ifc Subgrade Slope Protection Element) 对象。边坡防护由一个或多个边坡防护构件单元 (Ifc Subgrade Slope Protection Section Element) 组成。

地基处理 (Ifc Subgrade Subsoil Treatment Element) :用于分块组织路基地基处理工程措施。一个路基 (Ifc Subgrade) 对象中一般有一个地基处理 (Ifc Subgrade Subsoil Treatment Element) 对象。地基处理对象由一个或多个地基加固桩组合件 (Ifc Subgrade Subsoil Rei nforcement Pile Assembly) 或原地基加固构件 (Ifc Original Subgrade Subsoil Reinforcement) 组成。

支挡结构 (Ifc Subgrade Retaining Structure Element) :用于定义路基工程中挡土墙等支挡结构物, 如重力式挡土墙、衡重式挡土墙、悬壁式挡土墙等。一个支挡结构 (Ifc Subgrade Retaining Structure Element) 对象由一个或多个支挡结构段组合件 (Ifc Subgrade Retaining Structure Se ction Assembly) 组成。在图8.4 (a) 中, 两条相邻伸缩缝之间的部分为一个加筋土挡土墙墙段, 若干个墙段组合称之为加筋土挡土墙;在图8.4 (b) 中, 标号 (1) 和 (2) 部分为挡土墙构件中的锚固桩和挡土板, 标号 (1) 和 (2) 组合称为桩板式挡土墙墙段组合件, 若干个桩板式挡土墙段组成桩板式挡土墙。

过渡段 (Ifc Subgrade Transition Section Structure Element) :用于定义路基与结构物等衔接时需要特殊处理的地段, 由过渡段构件单元组成。图8.5中“级配碎石掺3%水泥”部分即为过渡锥体, 过渡锥体在纵断面上所经过的区段, 即图8.5中长度为L的路基纵向区段为路基过渡段。

8.1.2路基构件

路基构件 (Ifc Subgrade Element) :是所有路基构件的父类。路基构件Express-G如图8.6所示。

路基填筑体 (Ifc Subgrade Filling Works) :路基填方的组成部分, 包括基床表层 (TOPLAYERSUBBED) 、基床底层 (BOTTOMLAYERSUBBED) 、基床以下 (BELOWSUBBED) 以及基底换填 (REPSUBBASE) 。

边坡防护构件单元 (Ifc Subgrade Slope Protection Section Element) :边坡防护基本单元, 一段路基的边坡防护一般由多个边坡防护构件单元构成。边坡防护构件单元分为:拱形骨架 (ARCHEDFRAMEWORK) 、孔窗式护墙 (HOLETYPEPROWALL) 、浆砌片石 (MORTARRUBBLE) 、锚杆框架梁 (ANCHOREDFRAMEBEAM) 、方格形骨架 (GRIDFRAME) 、菱形骨架 (DIOMONDFRAME) 、人字形骨架 (HUMANSHAPEDFRAME) 、空心砖护坡 (HOLLOWBRICK) 、混凝土板实体护坡 (SOLIDSLOPEPROTECTION) 等类型。

地基加固桩构件单元 (Ifc Subgrade Subsoil Reinforcement Pile Element) :为改善支承建筑物的土或岩石组成的地基的承载能力而设置的桩基础单元, 主要包含桩身 (PILEBODY) 和桩帽 (PILECAP) 。

原地基加固 (Ifc Original Subgrade Subsoil Reinforcement) :采用夯实、压实、注浆等方法改善地基承载力的工程措施, 包括压实地基 (COMPACTION) 、夯实地基 (RAMMED) 、注浆加固 (GROUTING) 、袋装砂井 (SANDWICK) 、塑料排水板 (SHEETDRAIN) 等。

8.1.3路基组合件

路基组合件 (Ifc Subgrade Element Assembly) :是所有路基组合件的父类。路基组合件Express-G如图8.7所示。

路基支挡结构段 (Ifc Subgrade Retaining Structure Section Assembly) :由路基支挡结构单元构件组成, 通常是以伸缩缝为分界线的挡墙段落。

地基加固桩 (Ifc Subgrade Subsoil Reinforcement Pile Assembly) :由地基加固桩构件单元组成的单根桩。

8.2类型定义

8.2.1路基形式类型 (Ifc Subgrade Structure Type Enum)

8.2.2路基功能类型 (Ifc Subgrade Function Type Enum)

8.2.3路基本体类型 (Ifc Subgrade Structure Part Type Enum)

8.2.4边坡防护类型 (Ifc Subgrade Slope Protection Type Enum)

8.2.5支挡结构类型 (Ifc Subgrade Retaining Structure Type Enum)

8.2.6地基处理类型 (Ifc Subgrade Subsoil Treatment Type Enum)

8.2.7过渡段类型 (Ifc Subgrade Transition Section Structure Type Enum)

8.2.8路基支挡结构单元类型 (Ifc Subgrade Retaining Element Type Enum)

8.2.9路基填筑体类型 (Ifc Subgrade Filling Works Type Enum)

8.2.10边坡防护构件单元类型 (Ifc Subgrade Slope Protection Section Element Type Enum)

8.2.11地基加固桩构件单元类型 (Ifc Subgrade Subsoil Reinforcement Pile Element Type Enum)

8.2.12原地基加固类型 (Ifc Subgrade Original Subgrade Subsoil Reinforcement Type Enum)

8.2.13过渡段构件单元类型 (Ifc Subgrade Transition Section Element Type Enum)

8.2.14路基支挡结构段类型 (Ifc Subgrade Retaining Structure Section Assembly Type Enum)

8.2.15地基加固桩类型 (Ifc Subgrade Subsoil Reinforcement Pile Assembly Type Enum)

8.3实体定义

8.3.1路基结构 (Ifc Subgrade Structure Element)

8.3.2路基 (Ifc Subgrade)

Ifc Subgrade是指具有一定功能、有明确起终点的一段路基。Ifc Subgrade空间组成见表8.1;Ifc Subgrade空间分解见表8.2。

8.3.3路基本体 (Ifc Subgrade Structure Part Element)

路基本体 (Ifc Subgrade Structure Part Element) 用于定义路基主体部分, 路基本体由一个或多个路基填筑体构件 (Ifc Subgrade Filling Works) 组成。一个路基 (Ifc Subgrade) 中可有一个或多个路基本体 (Ifc Subgrade Structure Part Element) 。Ifc Subgrade Structure Part Element属性集见表8.3;Ifc Subgrade Structure Part Element空间组成见表8.4;Ifc Subgrade Structure Part Element空间包含实体见表8.5。

8.3.4边坡防护 (Ifc Subgrade Slope Protection Element)

边坡防护 (Ifc Subgrade Slope Protection Element) 模型用于分块组织路基坡面防护工程措施, 一个路基 (Ifc Subgrade) 中可有一个或多个边坡防护 (Ifc Subgrade Slope Protection Element) , 一般来说可以将路基两侧的边坡防护措施定义为两个边坡防护 (Ifc Subgrade Slope Protection Element) 对象。边坡防护由一个或多个边坡防护构件单元 (Ifc Subgrade Slope Protection Section Element) 组成。Ifc Subgrade Slope Protection Element属性集见表8.6;Ifc Subgra de Slope Protection Element空间组成见表8.7;Ifc Subgrade Slope Protection Element空间包含实体见表8.8。

8.3.5支挡结构 (Ifc Subgrade Retaining Structure Element)

支挡结构 (Ifc Subgrade Retaining Structure Element) 用于定义路基工程中挡土墙等支挡结构物, 如重力式挡土墙、衡重式挡土墙、悬壁式挡土墙等。一个支挡结构 (Ifc Subgrade Retaining Structure Element) 对象由一个或多个支挡结构段组合件 (Ifc Subgrade Retaining Structure Section Assembly) 组成。Ifc Subgrade Retaining Structure Element属性集见表8.9;Ifc Subgrade Retaining Structure Element空间组成见表8.10;Ifc Subgrade Retaining Structure Element空间包含实体见表8.11。

Pre Defined Type:预定义类型。具体可分为重力式挡土墙、衡重式挡土墙、悬壁式挡土墙、扶壁式挡土墙、钢筋混凝土桩板式挡土墙、锚杆挡土墙、加筋土挡土墙、预应力锚索加固、桩基托梁挡土墙、坞式挡土墙、短卸荷板式挡土墙、风沙地区挡风墙、土钉墙、锚定板挡土墙等。

8.3.6地基处理 (Ifc Subgrade Subsoil Treatment Element)

8.3.7过渡段 (Ifc Subgrade Transition Section Structure Element)

8.3.8路基构件 (Ifc Subgrade Element)

8.3.9路基支挡结构单元 (Ifc Subgrade Retaining Element)

Ifc Subgrade Retaining Element定义为组成支挡结构的基本单元, 若干路基支挡结构单元可组成路基支档结构段组合件。Ifc Subgrade Retaining Element属性集见表8.18;Ifc Subgrade Retaining Element被组合件包含见表8.19。

8.3.10路基填筑体 (Ifc Subgrade Filling Works)

Ifc Subgrade Filling Works定义为路基填方的组成部分, 可组成路基本体空间结构单元。Ifc Subgrade Filling Works属性集见表8.20;Ifc Subgrade Filling Works被空间包含见表8.21。

8.3.11边坡防护构件单元 (Ifc Subgrade Slope Protection Section Element)

Ifc Subgrade Slope Protection Section Element定义为边坡防护基本单元, 可组成边坡防护空间结构单元。Ifc Subgrade Slope Protection Section Element属性集见表8.22;Ifc Subgrade Slope Protection Section Element被空间包含见表8.23。

8.3.12地基加固桩构件单元 (Ifc Subgrade Subsoil Reinforcement Pile Element)

Ifc Subgrade Subsoil Reinforcement Pile Element是指为改善支承建筑物的土或岩石组成的地基的承载能力而设置的桩基础, 可组成地基加固桩组合件。Ifc Subgrade Subsoil Reinforcement Pile Element属性集见表8.24;Ifc Subgrade Subs oil Reinforcement Pile Element被组合件包含见表8.25。

8.3.13原地基加固 (Ifc Original Subgrade Subsoil Reinforcement)

Ifc Original Subgrade Subsoil Reinforcement定义为采用夯实、压实、注浆等方法改善地基承载力的工程措施, 可组成地基处理空间结构单元。Ifc Original Subgrade Subsoil Reinforcement属性集见表8.26;Ifc Original Subgrade Subsoil Rein forcemen被空间包含见表8.27。

8.3.14过渡段构件单元 (Ifc Subgrade Transition Section Element)

Ifc Subgrade Transition Section Element定义为过渡段基本单元, 可组成过渡段空间结构单元。Ifc Subgrade Transition Section Element属性集见表8.28;Ifc Subgrade Transition Section Element被空间包含见表8.29。

8.3.15路基组合件 (Ifc Subgrade Element Assembly)

8.3.16路基支挡结构段 (Ifc Subgrade Retaining Structure Section Assembly)

Ifc Subgrade Retaining Structure Section Assembly定义为由路基支挡结构单元构件组成, 若干路基支档结构段组合件组成支挡结构空间结构单元。Ifc Subgrade Retaining Structure Section Assembly被空间包含见表8.30;Ifc Subgrade Retain ing Structure Section Assembly实体组成见表8.31。

8.3.17地基加固桩 (Ifc Subgrade Subsoil Reinforcement Pile Assembly)

Ifc Subgrade Subsoil Reinforcement Pile Assembly定义为由地基加固桩构件单元组成, 可组成地基处理空间结构单元。Ifc Subgrade Subsoil Reinforcement Pile Assembly被空间包含见表8.32;Ifc Subgrade Subsoil Reinforcement Pile Asse mbly实体组成见表8.33。

8.4属性集定义

8.4.6 Pset_ANCBOLTRETWALL

9桥梁领域模式

9.1模式定义

本标准定义的信息模型基础数据领域包括梁桥、拱桥、刚构桥、斜拉桥、悬索桥、框架桥、涵洞及其主要组成部分。

桥梁信息模型基础数据架构由空间结构单元 (Ifc Spatial Structure Element) 、组合件 (Ifc Element Assembly) 、构件 (Ifc Element) 组成。

桥梁空间结构单元 (Ifc Bridge Structure Element) 包括:桥梁 (Ifc Bridge) 、桥梁结构组成 (Ifc Bridge Part) 。

桥梁组合件 (Ifc Bridge Element Assembly) 包括:桁架 (Ifc Bridge Truss) 、节点 (Ifc Bridge Joint) 、防落梁装置 (Ifc Beam Falling Prevention Device) 、横撑 (Ifc Cross Brace) 。

桥梁构件 (Ifc Bridge Element) 包括:桥梁杆件 (Ifc Bridge Member) 、加劲肋 (Ifc Stiffening Rib) 、桥梁板件 (Ifc Bridge Slab) 、梁段 (Ifc Bridge Girder Segment) 、锯齿块 (Ifc Bridge Gear Blocks) 、支承垫石 (Ifc Bridge Bedstone) 、桥墩节段 (Ifc Bridge Pier Segment) 、桥台节段 (Ifc Bridge Abutment Segment) 、索塔段 (Ifc Bridge Pylon) 、拱肋段 (Ifc Bridge Archrib) 、拱脚 (Ifc Bridge Archfoot) 、拱上立柱 (Ifc Bridge Stand Column) 、吊杆 (Ifc Bridge Suspender) 、斜拉索 (Ifc Bridge Cable) 、主缆 (Ifc Bridge Suspended Tendon) 、支座 (Ifc Bridge Bearing) 、伸缩装置 (Ifc Bridge Expansion Instal ation) 、防护墙 (Ifc Bridge Protecting Wal) 、框构节段 (Ifc Bridge Frame Segment) 、翼墙 (Ifc Bridge Wing Wall) 、涵洞节段 (Ifc Bridge Culvert Segment) 、帽石 (Ifc Bridge Hat Stone) 、盖梁 (Ifc Bridge Coping) 、预埋件基础 (Ifc Bridge Embedded Parts Foundation) 、避车台 (Ifc Bridge Refuge Platform) 。

桥梁空间结构单元、组合件、构件间的关系如图9.1所示。

9.1.1桥梁空间结构单元

首先在Ifc Civil Structure Element下派生出桥梁空间结构单元 (Ifc Bridge Structure Element) 作为桥梁工程中所有空间结构单元模型的父类。并进一步自Ifc Bridge Structure Element下派生出桥梁 (Ifc Bridge) 、桥梁结构组成 (Ifc Bridge Part) 。桥梁空间结构单元间的继承关系如图9.2所示。

桥梁结构 (Ifc Bridge Structure Element) :继承自土木结构 (Ifc Civil Structure Element) , 是所有桥梁空间结构单元的父类。

桥梁 (Ifc Bridge) :定义一座桥梁。Ifc Bridge定义的一座桥可以是一座单一结构桥梁, 也可以是一座由多个单一结构桥梁及桥梁结构组成组合成的复合桥梁。

单一结构桥梁一般由主梁、桥墩、基础、桥台等桥梁结构组成 (Ifc Bridge Part) , 和伸缩装置、支座等桥梁构件共同组成。

复合桥梁由一座或多座单一结构桥梁 (IfcBridge) , 和主梁、桥墩、基础、桥台等桥梁结构组成 (Ifc Bridge Part) , 及伸缩装置、支座等桥梁构件共同组成。

当Ifc Bridge是一座单一结构桥梁时, 其从Ifc Spatial Structure Element父类继承的Composition Type属性应取值为ELEMENT。当Ifc Bridge是一座复合桥梁时, 其从Ifc Spatial Structure Element父类继承的Composition Type属性应取值为COMPLEX。如图9.3所示。

Ifc Bridge通过预定义类型属性进一步细分为梁桥 (GIRDERBRIDGE) 、拱桥 (ARCHBRIDGE) 、刚构桥 (RIGIDFRAMEBRIDGE) 、斜拉桥 (CABLESTAYEDBRIDGE) 、悬索桥 (SUSPENSIONBRIDGE) 、框构桥 (FRAME BRIDGE) 以及涵洞 (CULVERT) 。

桥梁结构组成 (Ifc Bridge Part) :指从空间结构概念上组成Ifc Bridge的各部位。Ifc Bridge Part通过预定义类型属性进一步细分为梁 (GIRD) 、桥台 (ABUTMENT) 、桥墩 (PIRE) 、桥塔 (PYLONS) 、斜拉索系统 (CABLES) 、拱 (ARCH) 、吊杆系统 (SUSPENDERS) 、基础 (FOUNDATION) 、主缆系统 (SUSPENDEDTENDONS) 、桥面系 (BRIDGEFLOORSYSTEM) 。如图9.4所示。

9.1.2桥梁构件

在Ifc Civil Element下派生出桥梁构件 (Ifc Bridge Element) 作为桥梁工程中所有构件的父类。自Ifc Bridge Element下派生出桥梁杆件 (Ifc Bridge Member) 、加劲肋 (Ifc Stiffening Rib) 、桥梁板件 (Ifc Bridge Slab) 、梁段 (Ifc Bridge Girder Segment) 、锯齿块 (Ifc Bridge Gear Blocks) 、支承垫石 (Ifc Bridge Bedstone) 、桥墩节段 (Ifc Bridge Pier Segment) 、桥台节段 (Ifc Bridge Abutment Segment) 、索塔段 (Ifc Bridge Pylon) 、拱肋段 (Ifc Bridge Archrib) 、拱脚 (Ifc Bridge Archfoot) 、拱上立柱 (Ifc Bridge Stand Column) 、吊杆 (Ifc Bridge Suspender) 、斜拉索 (Ifc Bridge Cable) 、主缆 (Ifc Bridge Suspended Tendon) 、支座 (Ifc Bridge Bearing) 、伸缩装置 (Ifc Bridge Expansion Instal ation) 、防护墙 (Ifc Bridge Protecting Wal) 、框构节段 (Ifc Bridge Frame Segment) 、翼墙 (Ifc Bridge Wing Wal) 、涵洞节段 (Ifc Bridge Culvert Segment) 、帽石 (Ifc Bridge Hat Stone) 、盖梁 (Ifc Bridge Coping) 、预埋件基础 (Ifc Bridge Embedded Parts Foundation) 、避车台 (Ifc Bridge Refuge Platform) 。

桥梁构件间的继承关系如图9.5所示。

桥梁构件 (Ifc Bridge Element) :继承自土木工程构件 (Ifc Civil Element) , 是所有桥梁构件的父类。

桥梁杆件 (Ifc Bridge Member) :指组成桁架的杆件、纵梁、横梁等。考虑到桥梁杆件一般为主要受力构件, 构造比较复杂, 因此本标准未直接引用原IFC4中定义的Ifc Member。

加劲肋 (Ifc Stiffening Rib) :指U肋、板肋等加劲构造。

桥梁板件 (Ifc Bridge Slab) :指节点板、桥面板、拼接板等, 另外也指悬臂板、人行道板、腹板等, 厚度可以变化。原IFC4中定义的Ifc Slab主要指建筑中的天花板、底板以及楼梯板, Ifc Plate主要指厚度均匀的平面板, 均不能完全满足桥梁板件的要求, 因此本标准未直接使用Ifc Slab或Ifc Plate定义桥梁板件。

梁段 (Ifc Bridge Girder Segment) :指构成桥梁主梁的节段。未将主梁整体定义一个构件, 主要考虑主梁在施工过程中是分段施工, 并且不同位置截面尺寸是变化的。

锯齿块 (Ifc Bridge Gear Blocks) :指锚固预应力束的楔形构造。考虑到锯齿块一般单独设计, 因此定义单独的实体。

支承垫石 (Ifc Bridge Bedstone) :指放在桥墩或桥台顶部, 用于放置支座的构造。

桥墩节段 (Ifc Bridge Pier Segment) :指墩身节段、顶帽或托盘。未将桥墩整体定义一个构件, 主要考虑桥墩墩身在施工过程中是分段浇筑, 且墩身、顶帽、托盘间材料不尽相同。

桥台节段 (Ifc Bridge Abutment Segment) :指桥台的组成节段。未将桥台整体定义为一个构件, 主要考虑桥台在施工过程中是分段浇筑。

索塔段 (Ifc Bridge Pylon) :指构成桥塔的节段。未将桥塔整体定义为一个构件, 主要考虑桥塔在施工过程中是分段浇筑或拼装。

拱肋段 (Ifc Bridge Archrib) :指构成拱桥桥拱的节段。未将桥拱整体定义为一个构件, 主要考虑桥拱在施工过程中是分段浇筑或拼装。

拱脚 (Ifc Bridge Archfoot) :用于支撑拱肋与基础或者主梁的连接构造。

拱上立柱 (Ifc Bridge Stand Column) :指位于拱肋上, 用于支撑主梁的结构。

吊杆 (Ifc Bridge Suspender) :指连接悬索与桥面系或拱肋与桥面系的构件, 这里指单根吊杆, 其包含吊杆杆体、护套、套筒以及螺栓等所有结构。

斜拉索 (Ifc Bridge Cable) :指连接桥塔与桥面系的构件, 这里指单根斜拉索, 其包含斜拉索索体、护套、套筒以及螺栓等所有结构。

主缆 (Ifc Bridge Suspended Tendon) :指悬索桥主缆系统中单侧单根主缆, 其包含钢丝、护套等所有结构。

支座 (Ifc Bridge Bearing) :指用于支撑主梁, 传递上部结构荷载至桥墩的结构。一般是成套的产品。

伸缩装置 (Ifc Bridge Expansion Installation) :指为使车辆平稳通过桥面, 并满足桥梁上部结构变形的需要, 在桥梁伸缩处设置的由橡胶和钢质零件组成的装置。一般为成套的产品。

防护墙 (Ifc Bridge Protecting Wall) :指位于桥面用于保护行人及支挡道砟的结构。原IFC4中定义的Ifc Wall主要指建筑的墙, 为强调桥梁防护墙的特定语义, 因此未使用Ifc Wall定义防护墙。

框构节段 (Ifc Bridge Frame Segment) :指框架桥主体的一个节段。未将框架桥主体整体定义为一个构件, 主要考虑框架桥主体在施工过程中是分段浇筑或拼装。

翼墙 (Ifc Bridge Wing Wall) :指框架桥或涵洞进出口处为保证两侧路基边坡稳定并起引导河流作用而设置的一种挡土结构物。原IFC4中定义的Ifc Wall主要指建筑的墙, 为强调翼墙的特定语义, 因此未使用Ifc Wall定义翼墙。

涵洞节段 (Ifc Bridge Culvert Segment) :指涵洞主体的一个节段。未将涵洞洞身整体定义为一个构件, 主要考虑涵洞洞身在设计和施工过程中是分段设计和施工。

帽石 (Ifc Bridge Hat Stone) :指位于涵洞端翼墙上方, 用于支挡路基填料的结构物。

盖梁 (Ifc Bridge Coping) :指为支承、分布和传递上部结构的荷载, 在排架或者双柱式墩顶设置的横梁, 又称帽梁。

预埋件基础 (Ifc Bridge Embedded Parts Foundation) :指为其他构件放置在桥面或者桥墩上而预留的连接构造。

避车台 (Ifc Bridge Refuge Platform) :指在桥上为维修人员躲避列车而设置的平台。

9.1.3桥梁组合件

自土木工程组合件 (Ifc Civil Element Assembly) 下派生桥梁组合件 (Ifc Bridge Element Assembly) 作为桥梁工程中所有组合件的父类。自桥梁组合件 (Ifc Bridge Element Assembly) 派生出桁架 (Ifc Bridge Truss) 、节点 (Ifc Bridge Joint) 、防落梁装置 (Ifc Beam Falling Prevention Device) 、横撑 (Ifc Cross Brace) 。桥梁组合件间的继承关系如图9.6。

桥梁组合件 (Ifc Bridget Element Assembly) :继承自土木组合件 (Ifc Civil Element Assembly) , 是所有桥梁工程组合件的父类。它有4个子实体:桁架 (Ifc Bridge Truss) 、节点 (Ifc Bridge Joint) 、防落梁装置 (Ifc Beam Falling Preve ntion Device) 、横撑 (Ifc Cross Brace) 。

桁架 (Ifc Bridge Truss) :指由杆件等组成的桁架结构, 为钢桁梁桥的一部分。原IF4中已经有Tuss的定义, 但是其仅是组合件 (Ifc Element Assembly) 的一个类型枚举值。而桥梁结构中的桁架构造复杂, 是主要受力构件, 原有定义无法完整表达桥梁结构中桁架的概念, 因此特扩展出桁架 (Ifc Bridge Truss) 类型。

节点 (Ifc Bridge Joint) :指连接杆件的构造。由杆件、板件、加劲肋以及螺栓等构成。

防落梁装置 (Ifc Beam Faling Prevention Device) :指地震时防止主梁跌落的装置。一般由防震挡块以及支挡结构组成。

横撑 (Ifc Cross Brace) :指拱肋的横向连接构造。主要由杆件、板件及加劲肋等构成。

9.1.4其他

(1) 人行道栏杆、吊篮、检查梯采用原IFC4标准中的Ifc Railing类型。

(2) 钢筋、钢筋网分别采用原IFC4标准中的Ifc Reinforcing Bar、Ifc Reinforcing Mesh类型。

(3) 桩基、基础分别采用原IFC4标准中的Ifc Pile、Ifc Footing类型。

(4) 预应力束及锚具分别采用原IFC4标准中的Ifc Tendon、Ifc Tendon Anchor类型。预应力束波纹管参见本标准第4章节。

(6) 焊缝采用IFC4标准中Ifc FastenerWELD。

(7) 锚垫板采用IFC4标准中Ifc Discrete AccessoryANCHORPLATE。

(8) 电缆槽模型定义参见本标准第14章节。

(9) 排水管、急流槽、缓流井等桥梁排水设施模型定义参见本标准第11章节。

9.2类型定义

9.2.1桥梁结构类型 (Ifc Bridge Structure Type Enum)

Ifc Bridge Structure Type Enum是桥梁结构类型枚举, 从桥梁结构形式的角度定义桥梁结构类型。

9.2.2桥梁结构组成类型 (Ifc Bridge Structure Part Type Enum)

9.2.3桥梁杆件类型 (Ifc Bridge Member Type Enum)

9.2.4桥梁加劲 (板) 肋类型 (Ifc Bridge Stiffening Rib Type Enum)

9.2.5桥梁板件类型 (Ifc Bridge Slab Type Enum)

9.2.6梁段类型 (Ifc Bridge Girder Segment Type Enum)

9.2.7锯齿块类型 (Ifc Bridge Gear Block Type Enum)

9.2.8支承垫石类型 (Ifc Bridge Bed Stone Type Enum)

9.2.9桥墩节段类型 (Ifc Bridge Pier Segment Type Enum)

9.2.10桥台节段类型 (Ifc Bridge Abutment Segment Type Enum)

9.2.11索塔段类型 (Ifc Bridge Pylon Segment Type Enum)

9.2.12拱肋段类型 (Ifc Bridge Arch Segment Type Enum)

9.2.13拱脚类型 (Ifc Bridge Archfoot Type Enum)

9.2.14拱上立柱类型 (Ifc Bridge Stand Column Type Enum)

9.2.15吊杆类型 (Ifc Bridge Suspender Type Enum)

9.2.16斜拉索类型 (Ifc Bridge Cable Type Enum)

9.2.17主缆类型 (Ifc Bridge Suspended Tendon Type Enum)

9.2.18支座类型 (Ifc Bridge Bearing Type Enum)

9.2.19伸缩装置类型 (Ifc Bridge Expansion Installation Type Enum)

9.2.20防护墙类型 (Ifc Bridge Protecting Wall Type Enum)

9.2.21框构节段类型 (Ifc Bridge Frame Segment Type Enum)

9.2.22翼墙类型 (Ifc Bridge Wing Wall Type Enum)

9.2.23涵洞节段类型 (Ifc Bridge Culvert Segment Type Enum)

9.2.24帽石类型 (Ifc Bridge Hat Stone Type Enum)

9.2.25盖梁类型 (Ifc Bridge Coping Type Enum)

9.2.26预埋件基础类型 (Ifc Bridge Embedded Parts Foundation Type Enum)

9.2.27避车台类型 (Ifc Bridge Refuge Platform Type Enum)

9.2.28桁架类型 (Ifc Bridge Truss Type Enum)

9.2.29节点类型 (Ifc Bridge Joint Type Enum)

9.2.30防落梁装置类型 (Ifc Beam Falling Prevention Device Type Enum)

9.2.31横撑类型 (Ifc Cross Brace Type Enum)

9.3实体定义

9.3.1桥梁结构 (Ifc Bridge Structure Element)

9.3.2桥梁 (Ifc Bridge)

桥梁 (Ifc Bridge) :指一座桥梁。Ifc Bridge定义的一座桥可以是一座单一结构桥梁, 也可以是一座由多个单一结构桥梁及桥梁结构组成组合成的复合桥梁。Ifc Bridge空间组成见表9.1;Ifc Bridge空间分解见表9.2;Ifc Bridge属性集见表9.3;Ifc Bridge空间分解及空间包含见表9.4。

9.3.3桥梁结构组成 (Ifc Bridge Part)

9.3.4桥梁构件 (Ifc Bridge Element)

桥梁构件 (Ifc Bridge Element) 继承自Ifc Civil Element, 是桥梁工程中所有构件的父类。Ifc Bridge Element被空间包含见表9.8。

9.3.5桥梁杆件 (Ifc Bridge Member)

Ifc Bridge Member主要指构成结构的杆件等, 如组成桁架的杆件、纵梁、横梁等。Ifc Bridge Member被空间包含见表9.9。

9.3.6桥梁加劲肋 (Ifc Bridge Stiffening Rib)

Ifc Bridge Stiffening Rib主要指U肋、板肋等加劲构造。Ifc Bridge Stiffening Rib被空间包含见表9.10。

9.3.7桥梁板件 (Ifc Bridge Slab)

Ifc Bridge Slab主要是指节点板、桥面板、拼接板等, 另外也指悬臂板、人行道板等, 厚度可以变化。Ifc Bridge Slab被空间包含见表9.11。

9.3.8梁段 (Ifc Bridge Girder Segment)

Ifc Bridge Girder Segment指构成桥梁主梁的节段。Ifc Bridge Girder Segment被空间包含见表9.12;Ifc Bridge Girder Segment结构分解见表9.13。

9.3.9锯齿块 (Ifc Bridge Gear Block)

Ifc Bridge Gear Block指锚固预应力束的楔形构造。Ifc Bridge Gear Block被空间包含见表9.14。

9.3.10支承垫石 (Ifc Bridge Bedstone)

Ifc Bridge Bedstone指放在桥墩或桥台顶部, 用于放置支座的构造。Ifc Bridge Bedstone被空间包含见表9.15。

9.3.11桥墩节段 (Ifc Bridge Pier Segment)

9.3.12桥台节段 (Ifc Bridge Abutment Segment)

9.3.13索塔段 (Ifc Bridge Pylon Segment)

9.3.14拱肋段 (Ifc Bridge Arch Segment)

9.3.15拱脚 (Ifc Bridge Arch Foot)

9.3.16拱上立柱 (Ifc Bridge Stand Column)

9.3.17吊杆 (Ifc Bridge Suspender)

9.3.18斜拉索 (Ifc Bridge Cable)

9.3.19主缆 (Ifc Bridge Suspended Tendon)

9.3.20支座 (Ifc Bridge Bearing)

9.3.21伸缩装置 (Ifc Bridge Expansion Installation)

Ifc Bridge Expansion Installation指为使车辆平稳通过桥面, 并满足桥梁上部结构变形的需要, 在桥梁伸缩处设置的由橡胶和钢质材料构成的装置。Ifc Bridge Expansion Installation被空间包含见表9.28;Ifc Bridge Expansion Installation属性集见表9.29。

9.3.22防护墙 (Ifc Bridge Protecting Wall)

9.3.23框构节段 (Ifc Frame Segment)

9.3.24翼墙 (Ifc Bridge Wing Wall)

Ifc Bridge Wing Wall指框架桥或涵洞进出口处为保证两侧路基边坡稳定并起引导河流作用而设置的一种挡土结构物。Ifc Bridge Wing Wall被空间包含见表9.32。

9.3.25涵洞节段 (Ifc Bridge Culvert Segment)

9.3.26帽石 (Ifc Bridge Hat Stone)

9.3.27盖梁 (Ifc Bridge Coping)

9.3.28预埋件基础 (Ifc Bridge Embedded Parts Foundation)

9.3.29避车台 (Ifc Bridge Refuge Platform)

Ifc Bridge Refuge Platform指在桥上为维修人员躲避列车而设置的平台。Ifc Bridge Refuge Platform被空间包含见表9.37。

9.3.30桥梁组合件 (Ifc Bridge Element Assembly)

桥梁组合件 (Ifc Bridge Element Assembly) 继承自Ifc Civil Element Assembly, 是桥梁工程中所有组合件的父类。Ifc Bridge Element Assembly被空间包含见表9.38。

9.3.31桁架 (Ifc Bridge Truss)

Ifc Bridge Truss主要指由杆件等组成的桁架结构, 为钢桁梁桥的一部分。Ifc Bridge Truss实体组成见表9.39;Ifc Bridge Truss被空间包含见表9.40。

9.3.32节点 (Ifc Bridge Joint)

Ifc Bridge Joint主要指连接杆件的构造。Ifc Bridge Joint实体组成见表9.41;Ifc Bridge Joint被空间包含见表9.42。

9.3.33防落梁装置 (Ifc Beam Falling Prevention Device)

9.3.34横撑 (Ifc Cross Brace)

Ifc Cross Brace指拱肋的横向连接构造。Ifc Cross Brace实体组成见表9.45;Ifc Cross Brace被空间包含见表9.46。

9.4属性集定义

10隧道领域模式

10.1模式定义

本标准定义的信息模型适用于采用新奥法设计与施工的隧道及其组成单元。

隧道信息模型基础数据架构由空间结构单元 (Ifc Spatial Structure Element) 、构件 (Ifc Element) 、零件 (Ifc Element Component) 三种类型组成。其中零件定义参见“4.3公用零件”章节。

隧道空间结构单元主要包括:隧道 (Ifc Tunnel) 和隧道组成 (Ifc Tunnel Part) 。

隧道构件主要包括:超前支护 (Ifc Tunnel Advance Support) 、初期支护 (Ifc Tunnel Primary Support) 、系统锚杆 (Ifc System Ancher Bolt) 、系统钢架 (Ifc System Steel Frame) 、初支喷混 (Ifc Initial Support Shotcrete) 、衬砌结构 (Ifc Tunnel Lining Structure) 、洞门结构 (Ifc Tunnel Portal Structure) 、仰拱填充 (Ifc Tunnel Invert Filling) 、防水层 (Ifc Waterproof Layer) 、找平层 (Ifc Leveling Blanket) 、结构保护层 (Ifc Protective Layer) 、临时支护 (Ifc Temporary Support) 、护拱 (Ifc Protective Arch) 。

隧道空间结构单元、构件间的关系如图10.1所示。

10.1.1空间结构单元

首先从土木工程结构单元 (Ifc Civil Structure Element) 派生出隧道结构 (Ifc Tunnel Structure Element) 作为隧道工程中所有空间结构单元模型的父类。进一步自隧道结构 (Ifc Tunnel Structure Element) 派生出隧道 (Ifc Tunnel) 、隧道组成 (Ifc Tunnel Part) 。隧道空间结构单元间的继承关系如图10.2所示。

隧道结构 (Ifc Tunnel Structure Element) :继承自土木工程结构单元 (Ifc Civil Structure Element) , 是所有隧道空间结构单元的父类。

隧道 (Ifc Tunnel) :指一座隧道, 在空间上由若干个隧道组成 (Ifc Tunnel Part) 组成。隧道 (Ifc Tunnel) 通过预定义类型属性进一步细分为圆形隧道 (CIRCULARTUNNEL) 、曲墙拱形隧道 (CURVEDWALLANDARCHCROWNTUNNEL) 、直墙拱形隧道 (STRAIGHTWALLANDARCHCROWNTUNNEL) 、矩形隧道 (RECTANGULARTUNNEL) 、棚洞隧道 (THESHEDTUNNEL) 、明洞隧道 (THEOPEN-CUTTUNNEL) 。通过功能类型属性进一步细分为铁路隧道 (RAILWAYTUNNEL) 、公路隧道 (HIGHWAYTUNNEL) 、水工隧道 (HYDRAULICTUNNEL) 、市政隧道 (MUNICIPALTUNNEL) 、矿山隧道 (MINETUNNEL) 、辅助坑道 (SERVICEGALLERY) 。

隧道组成 (Ifc Tunnel Part) :指从空间结构概念上组成隧道 (Ifc Tunnel) 的各部分。隧道组成 (Ifc Tunnel Part) 通过预定义类型属性进一步细分为洞门 (PORTAL) 、明洞 (OPEN-CUTTUNNEL) 、暗洞 (UNDER-CUTTUNNEL) 、洞室 (TUNNELCHAMBER) 、棚洞 (SHEDTUNNEL) 。

10.1.2构件

隧道专业的构件实体类图如图10.3所示。

隧道构件 (Ifc Tunnel Element) :继承自土木构件 (Ifc Civil Element) , 是所有隧道构件的父类。

超前支护 (Ifc Tunnel Advance Support) :指在隧道开挖前对掌子面围岩进行预加固的支护, 这里指具有相同超前支护形式的某一段。继承自隧道构件 (Ifc Tunnel Element) , 亦包含在空间结构单元暗洞或洞室中。通过预定义类型属性进一步细分为超前管棚 (ADVANCEPIPE-ROOFSUPPORT) 、超前导管 (ADVANCEFOREPOLING) 、注浆 (GROUTING) 。

初期支护 (Ifc Tunnel Primary Support) :指开挖后立即施作的支护结构, 这里指具有相同初期支护形式的某一段。继承自隧道构件 (Ifc Tunnel Element) , 亦包含在空间结构单元暗洞或洞室中。

系统锚杆 (Ifc System Ancher Bolt) :指为使围岩整体稳定, 沿隧道周边按一定纵横间距布置的锚杆群, 这里指具有相同锚杆支护形式的某一段。继承自隧道构件 (Ifc Tunnel Element) , 包含在空间结构单元暗洞或洞室中。

系统钢架 (Ifc System Steel Frame) :指用型钢、钢轨或钢筋等制成的骨架支护结构, 这里指具有相同钢架形式的某一段。继承自隧道构件 (Ifc Tunnel Element) , 亦包含在空间结构单元暗洞或洞室中。

初支喷混 (Ifc Primary Support Shotcrete) :指利用压缩空气或其他动力, 将混凝土混合物以较高速度垂直喷射于受喷面, 依赖喷射过程中水泥与骨料的连续撞击, 压密而形成的一种混凝土构件, 这里指具有相同初支喷混形式的某一段。继承自隧道构件 (Ifc Tunnel Element) , 亦包含在空间结构单元暗洞或洞室中。

衬砌结构 (Ifc Tunnel Lining Structure) :指沿隧道洞身周边修建的永久性支护结构, 这里指具有相同衬砌结构的某一段。继承自隧道构件 (Ifc Tunnel Element) , 亦包含在空间结构单元暗洞、明洞或洞室中。通过预定义类型属性进一步细分为拱墙衬砌 (ARCHWALLLINING) 、仰拱衬砌 (INVERTLINING) 、管片 (SEGMENT) 、底板 (BASESLAB) 。

仰拱填充 (Ifc Tunnel Invert Filling) :指填充在隧道仰拱部位的混凝土, 这里指某一衬砌类型段中的仰拱填充。继承自隧道构件 (Ifc Tunnel Element) , 包含在空间结构单元洞门、明洞、暗洞中。

防水层 (Ifc Waterproof Layer) :指附加在衬砌上的防水结构, 也指施工缝、变形缝中的防水结构;当用作附加在衬砌结构上的防水结构时指具有相同防水结构的某一段, 当用作施工缝、变形缝中的防水结构时指某一道施工缝或变形缝中的防水结构。继承自隧道构件 (Ifc Tunnel Element) , 包含在空间结构单元洞门、明洞、暗洞中。

找平层 (Ifc Leveling Blanket) :指结构底部的垫层, 也指结构做防水等之前的结构找平层, 这里指具有相同形式的某一段。继承自隧道构件 (Ifc Tunnel Element) , 包含在空间结构单元洞门、明洞中。

结构保护层 (Ifc Protective Layer) :指洞门、明洞等结构回填土石之前做的一层保护层, 这里指具有相同形式的某一段。继承自隧道构件 (Ifc Tunnel Element) , 包含在空间结构单元洞门、明洞中。

临时支护 (Ifc Temporary Support) :指隧道开挖过程中为保持围岩的稳定性而临时施作的一些支护措施, 此部分支护需要拆除, 这里指具有相同临时支护形式的某一段。继承自隧道构件 (Ifc Tunnel Element) , 包含在空间结构单元暗洞中。

护拱 (Ifc Protective Arch) :指在隧道浅埋段不具备明挖条件时而设置的确保隧道暗挖安全的保护结构, 这里指具有相同护拱结构形式的某一段。继承自隧道构件 (Ifc Tunnel Element) , 包含在空间结构单元暗洞中。

10.2类型定义

10.2.1隧道类型 (Ifc Tunnel Type Enum)

10.2.2隧道功能类型 (Ifc Tunnel Function Type Enum)

10.2.3隧道组成类型 (Ifc Tunnel Part Type Enum)

10.2.4超前支护类型 (Ifc Advance Support Type Enum)

10.2.5初期支护类型 (Ifc Primary Support Type Enum)

10.2.6系统锚杆类型 (Ifc System Ancher Bolt Type Enum)

10.2.7系统钢架类型 (Ifc System Steel Frame Type Enum)

10.2.8初支喷混类型 (Ifc Initial Support Shotcrete Type Enum)

10.2.9衬砌结构类型 (Ifc Tunnel Lining Type Enum)

10.2.10洞门结构类型 (Ifc Portal Structure Type Enum)

10.2.11仰拱填充类型 (Ifc Invert Filling Type Enum)

10.2.12防水层类型 (Ifc Waterproof Layer Type Enum)

10.2.13找平层类型 (Ifc Leveling Blanket Type Enum)

10.2.14结构保护层类型 (Ifc Protective Layer Type Enum)

10.2.15护拱类型 (Ifc Protective Arch Type Enum)

10.2.16临时支护类型 (Ifc Temporary Support Type Enum)

10.3实体定义

10.3.1隧道结构 (Ifc Tunnel Structure Element)

10.3.2隧道 (Ifc Tunnel)

隧道 (Ifc Tunnel) 指一座隧道, 在空间上是铁路线 (Ifc Railway) 的一部分, 由若干个隧道组成 (Ifc Tunnel Part) 组成。隧道 (Ifc Tunnel) 通过预定义类型属性进一步细分为圆形隧道、曲墙拱形隧道、直墙拱形隧道、矩形隧道、棚洞隧道、明洞隧道, 通过功能类型属性进一步细分为铁路隧道、公路隧道、水工隧道、市政隧道、矿山隧道、辅助坑道。Ifc Tunnel空间组成见表10.1;Ifc Tunnel空间分解见表10.2;Ifc Tunnel属性集见表10.3。

10.3.3隧道组成 (Ifc Tunnel Part)

隧道组成 (Ifc Tunnel Part) 是隧道 (Ifc Tunnel) 在空间结构上的分解, 其中包含各种隧道构件。隧道组成 (Ifc Tunnel Part) 通过预定义类型属性进一步细分为洞门、明洞、暗洞、洞室、棚洞。Ifc Tunnel Part空间组成见表10.4;Ifc Tunnel Part空间包含见表10.5;Ifc Tunnel Part属性集见表10.6。

10.3.4隧道构件 (Ifc Tunnel Element)

10.3.5超前支护 (Ifc Tunnel Advance Support)

超前支护 (Ifc Tunnel Advance Support) 指在隧道开挖前对掌子面围岩进行预加固的支护, 这里指具有相同超前支护形式的某一段。继承自隧道构件 (Ifc Tunnel Element) , 可包含在空间结构单元暗洞或洞室中。通过预定义类型属性进一步细分为超前管棚、超前导管、注浆。Ifc Tunnel Advance Support属性集见表10.7;Ifc Tunnel Advance Support被空间包含见表10.8。

10.3.6初期支护 (Ifc Tunnel Primary Support)

初期支护 (Ifc Tunnel Primary Support) 指隧道开挖后立即施作的支护结构, 这里指具有相同初期支护形式的某一段。继承自隧道构件 (Ifc Tunnel Element) , 包含在隧道组成 (Ifc Tunnel Part) 的预定义类型暗洞或洞室中。Ifc Tunnel Primary Support属性集见表10.9;Ifc Tunnel Primary Support被空间包含见表10.10。

10.3.7系统锚杆 (Ifc System Ancher Bolt)

系统锚杆 (Ifc System Ancher Bolt) 指为使围岩整体稳定, 沿隧道周边按一定纵横间距布置的锚杆群, 这里指具有相同锚杆支护形式的某一段。继承自隧道构件 (Ifc Tunnel Element) , 包含在暗洞或洞室中。Ifc System Ancher Bolt属性集见表10.11;Ifc System Ancher Bolt被空间包含见表10.12。

10.3.8系统钢架 (Ifc System Steel Frame)

系统钢架 (Ifc System Steel Frame) 指用型钢、钢轨或钢筋等制成的骨架支护结构, 这里指具有相同钢架形式的某一段。继承自隧道构件 (Ifc Tunnel Element) , 包含在暗洞或洞室中。Ifc System Steel Frame属性集见表10.13;Ifc System Steel Frame被空间包含见表10.14。

10.3.9初支喷混 (Ifc Initial Support Shotcrete)

初支喷混 (Ifc Primary Support Shotcrete) 指利用压缩空气或其他动力, 将混凝土混合物以较高速度垂直喷射于受喷面, 依赖喷射过程中水泥与骨料的连续撞击, 压密而形成的一种混凝土, 这里指具有相同初支喷混形式的某一段。继承自隧道构件 (Ifc Tunnel Element) , 包含在暗洞或洞室中。Ifc Initial Support Shotcrete属性集见表10.15;Ifc Initial Support Shotcrete被空间包含见表10.16。

10.3.10衬砌结构 (Ifc Tunnel Lining Structure)

衬砌结构 (Ifc Tunnel Lining Structure) 指沿隧道洞身周边修建的永久性支护结构, 这里指具有相同衬砌结构的某一段。继承自隧道构件 (Ifc Tunnel Element) , 包含在暗洞、明洞或洞室中。通过预定义类型属性进一步细分为拱墙衬砌、仰拱衬砌、管片、底板。Ifc Tunnel Lining Structure属性集见表10.17;Ifc Tunnel Lining Structure被空间包含见表10.18。

10.3.11洞门结构 (Ifc Tunnel Portal Structure)

洞门结构 (Ifc Tunnel Portal Structure) 指为维持洞口边、仰坡稳定, 引排坡上水流并装饰洞口而修建的门式建筑物, 这里指某一座洞门。继承自隧道构件 (Ifc Tunnel Element) , 包含在空间结构单元洞门中。通过预定义类型属性进一步细分为帽檐式洞门结构、喇叭口式洞门结构、直切式洞门结构、倒斜切式洞门结构、缓冲式洞门结构、端墙式洞门结构。Ifc Tunnel Portal Structure被空间包含见表10.19。

10.3.12仰拱填充 (Ifc Tunnel Invert Filling)

10.3.13防水层 (Ifc Waterproof Layer)

防水层 (Ifc Waterproof Layer) 既指附加在衬砌上的防水结构, 也指施工缝、变形缝中的防水结构;当用作附加在衬砌结构上的防水结构时指具有相同防水结构的某一段, 当用作施工缝、变形缝中的防水结构时指某一道施工缝或变形缝中的防水结构。继承自隧道构件 (Ifc Tunnel Element) , 包含在空间结构单元洞门、明洞、暗洞中。Ifc Waterproof Layer属性集见表10.21;Ifc Waterproof Layer被空间包含见表10.22。

10.3.14找平层 (Ifc Leveling Blanket)

找平层 (Ifc Leveling Blanket) 既指结构底部的垫层, 也指结构做防水等之前的结构找平层, 这里指具有相同形式的某一段。继承自隧道构件 (Ifc Tunnel Element) , 包含在空间结构单元洞门、明洞中。Ifc Leveling Blanket属性集见表10.23;Ifc Leveling Blanket被空间包含见表10.24。

10.3.15结构保护层 (Ifc Protective Layer)

结构保护层 (Ifc Protective Layer) 指洞门、明洞等结构回填土石之前做的一层保护层, 这里指具有相同形式的某一段。继承自隧道构件 (Ifc Tunnel Element) , 包含在空间结构单元洞门、明洞中。Ifc Protective Layer属性集见表10.25;Ifc Leveling Blanket被空间包含见表10.26。

10.3.16临时支护 (Ifc Temporary Support)

临时支护 (Ifc Temporary Support) 指隧道开挖过程中为保持围岩的稳定性而临时施作的一些支护措施, 此部分支护需要拆除, 这里指具有相同临时支护形式的某一段。继承自隧道构件 (Ifc Tunnel Element) , 包含在空间结构单元暗洞中。Ifc Temporary Support被空间包含见表10.27。

10.3.17护拱 (Ifc Protective Arch)

护拱 (Ifc Protective Arch) 多指在隧道浅埋段不具备明挖条件时而设置的确保隧道暗挖安全的保护结构, 这里指具有相同护拱结构形式的某一段。继承自隧道构件 (Ifc Tunnel Element) , 包含在空间结构单元暗洞中。Ifc Protective Arch被空间包含见表10.28。

10.4属性集定义

11排水领域模式

11.1模式定义

本模式定义的排水领域包含:排水沟、侧沟、天沟、截水沟、急流槽、检查井、集水坑、消能设施、路基面纵向排水槽、路基面横向排水槽 (管) 、公路排水槽 (管) 、立交桥下排水沟 (管) 等用于排除地表水的设施及其附属检修设备;隧道内中心沟、隧道洞口排水沟、隧道仰坡截水沟、隧道环向盲管、纵向盲管、横向排水管、竖向排水管等隧道排水设施;路基内排除地下水的排水盲沟和边坡渗沟等。

通过引用IFC4标准中Ifc Shared Bldg Service Elements模式中的Ifc Distribution System (配送系统) 、Ifc Pipe Segment (管线段) 、Ifc Distribution Chamber Element (检查设施) 模型, 并为上述模型补充定义排水设施相关属性集的方法实现排水模式的定义。

11.2排水沟

当排水管排除地下水时, Ifc Distribution System的预定义类型属性取值为“DRAINAGE (排水系统) ”, 如隧道内中心沟、隧道环向盲管、纵向盲管、横向排水管、竖向排水管、地下水路堑排水盲沟和边坡渗沟等。

为Ifc Distribution System新定义名称为“Pset_DS_Drainage Ditch Common”的属性集, 使用该属性集中的Type属性进一步说明排水沟的类型。Pset_DS_Drainage Ditch Common排水沟属性集属性列表见表11.1。

11.3排水沟段

使用Ifc Pipe Segment表达整条排水沟中的一段排水沟、槽、管, 并同时要求Ifc Pipe Segment的预定义类型属性取值为“GUTTER (重力流明渠) ”。

为Ifc Pipe Segment新定义名称为“Pset_PS_Ditch Segment Common”的属性集, 用于进一步标识排水沟段的类型和属性。Pset_PS_Ditch Segment Common排水沟段属性集属性列表见表11.2。

11.4检查设施

使用Ifc Distribution Chamber Element表达排水沟检查井, 并同时要求Ifc Distribution Chamber Element的预定义类型属性取值为“MANHOLE (人孔、手孔) ”。

使用Ifc Distribution Chamber Element表达排水沟上的集水坑, 并同时要求Ifc Distribution Chamber Element的预定义类型属性取值为“SUMP (集水坑、集水井) ”。

12轨道领域模式

12.1模式定义

本模式定义轨道工程领域信息模型的基础数据架构。轨道工程包括有砟轨道和无砟轨道结构的正线和站线轨道及其组成。

轨道信息模型基础数据架构由空间结构单元 (Ifc Spatial Structure Element) 、组合件 (Ifc Element Assembly) 、构件 (Ifc Element) 、零件 (Ifc Element Component) 四种类型组成。轨道空间结构单元、组合件、构件、零件间的关系如图12.1所示。

轨道空间结构单元主要包括:轨道 (Ifc Track) 、轨道段 (Ifc Track Part) 。

轨道构件主要包括:钢轨 (Ifc Track Rail) 、扣件 (Ifc Track Fastening) 、轨枕 (Ifc Track Sleeper) 、轨道板 (Ifc Track Slab) 、道床板 (Ifc Track Concrete Slab) 、隔离层 (Ifc Track Isolation Layer) 、弹性垫层 (Ifc Track Elastic Cushion) 、调整层 (Ifc Track Adjustment Layer) 、底座 (Ifc Track Base) 、道岔 (Ifc Track Turnout) 、道砟层 (Ifc Track Ballast Layer) 、钢轨伸缩调节器 (Ifc Track Expansion Joint) 。

轨道组合件主要包括:轨排 (Ifc Track Panel) 、有砟道床 (Ifc Ballast Bed) 。

轨道零件主要包括:钢轨接头 (Ifc Track Rail Joint) 、轨道加强设备 (Ifc Track Strengthening Equipment) 、轨道附属设备 (Ifc Track Accessory Equipment) 。

与轨道相关的铁路零件主要包括:接地端子 (Ifc Earthing Terminal) 。

12.1.1轨道空间结构单元

轨道的空间结构单元指轨道结构的空间主体以及它的主要组成结构。分为轨道 (I f c T r a c k) 和轨道段 (Ifc Track Part) 两类。轨道空间结构单元间的继承关系如图12.2所示。

轨道 (Ifc Track) 指具有一定功能、有明确起终点的一条股道, 也可指包含一条股道或多条股道的轨道工程。Ifc Track可以用于定义一段或几段正线轨道, 也可用于定义车站内一条或几条具有明确用途的站线股道。Ifc Track可由一个或多个Ifc Track组成, 也可由一段或多段Ifc Track Part组成。Ifc Track可包含在Ifc Railway和Ifc Railway Station中。

轨道段 (Ifc Track Part) 指组成Ifc Track的一段具有唯一轨道结构类型及功能类型的轨道段落。Ifc Track Part应包含在Ifc Track中。

12.1.2轨道构件

轨道构件指组成轨道结构的重要的常用构件。主要包含钢轨 (Ifc Track Rail) 、扣件 (Ifc Track Fastening) 、轨枕 (Ifc Track Sleeper) 、轨道板 (Ifc Track Slab) 、道床板 (Ifc Track Concrete Slab) 、隔离层 (Ifc Track Isolation Layer) 、弹性垫层 (Ifc Track Elastic Cushion) 、调整层 (Ifc Track Adjustment Layer) 、底座 (Ifc Track Base) 、道岔 (Ifc Track Turnout) 、道砟层 (Ifc Track Ballast Layer) 、钢轨伸缩调节器 (Ifc Track Expansion Joint) 。轨道构件单元间的继承关系如图12.3所示。

钢轨 (Ifc Track Rail) 指一段钢轨。钢轨是轨道的主要组成构件, 是直接支承和引导车轮的构件, 为车轮提供连续、平顺和阻力最小的滚动表面, 引导机车车辆的前进, 承受车轮的巨大荷载, 并传递到下部结构上, 且还可兼做轨道电路之用。Ifc Track Rail可和扣件 (Ifc Track Fastening) 、轨枕 (Ifc Track Sleeper) 组合成轨排组合件 (Ifc Track Panel) 。Ifc Track Rail宜包含在Ifc Track Part中, 可包含在Ifc Track中。

轨枕 (Ifc Track Sleeper) 指一根轨枕。轨枕是支承钢轨、保持轨距并将荷载传布于道床的构件。Ifc Track Sleeper可和钢轨 (Ifc Track Rail) 、扣件 (Ifc Track Fastening) 组合成轨排组合件 (Ifc Track Panel) 。Ifc Track Sleeper宜包含在Ifc Track Part中, 可包含在Ifc Track中。

轨道板 (Ifc Track Slab) 是指一块轨道板。轨道板是预制的钢筋混凝土板或预应力钢筋混凝土板, 是板式轨道的主要构件, 把来自钢轨和扣件的荷载均匀的传递给下部结构, 并且把轨道纵横向荷载传递给限位结构。轨道板仅存在于无砟轨道结构中。Ifc Track Slab宜包含在Ifc Track Part中, 可包含在Ifc Track中。

道床板 (Ifc Track Concrete Slab) 指一块道床板。道床板是现场灌筑的埋设双块式轨枕、混凝土岔枕或其他轨枕的整体钢筋混凝土层。道床板仅存在于无砟轨道结构中。Ifc Track Concrete Slab宜包含在Ifc Track Part中, 可包含在Ifc Track中。

隔离层 (Ifc Track Isolation Layer) 指一块隔离层。隔离层是位于底座顶面, 可实现上部轨道结构特殊情况下的伤损修复, 同时协调温度变形的结构层。隔离层仅存在于无砟轨道结构中。Ifc Track Isolation Layer宜包含在Ifc Track Part中, 可包含在Ifc Track中。

弹性垫层 (Ifc Track Elastic Cushion) 是指一块弹性垫层。弹性垫层是为缓和纵横向荷载对轨道结构的冲击作用, 在底座凹槽侧面设置的垫层。弹性垫层仅存在于无砟轨道结构中。Ifc Track Elastic Cushion宜包含在Ifc Track Part中, 可包含在Ifc Track中。

调整层 (Ifc Track Adjustment Layer) 是指一个调整层。调整层是现场摊铺或浇筑的用于支承轨道板或混凝土道床板的混凝土层或砂浆层。调整层仅存在于无砟轨道结构中。Ifc Track Adjustment Layer宜包含在Ifc Track Part中, 可包含在Ifc Track中。

底座 (Ifc Track Base) 指一块底座。底座是现场浇筑的用于支承轨道板或道床板的钢筋混凝土基础。底座仅存在于无砟轨道结构中。Ifc Track Base宜包含在Ifc Track Part中, 可包含在Ifc Track中。

道岔 (Ifc Track Turnout) 指一组道岔。道岔是把一条轨道分支为两条或以上的设备。Ifc Track Turnout宜包含在Ifc Track Part中除WITHNOTURNOUT以外的所有类型中, 不应包含在Ifc Track Part中WITHNOTURNOUT类型中, 可包含在Ifc Track中。

道砟层 (Ifc Track Ballast Layer) 指一个道砟层。道砟层是由具有不同级配的碎石、卵石、砂子、矿砟等散粒体材料组成的结构层, 具有直接支承或固定轨枕位置, 传递荷载以及排水等作用。一个或一个以上Ifc Track Ballast Layer可组合成有砟道床组合件 (Ifc Ballast Bed) 。道砟层仅存在于有砟轨道结构中。Ifc Track Ballast Layer宜包含在Ifc Track Part中, 可包含在Ifc Track中。

钢轨伸缩调节器 (Ifc Track Expansion Joint) 指一组钢轨伸缩调节器。钢轨伸缩调节器是调节钢轨伸缩的设备。Ifc Track Expansion Joint宜包含在Ifc Track Part中, 可包含在Ifc Track中。

12.1.3轨道组合件

轨道的组合件指轨道结构中具备一定功能, 可以发挥具体作用的构件的组合或构件和组合件的组合。分为有砟道床 (Ifc Ballast Bed) 和轨排 (Ifc Track Panel) 两类。轨道组合件单元间的继承关系如图12.4所示。

有砟道床 (Ifc Ballast Bed) 是支承和固定轨枕, 并将其荷载传布于下部结构上表面的轨道组成部分。有砟道床仅存在于有砟轨道结构中。有砟道床组合件 (Ifc Ballast Bed) 可由一个及以上Ifc Track Ballast Layer组合而成。Ifc Ballast Bed宜包含在Ifc Track Part中, 可包含在Ifc Track中。

轨排 (I f c T r a c k P a n e l) 是用扣件将每节 (两股) 钢轨和轨枕连结在一起而组成的结构构件。轨排组合件 (Ifc Track Panel) 可由钢轨 (Ifc Track Rail) 、扣件 (Ifc Track Fastening) 和轨枕 (Ifc Track Sleeper) 组合而成。Ifc Track Panel宜包含在Ifc Track Part中, 可包含在Ifc Track中。

12.1.4轨道零件

轨道的零件指附加在轨道构件上或包含在轨道构件中, 起加固或连接等辅助作用的小物件。主要包含钢轨接头 (Ifc Track Rail Joint) 、轨道加强设备 (Ifc Track Strengthening Equipment) 和轨道附属设备 (Ifc Track Accessory Equipment) 。轨道零件单元间的继承关系如图12.5所示。

轨道加强设备 (Ifc Track Strengthening Equipment) 是指一个轨道加强设备。轨道加强设备是安装在轨道上的, 提高钢轨抵抗纵、横向移动能力的设备。通过预定义类型属性轨道加强设备进一步细分为防爬器 (TICREEPER) 、防爬支撑 (ANTICREEPSTRUT) 、轨距杆 (GAUGETIEROD) 、轨撑 (RAILBRACE) 等。Ifc Track Strengthening Equipment宜包含在Ifc Track Part中, 可包含在Ifc Track中。

轨道附属设备 (Ifc Track Accessory Equipment) 是指一个轨道附属设备。轨道附属设备是安装在轨道上或轨道旁的, 起密封、防护、吸附等特定效果的设备。通过预定义类型属性轨道附属设备进一步细分为轨枕间密封条 (SEALINGSTRIPBETWEENSLEEPERS) 、钢弹簧隔振器 (STEELSPRINGVIBRATIONISOLATOR) 、减振垫 (RUBBERDAMPINGPAD) 、吸音板 (SOUNDABSORBINGPANEL) 、护轨 (GUARDRAIL) 等。Ifc Track Accessory Equipment宜包含在Ifc Track Part中, 可包含在Ifc Track中。

12.1.5其他零件

其他零件指附加在轨道构件上或包含在轨道构件中, 或应用于其他工程中, 起加固或连接等辅助作用的小物件。主要包含接地端子 (Ifc Earthing Terminal) 。

接地端子 (Ifc Earthing Terminal) 指与接地体连接的端子。Ifc Earthing Terminal宜包含在Ifc Track Part中, 可包含在Ifc Track中。

12.2类型定义

12.2.1轨道类型 (Ifc Track Type Enum)

12.2.2轨道进路方向类型 (Ifc Track Route Direction Type Enum)

12.2.3轨道进路功能类型 (Ifc Track Route Function Type Enum)

12.2.4轨道段结构类型 (Ifc Track Part Structure Type Enum)

12.2.5轨道段功能类型 (Ifc Track Part Function Type Enum)

12.2.6钢轨类型 (Ifc Track Rail Type Enum)

12.2.7扣件类型 (Ifc Track Fastening Elasticity Type Enum)

12.2.8扣件结构形式类型 (Ifc Track Fastening Structure Type Enum)

12.2.9轨枕类型 (Ifc Track Sleeper Type Enum)

12.2.10轨道板类型 (Ifc Track Slab Type Enum)

12.2.11道床板类型 (Ifc Track Concrete Slab Type Enum)

12.2.12隔离层类型 (Ifc Track Isolation Layer Type Enum)

12.2.13弹性垫层类型 (Ifc Track Elastic Cushion Type Enum)

12.2.14调整层类型 (Ifc Track Adjustmentlayer Type Enum)

12.2.15底座类型 (Ifc Track Base Type Enum)

12.2.16道岔类型 (Ifc Track Turnout Type Enum)

12.2.17道砟层类型 (Ifc Track Ballast Layer Type Enum)

12.2.18钢轨伸缩调节器类型 (Ifc Track Expansion Joint Type Enum)

12.2.19有砟道床类型 (Ifc Ballast Bed Type Enum)

12.2.20轨排类型 (Ifc Track Panel Type Enum)

12.2.21钢轨接头类型 (Ifc Track Rail Joint Type Enum)

12.2.22轨道加强设备类型 (Ifc Track Strengthening Equipment Type Enum)

12.2.23轨道附属设备类型 (Ifc Track Accessory Equipment Type Enum)

12.2.24接地端子类型 (Ifc Earthing Terminal Type Enum)

12.3实体定义

12.3.1轨道 (Ifc Track)

Ifc Track指具有一定功能、有明确起终点的一条股道, 也可指包含一条股道或多条股道的轨道工程。Ifc Track可以用于定义一段或几段正线轨道, 也可用于定义车站内一条或几条具有明确用途的站线股道。Ifc Track可由一个或多个Ifc Track组成, 也可由一段或多段Ifc Track Part组成。Ifc Track空间组成见表12.1;Ifc Track空间分解见表12.2;Ifc Track空间包含见表12.3;Ifc Track属性集见表12.4。

12.3.2轨道段 (Ifc Track Part)

Ifc Track Part是指组成Ifc Track的一段具有唯一轨道结构类型及功能类型的轨道段落。Ifc Track Part空间组成见表12.5;Ifc Track Part空间包含见表12.6;Ifc Track Part属性集见表12.7。

12.3.3轨道构件 (Ifc Track Element)

12.3.4钢轨 (Ifc Track Rail)

Ifc Track Rail是轨道的主要组成构件, 是直接支承和引导车轮的构件, 为车轮提供连续、平顺和阻力最小的滚动表面, 引导机车车辆的前进, 承受车轮的巨大荷载, 并传递到下部结构上, 且还可兼做轨道电路之用。Ifc Track Rail可和扣件 (Ifc Track Fastening) 、轨枕 (Ifc Track Sleeper) 组合成轨排组合件 (Ifc Track Panel) 。Ifc Track Rail属性集见表12.8;Ifc Track Rail被空间包含见表12.9。

12.3.5扣件 (Ifc Track Fastening)

Ifc Track Fastening是指将钢轨扣压在轨枕或其他轨下基础上的连接构件。Ifc Track Fastening可和钢轨 (Ifc Track Rail) 、轨枕 (Ifc Track Sleeper) 组合成轨排组合件 (Ifc Track Panel) 。Ifc Track Fastening属性集见表12.10;Ifc Track Fastening被空间包含见表12.11。

12.3.6轨枕 (Ifc Track Sleeper)

Ifc Track Sleeper是指支承钢轨、保持轨距并将荷载传递于道床的构件。Ifc Track Sleeper可和钢轨 (Ifc Track Rail) 、扣件 (Ifc Track Fastening) 组合成轨排组合件 (Ifc Track Panel) 。Ifc Track Sleeper属性集见表12.12;Ifc Track Sleeper被空间包含见表12.13。

12.3.7轨道板 (Ifc Track Slab)

Ifc Track Slab是指预制的钢筋混凝土板或预应力钢筋混凝土板, 是板式轨道的主要构件, 把来自钢轨和扣件的荷载均匀的传递给下部结构, 并且把轨道纵横向荷载传递给限位结构。轨道板仅存在于无砟轨道结构中。Ifc Track Slab属性集见表12.14;Ifc Track Slab被空间包含见表12.15。

12.3.8道床板 (Ifc Track Concrete Slab)

Ifc Track Concrete Slab是现场灌筑的埋设双块式轨枕、混凝土岔枕或其他轨枕的整体钢筋混凝土层。道床板仅存在于无砟轨道结构中。Ifc Track Concrete Slab属性集见表12.16;Ifc Track Concrete Slab被空间包含见表12.17。

12.3.9隔离层 (Ifc Track Isolation Layer)

Ifc Track Isolation Layer是位于底座顶面, 可实现上部轨道结构特殊情况下的伤损修复, 同时协调温度变形的结构层。隔离层仅存在于无砟轨道结构中。Ifc Track Isolation Layer属性集见表12.18;Ifc Track Isolation Layer被空间包含见表12.19。

12.3.10弹性垫层 (Ifc Track Elastic Cushion)

Ifc Track Elastic Cushion是为缓和纵横向荷载对轨道结构的冲击作用, 在底座凹槽侧面设置的垫层。弹性垫层仅存在于无砟轨道结构中。Ifc Track Elastic Cushion属性集见表12.20;Ifc Track Elastic Cushion被空间包含见表12.21。

12.3.11调整层 (Ifc Track Adjustment Layer)

Ifc Track Adjustment Layer是现场摊铺或浇筑的用于支承轨道板或道床板的混凝土层或砂浆层。调整层仅存在于无砟轨道结构中。Ifc Track Adjustment Layer属性集见表12.22;Ifc Track Adjustment Layer被空间包含见表12.23。

12.3.12底座 (Ifc Track Base)

Ifc Track Base是现场浇筑的用于支承轨道板或道床板的钢筋混凝土基础。底座仅存在于无砟轨道结构中。Ifc Track Base属性集见表12.24;Ifc Track Base被空间包含见表12.25。

12.3.13道岔 (Ifc Track Turnout)

Ifc Track Turnout是指把一条轨道分支为两条或以上的设备。Ifc Track Turnout属性集见表12.26;Ifc Track Turnout被空间包含见表12.27。

12.3.14道砟层 (Ifc Track Ballast Layer)

Ifc Track Ballast Layer是由具有不同级配的碎石、卵石、砂子、矿砟等散粒体材料组成的结构层, 具有直接支承或固定轨枕位置, 传递荷载以及排水等作用。一个或一个以上Ifc Track Ballast Layer可组合成有砟道床组合件 (Ifc Ballast Bed) 。道砟层仅存在于有砟轨道结构中。Ifc Track Ballast Layer属性集见表12.28;Ifc Track Ballast Layer被空间包含见表12.29。

12.3.15钢轨伸缩调节器 (Ifc Track Expansion Joint)

Ifc Track Expansion Joint是调节钢轨伸缩的设备。Ifc Track Expansion Joint属性集见表12.30;Ifc Track Expansion Joint被空间包含见表12.31。

12.3.16铁路组合件 (Ifc Railway Assembly)

12.3.17有砟道床 (Ifc Ballast Bed)

Ifc Ballast Bed是支承和固定轨枕, 并将其荷载传布于下部结构上表面的轨道组成部分。有砟道床仅存在于有砟轨道结构中。有砟道床组合件 (Ifc Ballast Bed) 可由一个及以上Ifc Track Ballast Layer组合而成。Ifc Ballast Bed被空间包含见表12.32;Ifc Ballast Bed实体组成见表12.33。

12.3.18轨排 (Ifc Track Panel)

Ifc Track Panel是用扣件将每节 (两股) 钢轨和轨枕连接在一起而组成的结构构件。轨排组合件 (Ifc Track Panel) 可由钢轨 (Ifc Track Rail) 、扣件 (Ifc Track Fastening) 和轨枕 (Ifc Track Sleeper) 组合而成。Ifc Track Panel属性集见表12.34;Ifc Track Panel被空间包含见表12.35;Ifc Track Panel实体组成见表12.36。

12.3.19轨道零件 (Ifc Track Element Component)

12.3.20钢轨接头 (Ifc Track Rail Joint)

Ifc Track Rail Joint是钢轨之间接头处所使用的连接零件。Ifc Track Rail Joint属性集见表12.37;Ifc Track Rail Joint被空间包含见表12.38。

12.3.21轨道加强设备 (Ifc Track Strengthening Equipment)

12.3.22轨道附属设备 (Ifc Track Accessory Equipment)

12.3.23接地端子 (Ifc Earthing Terminal)

Ifc Earthing Terminal指与接地体连接的端子。Ifc Earthing Terminal属性集见表12.43;Ifc Earthing Terminal被空间包含见表12.44。

12.4属性集定义

13站场领域模式

13.1模式定义

本标准定义的信息模型数据基础架构包括铁路枢纽、铁路车站及其各种组成部分。

站场信息模型数据基础架构由空间结构单元 (Ifc Spatial Structure Element) 、构件 (Ifc Element) 组成。

站场空间结构单元包括:铁路枢纽 (Ifc Railway Terminal) 、铁路车站 (Ifc Railway Station) 、铁路站台 (Ifc Railway Platform) 。

站场空间结构单元、构件间的关系如图13.1所示。

13.1.1站场空间结构单元

站场的空间结构单元指铁路站场的空间主体以及它的主要组成结构。分为铁路枢纽 (Ifc Railway Terminal) 、铁路车站 (Ifc Railway Station) 、铁路站台 (Ifc Railway Platform) 三类。站场空间结构单元间的继承关系如图13.2所示。

铁路枢纽 (Ifc Railway Terminal) 继承自铁路结构 (Ifc Railway Structure Element) , 表达由一个或多个车站 (Ifc Railway Station) 及线路 (Ifc Railway) 组成的空间结构。

铁路车站 (Ifc Railway Station) 继承自铁路结构 (Ifc Railway Structure Element) 。通常表达完成客货运作业或技术作业的一座车站。作为一个空间结构单元, 其内部包含各类铁路工程构件, 如信号设备 (Ifc Railway Signal Device) 、标志标牌 (Ifc Railway Denoter Device) 、安全设备 (Ifc Railway Safety Device) 、机械设备 (Ifc Railway Mechanical Equipment) 、建筑构件 (Ifc Building Element) 等。同时, 它通过关系对象 (Ifc Rel Aggregated) 分解为其他类别的对象, 包括轨道 (Ifc Track) 、路基 (Ifc Subgrade) 、桥涵 (Ifc Bridge) 、站台 (Ifc Railway Platform) 、建筑 (Ifc Building) 、道路 (Ifc Road) 等。

铁路站台 (Ifc Railway Platform) 继承自铁路结构 (Ifc Railway Structure Element) 。可以表达一座站台内部包含站台墙 (Ifc Railway Platform Wall) 、坡道 (Ifc Ramp) 、台阶 (Ifc Stair) 等建筑构件。

13.1.2站场构件

信号设备构件 (Ifc Railway Signal Device) 表示铁路上使用的信号显示设备。以此为父类可以派生出信号机 (Ifc Railway Signal) 与警冲标 (Ifc Railway Clearance Post) 两种构件。

调速设备构件 (Ifc Railway Speed Control Device) 表示在列车调车作业中调节列车运行速度的设施。以此为父类可以派生出减速器 (Ifc Railway Speed Reducer) 及减速顶 (Ifc Railway Retarder) 两种类型的构件实体。

标志标牌构件 (Ifc Railway Denoter Device) 表示设置在铁路线路附近用来指示各种信息的构件实体。

机械设备构件 (Ifc Railway Mechanical Equipment) 表示车站内用于客货运运输作业的各类机械设备, 目前暂时包括轨道衡 (Ifc Wagon Scale) 、汽车衡 (Ifc Truck Scale) 、超偏载仪 (Ifc Deflection Instrument) 等三类设备。

站台墙 (Ifc Railway Platform Wall) 表示支挡站台路基土方的构件实体。

平过道 (Ifc Railway Flat Aisle) 表示供人或车辆跨越铁路的平交设施。

站场构件间的继承关系如图13.3所示。

13.2类型定义

13.3实体定义

13.3.1铁路枢纽 (Ifc Railway Terminal)

Ifc Railway Terminal是由若干个车站、各种为铁路运输服务的设施及连接线等所组成的整体。Ifc Railway Terminal空间分解见表13.1。

13.3.2铁路车站 (Ifc Railway Station)

Ifc Railway Station表示一座车站。Ifc Railway Station空间组成见表13.2;Ifc Railway Station空间分解见表13.3;Ifc Railway Station空间包含见表13.4;Ifc Railway Station属性集见表13.5。

13.3.3铁路站台 (Ifc Railway Platform)

Ifc Railway Platform是指车站用于旅客上下车或货物装卸的设施。Ifc Railway Platform空间组成见表13.6;Ifc Railway Platform空间包含见表13.7。

13.3.4铁路信号设施 (Ifc Railway Signal Device)

13.3.5铁路信号机 (Ifc Railway Signal)

Ifc Railway Signal表示的是由调度台统一控制的带有色灯指示的铁路运行控制设备。Ifc Railway Signal属性集见表13.9。

13.3.6铁路警冲标 (Ifc Railway Clearance Post)

13.3.7铁路调速设备 (Ifc Railway Speed Control Device)

Ifc Railway Speed Control Device是在列车调车作业中调节列车运行速度的设施。包括减速器及减速顶两种类型的构件实体。Ifc Railway Speed Control Device被空间包含见表13.10。

13.3.8减速器 (Ifc Railway Speed Reducer)

13.3.9减速顶 (Ifc Railway Retarder)

13.3.10铁路标志标牌构件 (Ifc Railway Denoter Device)

Ifc Railway Denoter Device是设置在车站线路附近用来指示各种信息的构件实体。Ifc Railway Denoter Device被空间包含见表13.11。

13.3.11铁路安全设备构件 (Ifc Railway Safety Device)

Ifc Railway Safety Device是设置在车站线路上用来保证列车运行安全的构件实体。包括车挡、挡车器、脱鞋器、停车顶、铁鞋等类型的构件实体。Ifc Railway Denoter Device被空间包含见表13.12。

13.3.12铁路车挡 (Ifc Railway Car Bumper)

13.3.13铁路挡车器 (Ifc Railway Car Stopper)

13.3.14铁鞋 (Ifc Railway Iron Shoe)

13.3.15停车顶 (Ifc Railway Stop Retarder)

13.3.16停车器 (Ifc Railway Stop Device)

13.3.17脱鞋器 (Ifc Railway Iron Shoe Removing)

13.3.18站台墙 (Ifc Railway Platform Wall)

Ifc Railway Platform Wall表示的是支挡站台路基土方的构件实体。Ifc Railway Platform Wall被空间包含见表13.13。

13.3.19铁路平过道 (Ifc Railway Flat Aisle)

Ifc Railway Flat Aisle表示的是供行人或车辆跨越铁路的设施。Ifc Railway Flat Aisle被空间包含见表13.14;Ifc Railway Flat Aisle属性集见表13.15。

13.3.20铁路机械设备 (Ifc Railway Mechanical Equipment)

Ifc Railway Mechanical Equipment表示的是站内用于客货运运输作业的各类机械设备, 目前暂时包括轨道衡、汽车衡、超偏载仪等三类设备, 远期可以根据需要继续添加不同的设备。Ifc Railway Mechanical Equipment被空间包含见表13.16。

13.3.21铁路轨道衡 (Ifc Railway Wagon Scale)

13.3.22铁路汽车衡 (Ifc Railway Truck Scale)

13.3.23铁路超偏载仪 (Ifc Railway Deflection Instrument)

13.4属性集定义

14其他

14.1电缆槽

使用Ifc Distribution System表达电缆槽, Ifc Distribution System的预定义类型属性取值为“CONVEYING”或“USERDIFINED”。

使用Ifc Cable Carrier Segment表达一段电缆槽, 并同时要求Ifc Cable Carrier Segment的预定义类型属性取值为“CABLETRUNKINGSEGMENT”。

《中国少年报》1版 篇7

ATSC[1]正在积极制定ATSC 3.0版标准[注1], 从征集需求和提案、到标准草案制定的有关环节 (特别是工作量最大的物理层) , 进展比较顺利。

[注1]ATSC 1.0版于1996年12月圣诞节前由美国政府机构联邦通信委员会 (FCC) 批准, 迄今已近18年。1998年美国大规模推广ATSC后, 于2009年7月底前按计划完成过渡, 并腾出全部“700 MHz频段”进行重新分配。而ATSC 2.0版 (MH版, 即移动/手持版) 于2009年9月由FCC批准, 迄今也已5年余。

2014年6月, ATSC技术委员会 (TC) 主席兼第3工作组 (负责物理层) 组长Richard Chernock博士在山东烟台举行的“未来广播电视 (FOBTV) ”的高峰会[注2]上, 介绍了ATSC 3.0版物理层的进展[2], 并给出ATSC 3.0版标准草案制定过程的日程表 (在2015年底将完成全部标准草案) 。有韩国和西班牙的专家向笔者表示:该标准争取在2016年夏的巴西里约热内卢奥运会期间, 实现4K-UHDTV的地面试验性广播, 其中视频编码则采用MPEG-HEVC/H.265标准。

[注2]该会议由2011年11月11日在上海成立的国际组织“未来广播电视 (FOBTV) ”举办。后者的秘书处为中国上海NERC-DTV。详见www.fobtv.org或www.nercdtv.org。

据悉, ATSC 3.0版物理层 (PHY) 共收到11个提案, 其中1个来自中国, 它由中国上海数字电视国家工程研究中心 (NERC-DTV) 、中科院上海高等研究院和上海交通大学3个单位联合提出。约半年后, NERC的3个工业界成员 (海尔、TCL这2家电视机制造厂商以及发射机制造厂商北京北广科技) 也参加了中国提案的工作。其余10个提案的提出单位有总部在欧洲的DVB、日本NHK科研所、Sony、韩国ETRI、韩国三星、美国Zenith、韩国LGE、加拿大通信研究中心 (CRC) 、电信界的Qualcomm和Ericsson等。从国别来看, 掌握地面数字电视广播 (DTTB) 高科技的绝大部分国家 (欧洲国家及美、日、韩、中) 都有机构参与。因此, 笔者认为ATSC 3.0版将是“未来广播电视”信道传输领域的唯一候选者[3]。

下面第2节扼要介绍ATSC 3.0版物理层的进展。第3~5节则是笔者对ATSC 3.1版的个人建议[注3]:第3节是增加单载波可选项 (如n-VSB和n-QAM等) ;第4节是增加“单频道 (指派频道) 方案”实现回传信道的可选项, 可不依赖于“空白频谱”;第5节则是增加中国工程师们自主创新的“宽带DTV发射机+M-SFN (多频道单频网) ”DTTB组网技术的创新模式[4,5,6], 它特别适用于采用单载波系统实现高比特率固定接收服务 (例如应用于4K/8K-UHDTV) , 以充分发挥单载波系统的若干技术优势。最后的第6节则是简短小结。

[注3]为了不影响ATSC 3.0版 (特别是工作量较大的物理层) 当前的工作, 本文的建议可作为ATSC 3.0版标准草案基本确定后, ATSC准备继续制定ATSC 3.1版时参考。

2 ATSC 3.0版物理层进展简介[2]

Richard Chernock博士的幻灯片报告[2]内容是ATSC 3.0版物理层已有决定和可供公布的部分, 内容极其丰富。本节仅扼要介绍其中的某些关键部分。

2.1 ATSC 3.0版的日程表

图1为ATSC 3.0版的日程表, 目前进展顺利。预期可在2015年底完成全部标准草案的计划。

2.2 ATSC 3.0版物理层

2.2.1 技术上可解决“无线三网融合”

ATSC 3.0版物理层从其重要框图来看, 在技术上可解决“无线三网融合”。图2是ATSC 3.0版物理层的框架结构;图3则是其“信息内容发送”的详细图解。从图3可看出:1) 左侧完全是计算机系统的体系结构, 可解决DTTB网络与计算机网络的融合;2) 右下方的输出有两大部分 (完全相同的信息内容源) , 传统的DTTB网络和宽带网络 (即互联网络) , 可解决两者的融合。

2.2.2 信道编码性能更加逼近Shannon理论极限

ATSC 3.0版物理层的信道编码有几项基本措施:1) 数据结构采纳IP的2 048 byte为基本单元, 它仍属于MPEG系统层中的“节目流 (PS) ”, 而不采纳188 byte的MPEG“传送流 (TS) ”。2) 调制 (星座图) 基于正交频分多工 (OFDM) , 容易适应不同的电视频道带宽 (6 MHz、7 MHz和8 MHz等) 和有效带宽, 容易适应手持接收和移动接收的环境 (“屋顶天线”固定接收暂不是重点) 。3) 纠错编码基于低密度奇偶校验 (LDPC) , 并参照DVB-T2 (2009年7月) [7]采用“长码”和“短码”的两大类码字长度, 以适应手持接收和移动接收两大类服务 (但尚未公布其具体长度) 。

图4是目前信道编码计算机仿真的率失真曲线 (阶段性成果, 左下部非常逼近Shannon理论极限) , 其中按照国际惯例采用AWGN模型和BER=10-6 (与“回波模型”无关) 。

所谓“非常逼近Shannon理论极限”可从3个方面来看:1) 该结果与近18年前批准的ATSC 1.0版相比 (图4中部的A/53) , 门限值由现场测试值15.2 d B (计算机仿真值按14.2 d B估算) 向左下降为约10.9 d B, 改善约3.3 d B, 离理论极限还有约1.4 d B的差距。2) 该结果与5年前批准的DVB-T2[7]相比, 具有“后来居上”的特点:表1是该曲线中部和中左部与DVB-T2典型数据 (文献[4]中引用的3个) 对比, 分别下降 (改善) 约0.5 d B、约0.8 d B和约1.0 d B。3) 整个曲线从中左部到左下端, 其逼近Shannon理论极限的差距由约1.0 d B逐步缩小到仅约0.1 d B。

注:*这些就是已提出的不同应用传送协议方案, 并正在S33-1的讨论中。

注: (1) DVB-T2带宽为8 MHz;图4纵坐标采用信道编码率, 适用于不同带宽。 (2) 2个相同条件 (AWGN和BER) 下的计算机仿真结果。 (3) 第5列“对应的门限值”来自图4读取 (放大5倍) 的对应数值。

这样的阶段性结果显然是有关提案单位300~400人近1年密切合作拼搏所获得的, 充分挖掘LDPC信道纠错编码的技术潜力。

2.3 其他有关内容

1) 灵活的服务模型 (略) 。

2) 已选定MPEG-HEVC/H.265为核心视频编解码器 (codec) 。4K/8K-UH-DTV的图像分辨率格式分别为3 840 (像素) ×2 160 (扫描行) 和7 680×4 320 (两者都是16∶9=1.778的宽高比) ;但还有中间格式“5K”:4 800×2 160 (64∶27=2.370的宽高比, 更适合宽银幕电影片) 。而以上3种格式都是逐行扫描格式的, 对隔行扫描格式最高只支持到1 080i。

3) 实时运行环境:“已一致同意将定义一个基准档次 (baseline profile) ”, 并认为, “要实施交互式平台, 则必须包括HT-ML5等”。图5是各种基本档次和可选的特性。

4) 对回传信道没有介绍任何内容。

3 建议1:对ATSC 3.1版物理层增加单载波调制的可选项

3.1 预计ATSC 3.0物理层将采纳笔者建议的不同调制模式之融合系统框架结构

2011年11月11日, FOBTV在上海成立半年后, 笔者发表论文[8]:建议国际通用的DTTB传输标准3.0版采纳类似中国地面国标[9]的融合系统框架结构, 可融合3种类型的调制模式。具体的建议是:数据帧结构可有3个层次, 即数据超帧 (super-frame) 、数据帧 (frame) 和数据子帧 (sub-frame) 。而其中数据子帧是基本单元和重点, 从时间域来看, 有帧头和帧体 (负荷, payload) 两大部分 (图6) , 并按其采纳的调制模式和插入导频 (pilot) 信号方式的不同, 可分为3大类型。

1) 纯多载波系统 (简称类型M) :数据子帧的帧头部分完全空白, 没有PN码导频信号 (其输出频谱两侧能自动形成“陡降特性”, 下面的类型H则不能) 。PN码导频信号全部插入帧体 (负荷) 部分, 而且帧体 (负荷) 的其余绝大部分采用OFDM调制 (故称为纯多载波系统) 。DVB-T、DVB-T2及ISDB-T都属于这类。

2) 单载波/多载波混合 (Hybrid) 系统 (简称类型H) :数据子帧的帧头部分插入PN码作为导频信号 (与类型S相似, 因而它具有单载波的属性, 并丧失纯多载波系统输出频谱自动生成“陡降特性”的特征) , 其帧体 (负荷) 绝大部分采用正交频分多工 (OFDM) 调制, 因而称为单载波/多载波混合系统。其帧体 (负荷) 部分可插入PN码导频信号 (与类型M相似) , 但也可不插入 (如中国地面国标-C=3 780可选项, 其前身是TDS-OFDM) 。

3) 纯单载波系统 (简称类型S) :数据子帧的帧头部分插入PN码作为导频 (pilot) 信号, 其帧体 (负荷) 部分则是n-VSB (n=2, 4, 8, 16, …) 或n-QAM (n=4, 16, 64, 256, …) 等单载波调制 (当然从逻辑上讲, 其帧体部分也可像类型M或类型H那样插入PN码导频信号) 。ATSC 1.0版 (及2.0版) 和中国地面国标-C=1可选项具有与类型S相似的基本结构。

预计:DVB对ATSC 3.0版的提案 (还有日本等机构的提案) , 可能沿袭DVB-T或ISDB-T的传统 (技术及专利) :其数据子帧的帧头部分 (也称保护间隔, GI) 为空白, 即属于上述类型M。而中国提案则可能有所不同而采用上述类型H (沿袭中国地面国标的技术及专利) [注4]。

[注4]中国提案可能延续地面国标[9]的优势而采纳单载波/多载波混合系统 (类型H) 。但它为了避免TDS-OFDM的专利问题而与地面国标-C=3 780的不同之处可能是:除了在数据子帧的帧头部分以外, 还在其帧体 (负荷) 部分插入PN码导频信号。当然它还需要同DVB-T或ISDB-T有所不同。

如果ATSC 3.0版物理层准备“融合”类型M和类型H (特别是要同类型M有所不同) , 势必将采纳笔者论文[8]建议的融合系统 (包容各种先进调制技术) 。如果这样, 它已预留上述类型S可作为ATSC 3.1版新增加调制模式的可选项[注5]。

[注5]ATSC 3.0版物理层目前的提案为何没有单载波的可选项?笔者以为:ATSC 3.0版 (其物理层是重点) 面临的巨大现实需求是宽带网络 (互联网) 的崭新市场机遇, 重点要解决DTTB网络与宽带网络的“无线融合”。特别是从图4可看出:其右下侧就是宽带网络的输出口。或者说, 采纳ATSC3.0版物理层后的地面广播业者的下一代播控平台站就成为实实在在的宽带网络 (互联网) 的网站。

美国2009年6月底完成关闭模拟电视后, 腾出“700 MHz频段”的108 MHz“空白频谱” (占总频谱资源的1/3) 。这些空白频谱在2008年夏进行公开拍卖时, 卖出约60%, 而中标者都是电信公司。然而这些年来, 中标的电信公司似乎并没有从这些频谱所开展的服务中获利。究其技术方面的原因可能是:2011年IEEE802.22 WRAN标准中最高的有效比特率也仅22.69 Mbit/s (其信道编码效率为22.69 Mbit/s÷6 MHz=3.78 bit/s/Hz, 而纠错编码率为5/6) , 不适合低成本、大规模发送视频服务。而本文图4的率失真曲线在纵坐标中部的A/53左方, 即有大于3.5 bit/s/Hz的结果 (信道纠错编码率2/3, 与上述5/6相比, 可容忍的误码率为2倍关系) 。而且图4曲线的右上方最高可达大于8.5 bit/s/Hz, 这可能是由于WRAN标准中的数据结构较短, 导致在传输视频服务时, “头部开销”过大, 又没有把LDPC针对固定接收和移动接收两种服务而有区别地采纳“长码”和“短码”2种长度的码字。

另一方面, 美国拥有电视节目源的主体就是地面广播业者, 如CBS, NBC, ABC, FOX等4大商业公司和非盈利的PBS等。现在他们不慌不忙腾出手来, 从技术上制定ATSC 3.0版来解决DTTB网络与宽带网络“融合”的技术标准, 以开拓这方面的崭新市场。或者说, 他们优先考虑通过自办宽带网络的网站, 向平板电脑和手机接收的用户提供完全崭新的服务 (室内接收、手持接收和移动接收) , 而不是优先考虑向传统的“屋顶 (室内) 天线”固定接收用户提供原有服务的升级版本。后者可留待下一步再解决。

换言之:实际的市场需要侧重解决图4率失真曲线应用的左下部、中左部和中部, 而不是其右上部和右上端。因此, 提案单位提出的技术方案只有类型M和类型H, 才符合美国地面广播业者自办宽带网络 (互联网) 的网站迅速进入现实崭新市场的迫切需求。

美国地面广播业者是否会继续对“700 MHz”中108 MHz剩余的40%, 通过FCC的拍卖获得许可证和使用权后, 2017年起主动开展宽带网络 (互联网) 的崭新服务, 或者同时与电信界 (已拥有该频段60%的许可证和使用权) 合作, 采用ATSC 3.0版开展同样的崭新服务, 值得人们继续跟踪。

3.2 单载波可选项的传统技术优势

ATSC 3.1版物理层增加单载波调制的可选项内容后, 可使ATSC 1.0版和地面国标-C=1这2种纯单载波系统 (类型S) 的下述技术优势在今后有所延续而不致中断:

1) 现场测试的门限值较低 (与计算机仿真值有所不同) :在覆盖范围边缘地带 (fringe region) 的开阔田野中的现场测试[3]的门限值较低。它适用于AWGN模型主导的类似美国城市郊区的ATSC信号“屋顶 (室内) 天线”固定接收服务的典型接收环境。

因为, 1995—1996年美国广播业者内部曾有一场大争论:究竟采用ATSC还是DVB-T作为美国固定接收的标准?前者以CBS为代表;后者以总部设在华盛顿东北Baltimore的Sinclair Groups为代表。因为, 在大致相同的有效比特率时, 计算机仿真的结果相似。但后来进行的现场测试对比结果却证实:在固定接收服务中, ATSC的门限值有约4.0 d B的优势。此后1998年的澳大利亚现场测试和2001年的巴西现场测试又都证实这一结论[3]。

现在再来审阅图4的率失真曲线。其右上半部显然是为高比特率固定接收服务设计的:AWGN模型的应用中, 美国6 MHz带宽频道的最高有效比特率大于50 Mbit/s。那么, 在工程实现的现场测试中, 如果把类型S与类型M对比, 上述约4.0 d B的差距是否继续存在 (甚至扩大) ?如果是的话, 那么采用类型M (或类型H) 实现高比特率固定接收 (为“屋顶天线”用户们服务) 时与采用类型S相比, 对于相同的覆盖范围其发射功率将是后者的约2.5倍 (约4.0 d B) 以上 (类型M与类型S相比, 还有发射功率峰均比 (PAPR) 稍大的不足) , 其后果是增加电磁污染和电能耗、增加成本[注6]。

[注6]2016年夏的巴西里约热内卢奥运会要采用ATSC3.0版+MPEG-HEVC/H.265视频等, 实现4K/UHDTV的DTTB试验性广播, 看来只会采用其纯多载波可选项 (类型M) 或单载波/多载波可选项 (类型H) 。但从今后来看, 采用单载波可选项 (类型S) , 充分发挥其优势, 可显著降低成本。

2) 抵御同频道干扰 (CCI) 和邻近频道干扰 (ACI) 的性能较好:1996年9月美国“大联盟 (GA) 样机”的高比特率固定接收的实验室测试结果报告草案表明:ATSC (与类型S相似) 有良好的抵御CCI和ACI的性能。中国地面国标[9]2006年8月批准前的测试报告也表明:其C=1可选项 (与类型S相似) 与C=3 780可选项 (与类型H相似) 在高比特率固定接收时抵御CCI和ACI性能的对比中, 前者性能较好[注7]。

[注7]1995—1996年ATSC确定有效带宽为5.38 MHz时考虑到:模数并存的过渡期内大中小模拟和数字发射功率将并存的特性 (若干NTSC的发射功率特别巨大) , 在有效带宽内保证1套高质量的HDTV前提下, 尽量缩小其有效带宽, 以便获得较好的ACI性能, 方便过渡期内的频率规划, 尽快关闭模拟制地面电视广播。并经过几次频率调整, 腾出“700 MHz频段”, 以供拍卖 (少数保留为公共专用) 。为此, 不得不忍痛降低约5%的有效比特率。

现在ATSC 3.0版的有效带宽面临2种可能:1) 维持原5.38 MHz数值不变;原有的频率规划不需修订。但可能性较大的是, 收回1996年时忍痛降低的约5%有效比特率;2) 由于原大功率NTSC模拟电视台完全关闭, 严重的NTSC对ATSC 1.0版DTTB的ACI干扰已不复存在。而当前和今后较长时期内, 频率规划只需考虑DTTB相互间的ACI。那么FCC就可考虑采纳新的“有效带宽比”, 并对原有的频率规划进行一次重大修订。例如, ATSC 3.0版可采纳“有效带宽比”为约0.95, 就可适应类型M和类型H等不同提案的融合 (可选项为多种, 其中仍可保留原5.38 MHz) 。如果“有效带宽比”有约0.95的可选项, 那么从中国地面国标的测试经验可知:类型S (与地面国标-C=1相似) 抵御CCI和ACI的性能, 比起类型H (与地面国标-C=3 780相似) 要好些 (而与类型M相比会更好些) 。

3) 单载波系统更有利于采用宽带发射机实现M-SFN的组建省级/大区域DTTB网络[4,5,6];特别是ATSC 1.0版 (还有2.0版) 的“有效带宽比”稍小, 更有利于采用宽带DTV发射机 (请参阅[注3-4]和第5.3节) 。

4 建议2:增加“单频道方案” (仅使用指派频道) 实现“回传信道”的可选项[3]

据悉, ATSC 3.0版物理层的“回传信道”将采纳“空白频谱方案”[注8]。因为, 从公开发表的文章来看, 目前有加拿大通信研究中心 (CRC) 牵头的4个组织 (其余3个分别是西班牙Basque州立大学小组、韩国ETRI和日本NHK科研所) 正在合作提出建议, 采用“分层云传输 (layered cloud transmission) ”技术实现ATSC 3.0版物理层所需的回传信道 (包括上行链路) (本文从略) 。

[注8]“空白频谱”可分为三大类 (对某特定的地理域覆盖范围而言) :1) “700 MHz频段”以下的地面电视频谱 (以UHF频段为主) 中已指派而尚未动用的、或尚未指派的频道;2) “700 MHz”频段内的类似地面电视频道;3) 现存ATSC 1.0版2个频道之间的“空隙 (Gap) ”有6.00 MHz-5.38 MHz=0.62 MHz, 可动用的频谱每个频道约0.5 MHz。

4.1 动用“空白频谱”的优缺点

其优点有:容易把ATSC 3.0版物理层与和IEEE802.22 WRAN标准 (回传信道需要动用“空白频谱”, 适用于农村地区) 协调;可促进电信业与地面广播业的公平竞争或合作。但ATSC也可采纳不同的技术, 并与之公平竞争。而从图4来看, ATSC 3.0版物理层将采用后一思路。

其缺点有:1) 仅适用于美国等频谱法规允许动用“空白频谱”的国家。2) 即使就美国而言, 在纽约等大城市人口密集地区 (收视率和经济效益最高) , 往往没有“空白频谱”可供使用。地面广播业者如果要在这些地区实施“回传信道”, 就不得不动用DTTB网络以外的其他通信资源 (如光纤、有线或卫星网络) 。这对于资金雄厚的地面广播业或电信巨头, 没有任何困难。但对于中小广播者来说, 如果他们需要在这类地区实时报道某种突发事件, 就不得不付出高额费用来临时租借别家公司的网络 (不能动用已拥有许可证的指派频道) , 导致他们在市场竞争中处于不利地位。

4.2 增加具有双向回传信道的“单频道 (指派频道) ”可选项[3]

为此, 本文建议在ATSC 3.1版物理层增加具有双向回传信道的“单频道 (仅使用指派频道) ”可选项, 它不依赖于“空白频谱”。而其基本技术措施是:既可采用时分半双工 (Time Division Duplex, TDD) , 也可采用频分半双工 (Frequency Division Duplex, FDD) , 更可采用TDD/FDD两者的组合。

在考虑“回传信道”后, DTTB网络共有4类数据流:上行回传信道 (Up Return Channel, Up-RC) 、上行数据流 (Up Streams, Up S) 以及下行回传信道 (Down Return Channel, Dw-RC) 、下行数据流 (Down Streams, Dw S) , 它们的基本单元都是数据子帧。

Up-RC和Dw-RC是保证每个用户都能同广播业者的下一代播控平台 (Next Generation Broadcasting Platform, NGBP) 实现“一对一”的双向连接, 其有效比特率稍低 (可确保重要指令、话音、短信、图片和小尺寸视频等信息) , 而稳健性 (Robustness) 要高些。而Dw S和Up S则是携带数据量较大的、比特率较高的“有效信息”, 其稳健性稍差。其中Dw S首先是传统的电视节目数据流 (或在凌晨“空闲时段”给用户发送“下载后再观看”的免费或低交费服务) 。而其中Up S则偶然由广播业者动用于现场实况的实时广播 (某种敏感的突发事件) 。当然, Up S也可由个别用户向广播业者提供的实时视频新闻节目源 (如高速路的车祸/堵塞现状或旅游地/超市拥挤的手机拍摄视频新闻) 等。

TDD或/和FDD应用于指派频道的双向传输, 可有下述3种技术组合模式。它们各自的基本单元在时间域都是以数据子帧为基本单元, 相互间为“先后顺序排列的”串联关系 (in series) 。而且它们相互之间在时间域或频率域都已设计某种对应的“保护间隔 (Guard Interval, GI) 。

1) 仅采用TDD的模式:适用于第3.1节的纯单载波系统 (类型S) , 以发挥单载波调制的某些技术优势 (见第3.2节) , 其数据子帧可分为4类:只含Up-RC、只含Up-RC/Up S、只含Dw-RC以及只含Dw-RC/Dw S。其时间域的位置可考虑:Up-RC或Dw-RC设置在数据子帧的帧体 (负荷) 部分之起始端或全部 (紧接在在PN码导频信号后, 并采用BPSK/QPSK调制) ;而Up S或Dw S则设置在数据子帧的帧体 (负荷) 部分之尾部或全部 (即下个数据子帧之前) 。

2) 仅采用FDD的模式:适用于第3.1节的纯多载波系统 (类型M) , 其数据子帧也分为4类。它们在频率域的位置可考虑:Up-RC或Dw-RC设置在有效带宽的频率域低端 (占用部分子载波的低端, 并采用BPSK/QPSK调制) 或全部;而Up S或Dw S则设置在有效带宽的频率域高端或全部。

3) TDD和FDD组合的模式:适用于第3.1节的单载波/多载波的混合系统 (类型H) , 其数据子帧也分为4类。它们的设置可考虑:Up-RC或Dw-RC采用TDD模式;Up S或Dw S则采用FDD模式。

4.3 ATSC 3.0版物理层给广播业者运营宽带网络提供崭新服务的巨大机遇

从图3的“信息内容发送”图解可看出, 广播业者 (Broadcasters, 在美国是指地面广播电视运营者) 下一代播控平台的输出有并行的两大类:1) 中下部就是传统DTTB输出;2) 右下部则是崭新的“传统”宽带网络 (互联网) 输出, 成为实实在在的一个网站。因此, ATSC 3.0版物理层给广播业者带来运营宽带网络崭新服务的巨大历史机遇[注9]。

[注9]此外, 就美国而言, 对已从拍卖获得“700 MHz频段”许可证的电信界, 究竟继续采用IEEE802.22的WRAN标准, 还是改用ATSC 3.0版推进服务 (或与地面广播业者进行合作) , 有待跟踪观察。

但从总有效比特率的数值大小和分配角度来看, 广播业者实际运营传统DTTB网络与宽带网络 (互联网) 时, 提供的崭新服务可粗略划分为3大类:

1) 服务类型B/T:宽带网络 (互联网) 为主, 传统DTTB网络为辅。其总有效比特率较低, 而且大部分分配给前者, 其稳健性较高 (分配给后者的是小部分, 当然也可改用比特率稍高, 而稳健性稍差的模式) 。它适用于大城市人口密集地区的运营, 优先考虑宽带网络用户的手持接收和移动接收的崭新服务“无穷发展”需求。而从图4的图解来看, 其绝大部分有效比特率的应用着重在该曲线的左中部和左下部, 这部分就是ATSC3.0版物理层需要优先解决的技术问题。

2) 服务类型B&T:宽带网络 (互联网) 兼顾传统DTTB网络, 其总有效比特率为中等 (两者大致对半分配、或六四开、或四六开) , 稳健性仍较好 (B或T的强健性可有不同模式) 。它适用于城乡结合部、人口密度稍低的地区, 兼顾宽带网络新用户和传统DTTB用户的需求。而从图4的图解来看, 其应用着重在该曲线的中左部和中部, 这部分就是ATSC 3.0版物理层接着需要着重解决的技术问题。

3) 服务类型T/B:传统DTTB网络为主, 宽带网络 (互联网) 为辅, 其总有效比特率较高 (大部分分配给前者) , 但稳健性稍差 (后者仍可采用稳健性稍好的模式) 。它适用于人口较稀少的城市郊区或农村地区, 以传统的“屋顶 (或室内) 天线”固定接收用户为主, 宽带网络新用户为辅。而从图4的图解来看, 其应用着重在该曲线的右中部和右上部。至少对于美国的地面广播业者而言, 这部分可“不慌不忙”下一步再解决, 因为传统的市场他们已拥有约75年。

以上的划分可能仅适用于白天的上班时段。除了每天19:00至24:00的黄金时段 (还有节假日) 和00:00至06:00用户数较少的“空闲时段”以外, 各地广播业者都可因地制宜灵活交叉使用上述不同的类型。而如何实现最佳组合, 还有待今后各地广播业者依据其原有的节目源优势, 探索崭新节目源类型, 提供崭新服务, 满足崭新市场需求, 获得最佳的社会效益和经济效益。

表2列出的内容是以总有效比特率在4大类数据流 (Up-RC, Dw-RC, Up S和Dw S) 之间的大致分配和可能用途进行估计, 供读者参考和探讨。

注: (1) 移动:小轿车和公交车的移动电视接收 (时速近400 km/h的中国高速列车的移动接收需特殊设计) ;手持:平板电脑和手机的接收;固定:传统的“屋顶 (室内) 天线接收”。 (2) Up-RC和Dw-RC归入宽带网络;而Dw S (和Up S) 则归入DTTB网络。Up S一般仅在突发事件时应用。 (3) 与“光纤到户”相比, 其有效比特率较低, 如500个用户同时使用时, 其“双向对话”的平均比特率仅约10~18 kbit/s, 但能可靠工作, 足以传输短信、话音、图片 (和小尺寸视频) 或各种交互式信息 (特别是“握手”用的联络指令) 等, 可实现低速宽带网络的全部功能。而Dw S移动电视所对应的总比特率、则可提供1~6套SDTV (后者相当1套HDTV) 。 (4) Up S一般是广播业者在其服务地域中出现敏感的突发事件时使用 (请见下面的专门说明) 。 (5) 与 (3) 相比, 数值有所增大, 但稳健性下降, 但也可增强其稳健性而降低其对应的有效比特率数值。 (6) 可提供6~12套接近演播室质量的SDTV (5套可折算为1套HDTV) 。 (7) 与 (3) 和 (5) 的对比讨论类似对 (5) 的说明。 (8) 可提供18~32套接近演播室质量的SDTV (5套可折算为1套HDTV) 。

然而, 有下述几类特殊的应用情况可作专门说明:1) 紧急信息的应用:出现紧急事件时 (如各种“天灾 (地震、台风、水灾和疫情等) ”和“人祸” (恐怖事件) ) , 可通过Dw-RC (直接通报“已连接”的用户) 和Dw S (当时播出的所有节目源) 提供“紧急信息”的内容及各类人群应采取的对应措施。

2) 突发事件的应用:在出现类似美国纽约世贸大厦“9·11”事件、波士顿马拉松枪击案或中国昆明火车站等恐怖事件时, 广播业者除了采取“紧急信息的应用”模式以外, 还可临时动用Up S把该突发事件的音视频数据 (包括现场采集的视频、效果声、对话和讲解等) 上传到下一代播控平台, 然后再以Dw S在其主频道节目中进行现场实况播出 (real time broadcasting) , 并暂时中断其原有的节目。当然, 这个节目源也可由某用户通过手机或平板电脑拍摄后, 通过Up S而直接提供 (广播业者自己无需派人到现场) [注10]。

[注10]Up S使用时, 其有效比特率至少保证1套DVD质量SDTV所需, 这就不得不临时挤占其他数据流的有效比特率 (见下面说明) 。但其总时间延迟 (time delay) 可争取做到小于2 s (显著小于卫星链路的时间延迟, 成本又极低) 。

需采取的临时措施有:1) 临时降低其他Dw S节目源 (或Up-RC/Dw-RC) 的平均比特率。例如降低其清晰度或者缩小其显示图像的几何尺寸;或采用电视的“降帧技术 (帧频减半) ”;插入的广告也可改为静止图片。

2) 与此同时, 在所有其他Dw S和Dw-RC中插入特殊的字幕通告 (附上小尺寸视频作为“画中画”) , 向所有观众通报此突发事件。

3) 凌晨空闲时段的应用:可开展各类非实时的免费或低交费的各类“信息下载”服务 (特别是视频节目) 。

4) 节假日时段的应用:各国、各民族和各地区都会有各自的特殊情况, 需因地制宜探索。

但不管怎样, 地面广播业者 (特别是美国) “万变不离其宗”, 在崭新的宽带网络 (互联网) 服务中, 需要继续发挥其固有的节目源优势 (并探索自己的新特色节目源) 。

5 建议3:增加“宽带DTV发射机+M-SFN (多频道单频网) ”的DTTB组网创新模式[4,5,6]

5.1 中国工程师们自主创新的“宽带DTV发射机+M-SFN”DTTB组网技术发展的回顾

2005年秋, 赵章佑教授提出其概念[6], 2007年底, 云南昭通市广电局[10]在中国首次实施2个高山台 (位于昭通市区东西两侧的高山上, 落差大于1 100 m) 上, 分别安装功率各为400 W的宽带DTV发射机, 组建M-SFN;共动用6个频道, 每个频道发射功率仅约35 W;采用中国地面国标前期方案ADTB-T传输和MPEG-2视频;其中1个频道提供1套SDTV移动接收服务, 其余5个频道每个提供约8套DVD质量的SDTV服务 (总共约40套) 。

2014年6月24日, 叶进教授 (中国最大的发射机国企北京北广科技总工) 在山东烟台举行的“未来广播电视 (FOBTV) ”国际高峰论坛的报告[5]中, 除介绍该企业和国内外市场的概况外, 其技术部分则着重介绍宽带DTV发射机的框图及其优点:框图设计简化、节能环保, 在提高可靠性的同时又降低成本。湖南株洲的赵章佑教授最近则专门撰文[6], 系统介绍“宽带DTV发射机+M-SFN”组建DTTB网络的基本概念、技术要点和经验。

据悉, 在赵章佑教授的协助下, 中国中部某省级有线网络公司采用“株洲经验”[4]的“有线 (有限) 网络, 无线 (无限) 延伸”和“宽带DTV发射机+M-SFN”DTTB组网创新模式等, 2013年内总共在23个县级的地域, 共架设102个发射台站, 在各个县域范围内实施4个频道的中国地面国标-C=1+AVS视频 (双国标) +M-SFN, 可提供36套DVD质量的SDTV, 到2014年上半年的总用户数达23万。这种崭新的DTTB组网创新模式, 为模数并存的过渡期内和结束后, 省级广电部门实施全省统一的4个频道的M-SFN, 准备了技术条件 (需有计划进行几次频率优化调整) 。

从2007年底到2013年底, 我国工程师们奋斗而得这种崭新技术模式, 又“上一层楼”:从技术升级到实施规模扩大到省级/大区域网络。这样大规模的“宽带DTV发射机+M-SFN”DTTB组网创新模式的案例, 就笔者接触到的美欧日等发达国家的资料, 没有见过先例。

5.2 组建DTTB网络的2种模式:传统模式和创新模式

5.2.1 传统DTTB组网模式

传统模式DTTB组网的发射端框图见图7, 多台DTV发射机 (可能还有ATV (模拟电视) 发射机) +1台射频复用器 (RF-MUX, 多工器) , 而节目源和发射机之间还有多台调制器/激励器。

DTTB网络在县级地域、地市级地域和省级地域扩展时, 其发送端也采用类似的框图。

传统模式的优点是:1) 模拟电视时代已大量采用;技术成熟。进入DTV时代继续采用, 特别是大功率的应用 (单个频道的平均功率大于1 k W) 。2) 单频道DTV发射机整机的电效率较高, 可达35%。3) 用户总人数与管理总人数的比例较高, 有利于日常运行管理 (特别方便保证信息安全和可靠, 它与电信的小蜂窝网成为2种相辅相成的模式) 。

传统模式的缺点是:1) 多路射频信号复用, 必定采用射频复用器[注11], 需支付设备和运营的成本 (还占用机房较多的空间) 。此外, 为了解决其“温度漂移”问题, 机房环境温度也有要求, 增加成本。2) 其插入损耗 (Insertion Loss;含短馈线) 则转化为热能而白白浪费掉, 不符合绿色低碳产业的国际战略需求。3) 近距离或中距离的场强过大, 也实属电能量浪费和电磁污染[注12]。

[注11]2009年10月, 汤旭光先生在报告[11]中提到某欧洲著名公司RF-MUX产品的单个频道之插入损耗≤0.5 d B, 但其价格昂贵。而国内产品价格虽然低廉, 但性能稍差:2014年8月, 笔者从网络搜索到广西桂林某公司的“八合一”RF-MUX产品性能[12]是:当8个DTV信号同时复用时, 插入损耗≤1.5 d B。

[注12]以湖南高山台系统为例 (请访问www.hndmtv.com) , 由于采用无方向性天线, 在近场或中近场必有无人区或人口稀少地区, 而信号过强, 纯属浪费。北京的CCTV大塔采用无方向性天线, 导致北京西部、西北部和北部山坡上的信号“绰绰有余”, 也纯属浪费。

另据发射机专家称:RF-MUX在多个信号输入时 (特别是ATV与DTV并存时) , 由于不同频道的中心频率不同, 对天线、长馈线、短馈线以及输入/输出连接部件的阻抗匹配和驻波比之调节, 往往“顾此失彼”;因而造成多个功率信号输入复用时与单个信号输入时相比, 各个频道的插入损耗都将增大 (而RF-MUX制造企业一般不公布其实测数据) 。

5.2.2 中国自主创新的“宽带DTV发射机+M-SFN”的DTTB组网技术 (简称“创新模式”)

宽带DTV发射机和M-SFN (多频道单频网) 的基本概念:所谓“宽带DTV发射机”就是1台发射机的带宽为n个频道 (2≤n≤8, 目前n不宜过大) , 可同时发射M个频道 (M≤n) 的DTTB信号, 其总带宽对中国而言等于n×8 MHz (最高不宜超过64 MHz) 。在其有效带宽内, M个频道可以是相邻的, 也可以是隔频道的 (即中间有“空白频道”) 。而所谓“M-SFN”则是一种DTTB省级/大区域组网模式:首先在同一县级区域内的不同发射台站采用统一的M个频道 (推荐总数为4个, 共4个中心频率) 组建单频网 (Single Frequency Network, SFN) ;然后逐步扩展到相邻的县级区域、地市级区域、相邻的地市级区域, 最后到全省的省级大区域。

而把上述这2种自主创新的技术有机结合起来, 可简称为DTTB组网的“创新模式”。它在过渡期内和结束后, 用较低的成本完成模数过渡, 并显著节约地面电视频谱资源, 方便安全播出和省级地面国标的频率规划/网络管理。而这种“创新模式”正是中国工程师们在采用小功率或中功率 (每个频道不大于500 W) 覆盖地市级和县级地域的地面国标工程实施中, 通过6~7年来勇于创新、反复实践和不断完善的硕果。

创新模式DTTB组网的发射端框图[5,6]见图8:N路 (N=2, 3, …, 8) 节目源输入1台多频道调制器/激励器 (含小功率射频复用器和本地10 MHz晶体振荡器) 和1台宽带DTV发射机。其中省略功率级的RF-MUX (还有短馈线) , 彻底消除其插入损耗 (还有其温度漂移问题) 。

创新模式的优点:

1) 粗略对比图7和图8的设备总数量 (表3) 可看出, 创新模式的框图设计简化, 在提高可靠性的同时降低了成本[5,6]。

注: (1) 采用DVB-T (DVB-T2) 或地面国标-C=3 780, 都依赖于精度至少为10-12的GPS系统, 成本较高。 (2) 采用类似地面国标-C=1的单载波系统 (类型S) 。并从保证可靠性考虑, 所有设备 (电源、主模块、时钟系统、监控显示器等仪表) 和控制软件, 都有足够的备份。 (3) 据悉, 国产新型的多频道调制器/激励器 (含小功率视频复用器) 的主要电路都安装在1U机柜的1块大电路板上。它与传统模式图7相比, 不仅省略很多设备间的外部连线, 就连机柜内部的插接件也大幅度简化, 因而在显著提高可靠性的同时, 却又可降低成本。 (4) 其成本低廉 (不足20元) , 但其精度和频率稳定度能保证10-9, 符合地面国标-C=1组网所需的10-8[6]。 (5) 有类似 (3) 的大部分情况, 占用机房的空间较小, 特别适用于DTTB组网时需采用的大批室外型小功率“无人值守”的“空隙填充器 (gap filler) ”。

2) 从图8与图7对比 (及表3最后一列) 可看出, 创新模式省略RF-MUX, 从彻底消除插入损耗, 符合节能环保的绿色低碳产业国际战略需求。表4是传统模式和创新模式在插入损耗方面的对比。

(以空中发射1 k W功率为例。单频道DTV发射机的电效率按35%估算;而宽带DTV发射机的电效率则按25%估算)

注:射频复用器采用空冷或液冷都需额外的电能耗;对机房的温度也有一定要求 (也需额外的电能耗) 。把这两方面因素考虑进去, 那么表4中创新模式可能与传统模式插入损耗约1.0 d B的结果相当或稍优。

3) 体积、能耗都大大减小, 因而可节省机房空间 (包括新建台站成本低) , 特别适用于“无人值守型”中小功率的“转发站”或“空隙填充器”。

创新模式的缺点:

1) 功率放大的非线性效应:除了单个频道带内性能恶化外 (表现为带内的MER值下降[6]) , 几个工作频道相互间的交叉调制 (cross modulation) 也会导致MER进一步恶化 (地面国标-C=3 780由于其多载波的性能, 比起C=1更要差些) 。

2) 在工作频道 (已确定具体的频道数) 之外还会出现较强的“杂散干扰 (spurious interference) ”, 严重影响被干扰频道的正常工作 (不得不采用“陷波器”, 需额外的电能耗和成本) 。

3) 多个频道宽带发射机的整机电效率还不如单个频道的。

据悉:可工作于单个频道的1 k W DTV发射机, 采用创新模式和地面国标-C=1+AVS视频 (双国标) , 并动用4个频道工作时, 每个频道可有不大于250 W的发射功率, 而整机电效率可达25%。

5.2.3 传统模式与创新模式具有相辅相成的关系

综合上面的讨论可知:传统模式目前在大功率 (每个频道1 k W以上) 覆盖时, 其成本及可靠性均优于创新模式, 适用于人口密集、平原地区的大城市 (或者高山台) DTTB组网。而创新模式在中小功率 (每个频道不宜超过250 W) 进行DTTB组网覆盖时, 其方案简单、成本较低 (与传统模式相比, 可节省成本约40%) 。它特别适合于中国大多数地市级和县级中小城市及边远山区的DTTB组网覆盖, 也适用于大功率覆盖的盲区采用“空隙填充器”的转发覆盖。因此, 创新模式在一定时期内与传统模式相辅相成、互为补充, 对DTTB组网做出贡献。中国工程师们创造的经验, 不仅适用于所有发展中国家, 也同样适用于所有发达国家。

但创新模式毕竟是有发展前途的高科技新硕果, 如果再经过中国工程师们今后6~7年的持续努力, 其性能可望继续提高:如每个频道的发射功率可望提高到约500 W, 总发射功率提高到2 k W或更多, 发射机整机的电效率提高到约30%。而当这些目标实现时, 将进一步证实表4的讨论:创新模式符合节能环保国际绿色产业的战略需求。传统模式与创新模式的相互主次关系 (从市场份额来看) 今后可望逐步转到“七三开”、“六四开”、“平起平坐”, 直至“主次关系彻底颠倒”。

5.3 创新模式特别适用于ATSC标准的中小功率组建DTTB网络

5.3.1 ATSC1.0版的应用 (2.0版类似)

ATSC 1.0版 (还有2.0版) 的有效带宽比 (有效带宽/带宽) 稍小 (表5) , 更有利于采用宽带DTV发射机, 因而更有利于采纳创新模式。因为, 文献[6]中已经提到:在地面国标-C=1的应用中, 如果宽带DTV发射机采用的频道总数“乘2”时, 其MER将劣化约3.0 d B (动用4个频道与单个频道相比而“乘4”时, MER将劣化约6 d B) 。因而, 对其宽带发射机提供输入信号的多频道调制器/激励器输出的MER指标提出较苛刻要求。

注:DVB-T2和ISDB-T类似DVB-T, ATSC 3.0版很可能采用有效带宽比约0.95可选项 (请参阅[注3-4]) 。

而ATSC 1.0版的有效带宽比与地面国标相比稍小。上述“乘4” (即M-SFN中的M=4) 时MER将劣化约6 d B的情况是否会缩小到约3 d B (或更好) ?或者输出的发射功率可增加约3 d B (乘2倍) ?

5.3.2 创新模式在ATSC3.0版和3.1版物理层的可能应用

由前面的讨论, ATSC 3.0版可能对“有效带宽比”修订而增加约0.95的可选项 (原5.38 MHz仍为可选项) 。这时, 文献[6]提供的创新模式对地面国标-C=1或C=3 780调制器/激励器MER指标测试的有关讨论, 可供ATSC 3.0版物理层的纯多载波系统 (类型M) 、单载波/多载波混合系统 (类型H) 以及本文建议的ATSC3.1版单载波可选项 (类型S) 提供重要参考[注13]。

[注13]DVB-T, DVB-T2和ISDB-T, 还有ATSC 1.0版和ATSC 3.0版的类型M或类型H, 同ATSC 3.1版可能有的类型S, 都可以采用“宽带DTV发射机+M-SFN”组建DTTB网络创新模式。但根据中国地面国标-C=1与C=3 780的经验来看, 类型S (含ATSC 1.0版) 的性能要稍好些。

6 小结

1) ATSC 3.0物理层很可能采纳类似中国地面国标的融合系统[8]:既可容纳纯多载波系统 (类型M, 如参照DVB-T或ISDB-T的提案) , 也可容纳单载波/多载波混合系统 (类型H, 如参照地面国标-C=3 780的中国提案, 但后者与C=3 780不同之处可能是, 在帧体 (负荷) 部分也插入导频信号。

2) 本文建议ATSC 3.1版物理层增加3方面技术: (1) 增加单载波调制可选项 (如n-VSB和n-QAM等) ; (2) 增加仅在单个频道 (即指派频道) 内实现“回传信道”, 不依赖于“空白频谱”; (3) 推荐中国工程师们自主创新的“宽带DTV发射机+M-SFN (多频道单频网) ”的DTTB组网技术, 它特别适用于有效带宽比稍小的ATSC 1.0版 (还有2.0版) 以及也适用于ATSC 3.1版 (可能对“带宽比”做修订) , 它还可应用到DVB-T、DVB-T2和ISDB-T, 但这些应用都限于中小功率发射 (每个频道一般不大于250 W) 。

7 补充

本文定稿和发稿之日 (2014年10月9日) 清晨收到上海全波公司夏劲松先生发自美国的邮件 (笔者在此特别感谢夏先生) , 通报Deborah D.MACADAMS先生2014年10月8日上午07:12 (美国西部时间) 在TV Technology网站发表重要通讯[13], 题目是:Sinclair和Technicolor实施ATSC 3.0的4K空中广播, 副标题是:第一个位于美国的演示 (4K-UHDTV的地面广播试验演示) 。Sinclair Groups是美国第二档的广播集团, 其总部位于这次试验的Baltimore市, 在华盛顿东北约150 km。该集团一直主张采用OFDM技术, 因此在这次试验中负责调制和传输部分, 并提供4K-UHDTV等各类节目源。而Technicolor则是高科技公司, 负责其余部分:音视频编码和解码, 还有极其重要的传送 (transport) 部分。

参照这篇新报道, 笔者可补充:

1) 这种试验平台和地面广播试验, 比起笔者设想的提前半年或更多。预计美国还会有第二个或第三个试验平台陆续出现。因而还可设想:美国地面广播业者最早于2016年圣诞节前夕启动ATSC 3.0版的市场 (产业化也加速) :用户有需求、手机和平版电脑需更新、机顶盒和电视机需更新 (4K-UHDTV机) 以及地面广播业者需尽快占领宽带网络 (互联网络) 的崭新市场。因而, ATSC 3.0版进入市场的日程表, 只会提前, 不会延迟。

2) 技术先进和质量优越; (1) 地面广播业者的“下一代播控平台 (NGBP) ”的输出既是“传统”电视服务的输出, 更是“传统”宽带网络 (互联网路) 服务的输出, 可实现无线“三网融合”。 (2) 信道纠错编码效率极高、不同稳健性 (Robustness) 时的各类服务的有效比特率极高, 其计算机仿真的率失真曲线更加接近Shannon理论极限。 (以上正文有说明)

摘要：ATSC正在积极制定ATSC 3.0版;预计2015年底将完成标准草案。提出其中可补充的3方面技术, 作为对ATSC 3.1版物理层的个人建议:1) 增加单载波调制的可选项 (n-VSB和n-QAM等) ;2) 增加“单频道方案” (仅使用指派频道) 实现“回传信道”的可选项, 作为“空白频道方案”的补充;3) 增加由中国工程师们自主创新的“宽带数字电视 (DTV) 发射机+M-SFN (多频道单频网) 技术”组建DTTB网络, 而当它使用于单载波系统的高比特率传输固定接收服务时 (如4K/8K-UHDTV) , 具有一定技术优势。

关键词：地面数字电视广播,ATSC,单载波,宽带数字电视发射机,多频道单频网

参考文献

[1]ATSC[EB/OL].[2014-10-09].www.atsc.org.

[2]CHERNOCK R.Update on ATSC 3.0[R].Yantai, China:FOBTV2014, 2014.

[3]XU Mengxia.A hybrid merging system for ATSC 3.0 PHY (private proposals to ATSC) [R].Yantai, China:FOBTV 2014, 2014.

[4]徐孟侠.DTTB双国标新系统——最节约的绿色低碳产业的候选者[J].电视技术, 2014, 38 (10) :31-38.

[5]叶进.融合的无线网络发展动态与应用探析[R].烟台:FOBTV2014, 2014.

[6]赵章佑.UHF频段数字电视宽带发射机与大区域M-SFN组网探讨[J].电视技术, 2014, 38 (21) :6-12.

[7]ETSI EN 302 755 v1.1.1, Digital video broadcasting (DVB) :frame structure, channel coding and modulation for a second generation digital terrestrial television broadcasting system (DVB-T2) [S].2009.

[8]徐孟侠.对国际通用DTTB传输标准 (3.0版) 的建议[J].电视技术, 2012, 36 (12) :20-21.

[9]GB 20600—2006, 数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制[S].2006.

[10]昭通市广播电视局, 上海某公司, 广西桂林某公司, 等.国标地面数字电视ADTB-TH宽频发射系统覆盖效果测试报告[R].昭通:出版者不详, 2008.

[11]汤旭光.对数字电视发射机输出滤波器的讨论[EB/OL].[2014-10-09].http://info.broadcast.hc360.com/2009/10/271936138777-4.shtml.

《中国少年报》1版 篇8

一、关于“编写理念”的对比分析

编写理念是教科书的灵魂, 规定着“教什么”、“如何教”以及“怎样教”等基础性命题。

从人教版编写理念来看, 侧重宏观性、基础性与系统性。教材贯彻《国家中长期改革和发展规划纲要 (2010—2020年) 》和《义务教育数学课程标准 (2011版) 》的精神, 以培养学生的创新精神、实践能力为重点;适应21世纪知识经济时代和信息科技发展的需要, 体现义务教育的普及性、基础性和发展性;处理好社会需要与学生发展、数学的逻辑顺序与儿童的心理发展顺序、共同要求与因材施教之间的关系。注重应用意识、数学思想方法、解决问题能力的培养和学生的数学体验。力求使教材具有中国社会主义特色, 适应我国城乡广大地区对教育发展的需要。[1]

从翰林版编写来看, 侧重生活化中领悟数学知识。翰林版在编辑大意中指出, 本教材之编辑理念, 以生活及故事为中心, 配合儿童身心的发展, 并透过观察、思考、探索、执行与检验, 激发其潜能, 培养解决问题的能力。

二、关于“编写体例”的对比分析

教材体例是一本书的组织架构, 直接影响着教材的质量与教学的有效性。

(一) 翰林版教科书的编写体例

1.单元故事页:依单元能力指标, 结合童话故事, 设计相关情境, 并搭配动画, 以引发学生学习兴趣。

2.1-1:标明各节的学习主题。

3.练习:例题的类似题, 即时练习。

4.动动脑:培养观察能力与活用思考题型。

5.注意事项:给亲师的建议或教学时的提醒。

6.练习园地:各单元之后的练习。

7.综合与应用:期中与期末之跨单元统整练习。

8.配合附件:配合附件之使用, 以利学习。

(二) 人教版教科书编写体例

1.单元主题图页:教材的编写以单元为基本单位框架起来, 在单元前都有一副贴近生活的主题图。

2.例题:例题与主题图联系紧密, 学生结合实际场景学习知识点。:

3.做一做:是连接例题与习题的桥梁, 与练习题既适当分工, 又互相联系与配合。

4.练习:“做一做”后面的练习题, 帮助学生巩固强化知识。

5.“整理复习”是以本册书各单元为单位编排的一套将各单元知识点以习题的方式出现的练习集, 以方便期末的总结和规划。

6.“数学广角”作为独立的一个单元, 编排思维拓展内容。

三、关于“例题·习题”的对比分析

(一) 例题的选取

人教版教科书中的例题都是在一个大情境后安排的, 主要选择与数学有关的生活情境和儿童熟悉的场景, 对于每个例题中的问题, 教材都采用了多种不同的方法解决问题, 让学生体会这种思想。

相比之下, 翰林版例题的选择更加丰富。除了生活情境和儿童熟悉的场景, 还有童话故事, 也有通过实验和操作活动, 折纸和游戏, 引导观察等来巧妙引出数学例题。

(二) 题量和习题类型

1.两版教科书的习题类型比较相似。人教版教科书的习题主要有三种类型:每个例题后编排“做一做”, 每小节后有“单元练习”, 在较长的单元后还有一个整理与复习, 每册最后编排有“总复习”。

翰林版与之相似, 例题后有“练习”, 每一单元后有“练习园地”, 每册有2个综合与应用给学生归纳和整理。

2.从题量上看, 人教版教科书中的题量远远多于翰林版, 见下表:

从表中分明的对比看出, 人教版重视对所学知识的巩固、强化和训练。翰林版教科书则比较注重理解和掌握。

四、关于二版教科书的特点分析

基于“理念·编写·例题·习题”三个维度, 二版教科书各有千秋, 相得益彰, 各自特点总结如下。

(一) 人教版教科书的特点

1.与生活联系密切。例题、习题的形式多样、所选素材较多来自生活, 让学生从生活中感知数学, 学习数学。

2.符合儿童年龄发展的特点和规律。教材提供了很多插图, 提供的情境具有连续性或故事情节, 为教师上课创设生动的情境提供了良好的素材。例如, 小猪帮小兔盖房、野生动物园、小猴吃水果、叠纸鹤、喂小鸡、郊游、等等。

3.图文并茂, 版式多样, 风格活泼, 色彩明丽, 能吸引学生阅读, 激发学习兴趣。

(二) 翰林版教科书的特点

相对比人教版而言, 翰林版教科书更加丰富多彩, 生动有趣, 较吻合儿童学习悦读心理。

其一, 文字力求易读易懂, 使学生充分了解书中的内容。所以本书在编写时尽量使用学生熟悉的词藻, 并以短句的方式呈现。同时, 全书文字部分均用韦氏拼音标注, 帮助学生理解字意。更有助于学生对数学内容的理解。[2]

其二, 呈现方式新颖, 激发学生学习兴趣。教材采用十六开, 大开本, 平装全彩, 图片精美, 并采用了大量卡通形象, 不仅有利于学生的理解, 也有利于激发学生学习的兴趣。

其三, 重视故事的运用。学习单元以童话故事为起点, 配合多元又有趣的生活情境, 让学生喜欢数学、建立数学概念。

其四, 重视服务导向。每套教科书在目录前都编排了“编辑大意”和“给小朋友的话”。其中“编辑大意”内容为介绍本册教材的编写概况。“给小朋友的话”则用简练亲切的语言告诉小读者数学是很有用的知识, 可以帮助你解决问题。

摘要：基于台湾翰林版和大陆人教版小学数学教材, 围绕“理念”, “体例”“例题”与“习题”展开比较研究, 进而分析两种教材的特色, 期望对我国小学数学教材编写和实施有一定启示和借鉴意义。

关键词：理念,体例,例题,习题,对比研究

参考文献

[1]人民教育出版社官网http://www.pep.com.cn/.人教版《义务教育课程标准实验教科书数学》 (1~6年级) 简介.2006-08-09.

[2]迟晓禹.海峡两岸小学数学教科书对比研究——以台湾康轩版和大陆人教版1-3年级为例.[D].东北师范大学, 2009:12.

[2]《教育部字国审第1411号国民小学数学课本第一册》 (1上) .翰林出版事业股份有限公司, 2011年版.

《中国少年报》1版 篇9

一、苏教版高中化学1“活动与探究”栏目的设置

苏教版高中化学1中共设置了12个“活动与探究”栏目。我们认为, 每个栏目除了承担化学具体知识内容的载体外, 还蕴含了不同层次的教学目的和要求, 列表如下:

二、苏教版“活动与探究”栏目对教师的要求

教材作为一种教学载体, 只是提供师生学习科学知识的一种范例, 这种范例考虑到教材的可读性和一定的自学可能性, 往往以比较直白、简洁的结论形式直接呈现在师生面前, 从而消除了探究的问题性和学生的自主选择性。因此需要针对探究栏目的目的和真实意图, 教师重新进行探究性教学设计, 搭起书本知识和学生能力之间的实践桥梁。这就对教师提出明确的要求:在使用教材过程中更新传统观念, 改变传统教学中讲授和演示为主的教学行为方式, 尽最大努力创设情景让学生积极主动参与、亲身体验、独立思考、合作探究, 进而把活动与探究行为的主动权交给学生, 培养学生的搜集和处理信息能力、在活动中获取新知识的能力、分析解决问题的能力、合作与交流的能力和归纳总结及反思学习过程的能力, 从单纯的传授知识到教会学生学会如何通过自主探究合作交流进行探究性学习。

三、进行“活动与探究”栏目教学时的实际问题探讨

1. 教学内容多和课时不足的矛盾

《普通高中化学课程标准 (实验) 》中规定, 高中化学课程由若干模块构成, 每个课程模块2学分, 36学时。实际情况是一般高一化学每班每周安排3个课时。由于化学1涉及的化学知识多, 实验多, 栏目多, 即使不增加额外的互动与探究内容, 仅仅让学生完成每一个“活动与探究”栏目, 也会耗费一定的课时, 造成其他栏目或者教学内容的压缩。

2. 学生进行“活动与探究”的时效性矛盾

班级学生层次水平差别大, 有很多同学基本实验技能还很欠缺, 表现在:不会试管震荡, 试剂、药品用量随意取用, 胶头滴管使用不正确;还有很多同学学习习惯很差, 进入实验室就忙着去观察药品、仪器, 不注意听教师讲解, 做实验时一头雾水, 差错百出。还有一些随意做实验, 药品任意混加, 却又很喜欢借机问老师问题。造成进行“活动与探究”时既浪费时间又浪费精力, 效果也不令人满意。

3. 学生刨根问底式的提问和当前教学程度的矛盾

值得欣慰的是, 有一部分学生学习化学的兴趣很高, 问题意识也很强, 往往能从教材的叙述中发现新问题, 对知识的深层次理解有较高的追求, 能提出一些值得注意的问题。如, 在学习教材P13“活动与探究”时提出“胶体为什么有丁达尔效应?”“氢氧化铁胶体为什么能净水?”的问题。在学习教材P52“活动与探究”时提出“碳酸氢钠为酸式盐为什么也呈碱性?”等。这些问题提得都很好, 教师如何回答才能让学生信服, 又不打击学生积极性, 值得思考。

4.“活动与探究”的深度和广度

教材“活动与探究”的设置能引导学生进行知识的探究性学习, 提出了必要的实验操作, 给学生一定的支持性内容, 方便学生提出实验探究方案的同时, 有一些叙述同样也引起学生的探究兴趣, 如教材P51“活动与探究”【实验2】学生就提出“为什么强调用浓盐酸?用稀盐酸会怎么样?”“是否所有的碱性溶液都具有去油污能力?”, 教材P53“活动与探究”学生提出“影响电解质溶液导电能力的因素有哪些?”, 这些值得探究的内容在课堂上能否继续探究呢?也是教师在处理教材中不得不面对的问题。

四、“活动与探究”栏目的教材处理策略

虽然在实施“活动与探究”栏目时存在诸多困难和值得研究的问题, 但是我们认为, 困难的地方其实也是我们应该努力的方向, 值得研究的问题是教师自我提升的契机。面对新课程对学生学习能力等提出的更高要求, 大力开展学生活动, 让学生在“做中学”, 在体验中增长知识、培养能力正是我们为学生终身发展, 为社会培养高素质人才应该努力的方向。因此我们提出“培养、锻炼学生能力比单纯讲授知识更重要。”“花时间让学生亲自体验, 比直接灌输更重要。”因此, 我们认为在探究上多花时间, 逐步培养学生的探究意识、探究能力、自学能力等。如何解决在实施“活动与探究”中的问题呢?

策略1:明确目的, 合理选择, 大胆取舍

新课程理实施理念之一“利用教材教, 而不是单纯教教材”。我们觉得对于能体现化学核心知识、学生的核心能力、重要的科学思想和方法的内容, 教师要舍得花时间让学生去活动去探究、教师要舍得花时间花心思去改进。而对于一些重复的能力培养, 操作技能训练教师也应该适当地删减, 因此我们对在实施“活动与探究”栏目时进行一定的变动。如P13胶体溶液区别、胶体净水, 栏目的目的是交给学生方法, 明白胶体的作用, 因此改为教师演示学生观察。而教材P19页的“观察与思考”涉及到的萃取与分液, 隐含着为什么CCl4能萃取溴水中的溴, 而酒精却不能的问题, 因此我们改为“活动与探究”, 提供CCl4和乙醇, 让学生探究萃取剂的选择。作为典型的活泼金属“钠”能体现研究金属的科学方法, 如果学生能自己进行探究性学习, 对后面镁铝的学习都大有帮助, 因此也可以改为教师引领下的探究学习, 但要注意安全。而后镁的学习, 就可以放手让学生进行自主探究学习了。

策略2:结合重点、难点, 适当变动

在进行教学时教师应该结合自己对教材和知识的理解, 并根据学生学习时的具体困惑, 也就是通过教师自定的重点和难点对教材进行适当的处理。如:对有些教材上给出实验方案的“活动与探究栏目”进行适当的变动, 力图在活动中让学生体会到更多的化学学习和研究方法。P42氯水性质的探究重点在于让学生分析, 新制氯水中有哪些成分?到底哪一种成分具有漂白作用?为了节省时间、提高探究的时效性, 改为教师引领下的探究。P21几种离子的检验, 重点是让学生明确检验的方法和为什么要使用该试剂。因此, 在“活动与探究”时适当地增加对【实验1】提供不同浓度的NaOH溶液, 和NH4Cl、 (NH4) 2SO4固体, 让学生体验不同浓度时, 放出NH3的难易;并提出问题, 实验室要制取少量NH3能否设计出实验方案。对【实验2】【实验3】, 结合教材P109附录Ⅱ, 探究为什么要用到稀硝酸和稀盐酸。

策略3:抓住核心, 重点落实

当学生的能力达到一定程度时, 结合教材上核心知识, 如:教材P51碳酸钠的性质;P52碳酸氢钠、碳酸钠区别;P75Fe2+和Fe3+转化条件, 引导学生进行比较完整的探究性学习。进行知识和能力的落实检验。下面是笔者在进行碳酸钠的知识教学时采取的教师引导下的学生自主探究学习的简要过程:

创设问题情境:

问题引导:

(1) 从物质类别上看, Na2CO3应属于盐, 为什么却称它为碱呢?

(2) 碳酸钠的热溶液有去污能力吗?

请用实验事实说明。 (提供试剂药品:碳酸钠固体、酚酞溶液、pH试纸、沾有油污的铜片、蒸馏水)

学生设计实验方案验证, 实验现象交流、解释。

新的问题引导:

从化学反应的类型角度分析, 碳酸钠可能发生的反应并用实验证明你的分析。 (提供试剂药品:CaCl2溶液、澄清石灰水、BaCl2溶液、6mol·L-1HCl、6mol·L-1硫酸、醋酸)

学生分析, 提出猜测、验证、总结。

五、小结

我们认为, 学生活动与探究能力的培养不是单单依靠教师的讲解实现的, 而是在学生不断地训练中磨炼出来的, 因此教师不能急于求成, 期望或要求学生一下子就能达到教师的期望水平, 而要有一个不断深化锻炼的过程。教材“活动与探究”栏目的设置也是逐渐深入要求渐次提高, 反复训练, 最后达到教学目标要求。因此, 教师应该根据学生的具体情况, 对活动与探究栏目进行适当的变动, 以适合学生的实际程度为出发点, 逐步培养学生的探究能力。

参考文献

[1].中华人民共和国教育部制订.普通高中化学课程标准 (实验) [M].人民教育出版社, 2003年4月第1版

[2].王祖浩.普通高中课程标准实验教科书.化学1.江苏教育出版社, 2009年6月第5版