《列車牽引計(jì)算》課程教學(xué)改革的探索與實(shí)踐

潘寒川

摘要：列車牽引計(jì)算是城市軌道交通相關(guān)專業(yè)的一門重要的專業(yè)課。本文首先列車牽引計(jì)算這門課程的主要內(nèi)容，以及目前該課程相關(guān)教材的基本情況。接著，結(jié)合城市軌道交通的特征，指出本課程的教學(xué)應(yīng)該有別于傳統(tǒng)的鐵路運(yùn)輸注重貨運(yùn)的特點(diǎn)，應(yīng)著重介紹城市軌道交通動(dòng)車組的相關(guān)知識結(jié)構(gòu)。最后，本文針對目前教學(xué)中存在的一些問題，提出了一些教學(xué)改革的意見和建議。

關(guān)鍵詞：列車牽引計(jì)算；城市軌道交通；教學(xué)改革；

中圖分類號：G71 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）08（b）-0000-00

近年來，我國城市軌道交通發(fā)展迅猛，尤其是部分特大城市線路網(wǎng)絡(luò)化特征凸顯，截至2015年底（以上海市為例）已開通運(yùn)營14條線、366座車站（換乘站51座，其中四線換乘的大型樞紐1座），運(yùn)營里程達(dá)到617公里（含磁浮線）。軌道交通在緩解交通擁擠、節(jié)約人們出行時(shí)間、提高乘客出行可靠性等方面起到了顯著的作用。與此同時(shí)，軌道交通列車運(yùn)行過程的精確描述作為行車的基礎(chǔ)知識，對于相關(guān)專業(yè)的學(xué)生來說無疑具有非常重要的地位。《列車牽引計(jì)算》這門課，相比于傳統(tǒng)鐵路機(jī)車、車輛的組成模式，城市軌道交通相關(guān)專業(yè)的學(xué)生應(yīng)更注重動(dòng)車組相關(guān)知識的學(xué)習(xí)。因此，在城市軌道交通大發(fā)展的背景下，如何有效實(shí)現(xiàn)本課程的教學(xué)目標(biāo)、提高教學(xué)質(zhì)量具有十分重要的理論和實(shí)際意義。

列車牽引計(jì)算課程是傳統(tǒng)鐵路院校中鐵路運(yùn)輸專業(yè)的非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。北京交通大學(xué)楊肇夏教授主持教育部教改項(xiàng)目，組織了國內(nèi)多所院校和研究機(jī)構(gòu)編寫了《列車運(yùn)行計(jì)算與設(shè)計(jì)》精品課程；西南交通大學(xué)彭其淵教授主持課程建設(shè)項(xiàng)目并編寫了《城市軌道交通列車牽引計(jì)算》精品課程，填補(bǔ)了該課程在國內(nèi)高校課程建設(shè)中的空白。隨著城市軌道交通的快速發(fā)展，列車牽引計(jì)算課程也隨即成為各高校城市軌道交通專業(yè)學(xué)生必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，本文結(jié)合上海工程技術(shù)大學(xué)城市軌道交通學(xué)院相關(guān)專業(yè)的課程教學(xué)實(shí)際，通過課程介紹，分析課程授課中存在的問題，結(jié)合當(dāng)前教學(xué)改革方法，探索適合本課程的教學(xué)模式，并在授課中予以實(shí)踐。

1 列車牽引計(jì)算課程概況

本課程授課對象為城市軌道交通運(yùn)營管理專業(yè)本科生，是該專業(yè)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)必修課。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握列車牽引計(jì)算的基本原理和計(jì)算方法，將仿真模型的求解與實(shí)際問題結(jié)合，具備正確判斷與決策的能力，為后續(xù)的專業(yè)課學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。課程具體內(nèi)容包括列車牽引力的特性、計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)和取值規(guī)定，列車阻力和附加阻力的計(jì)算與取值方法，列車制動(dòng)力的產(chǎn)生、限制及計(jì)算方法，列車合力曲線、運(yùn)動(dòng)方程及時(shí)分解算，列車制動(dòng)問題解算，列車運(yùn)行能耗計(jì)算及節(jié)能技術(shù)，牽引質(zhì)量及定數(shù)的確定，城軌與高速列車運(yùn)行計(jì)算等內(nèi)容。

本課程重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生從根本上掌握列車牽引力、列車運(yùn)行阻力以及列車制動(dòng)力等相關(guān)原理和知識；培養(yǎng)學(xué)生繪制速度時(shí)分曲線圖的能力；培養(yǎng)學(xué)生深入理解列車能耗與牽引質(zhì)量計(jì)算的基本原理和方法。同時(shí)，在掌握相關(guān)力學(xué)知識的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生使用模擬列車運(yùn)行過程的能力，使學(xué)生掌握列車運(yùn)行策略設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)和邏輯關(guān)系，鍛煉學(xué)生的自主設(shè)計(jì)能力，發(fā)揮學(xué)生的自主能動(dòng)性和學(xué)習(xí)潛能。另外，對于部分學(xué)有余力的同學(xué)，可以培養(yǎng)學(xué)生將所學(xué)知識進(jìn)行融合的能力，通過安排學(xué)生的實(shí)際操作，加強(qiáng)對列車牽引計(jì)算基本原理的理解，全面培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。

2 列車牽引計(jì)算課程教學(xué)改革的主要內(nèi)容

單純讓學(xué)生從理論的角度去理解列車牽引、惰性以及制動(dòng)的整個(gè)過程，存在很多的問題。比如：概念不清，無法準(zhǔn)確理解和掌握。由于學(xué)生未實(shí)際觀察、體驗(yàn)過列車的加速、勻速以及減速等實(shí)際過程，所以將各子系統(tǒng)串聯(lián)起來學(xué)習(xí)的難度較大。因此，本文針對以上這些問題，探索出以下幾點(diǎn)建議和方法：

2.1 全面理解列車的運(yùn)行過程

該課程理論較多，抽象性較強(qiáng)。列車在運(yùn)行過程中受到的縱向、橫向以及豎向的力，通過將整個(gè)受力過程劃分為若干個(gè)單元，并針對每一類受力進(jìn)行詳細(xì)分析，容易讓學(xué)生理解和接收。從而，可以有效提高該門課的教學(xué)質(zhì)量和水平。

2.2 充分利用實(shí)驗(yàn)設(shè)備

本課程要求學(xué)生具有一定的物理知識儲備，尤其是在對粘著系數(shù)、抱死、空轉(zhuǎn)等概念進(jìn)行講解時(shí)需結(jié)合實(shí)驗(yàn)設(shè)備，全方位理解車輪與鋼軌之間的作用力、反作用力及其兩者之間的關(guān)系。應(yīng)充分利用相關(guān)實(shí)現(xiàn)設(shè)備，幫助學(xué)生直觀地了解較難理解的力學(xué)現(xiàn)象，增加教學(xué)效果。

2.3 結(jié)合計(jì)算機(jī)軟件強(qiáng)化學(xué)生的理解

本課程可以借助計(jì)算機(jī)仿真的方法使同學(xué)們更加全面、深刻、準(zhǔn)確地理解列車運(yùn)行過程中的受力變化。有利于幫助學(xué)生理解在不同策略條件下（最經(jīng)濟(jì)策略、最快速策略等）列車牽引、制動(dòng)、惰性等工況之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。同時(shí)，在鋪畫列車運(yùn)行圖的過程中，幫助學(xué)生理解相關(guān)折返時(shí)間、區(qū)間運(yùn)行時(shí)分、停站時(shí)分等基本參數(shù)與本課程的聯(lián)系。

2.4 結(jié)合實(shí)際案例加強(qiáng)知識點(diǎn)的掌握

結(jié)合實(shí)際中遇到的案例（例如：列車救援、列車折返等），培養(yǎng)學(xué)生模擬、設(shè)計(jì)列車運(yùn)行過程的能力，使學(xué)生掌握列車運(yùn)行策略設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)和邏輯關(guān)系，鍛煉學(xué)生的自主設(shè)計(jì)能力，發(fā)揮學(xué)生的自主能動(dòng)性和學(xué)習(xí)潛能。

2.5 教學(xué)需體現(xiàn)時(shí)代特征

隨著客運(yùn)專線、城市軌道交通以及有軌電車等多種交通方式的不斷發(fā)展，《列車牽引計(jì)算》這門課的教學(xué)重點(diǎn)應(yīng)有所突出。特別是針對城市軌道交通相關(guān)專業(yè)的學(xué)生，應(yīng)著重講授一些動(dòng)車組列車的牽引、制動(dòng)等特征，以區(qū)別于傳統(tǒng)鐵路中著重牽引質(zhì)量、機(jī)車車輛分開計(jì)算等特點(diǎn)。同時(shí)，在教學(xué)中需更新教學(xué)理念，擴(kuò)展學(xué)生的知識空間、深化對最新發(fā)展趨勢的了解，從而彌補(bǔ)現(xiàn)行教材更新慢的不足。

2.6 考核方式需多元化

多元化的考核方式是教學(xué)改革的目標(biāo)，大學(xué)不僅僅以考試分?jǐn)?shù)為評定標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)重要目標(biāo)。目前，大部分院校均以期末考試的卷面成績作為主要的考核方法。筆者建議采用現(xiàn)場實(shí)踐、分析、設(shè)計(jì)能力以及知識點(diǎn)掌握情況并重的考核方式。通過相關(guān)議題的討論、實(shí)際案例的分析以及相關(guān)的實(shí)際操作等途徑確定最終的成績。同時(shí)，需將學(xué)生的疑點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行歸納總結(jié)，形成規(guī)范化的反饋機(jī)制，督促教師在課堂上改進(jìn)相關(guān)的教學(xué)方法和重點(diǎn)，真正實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的互動(dòng)。

3總結(jié)

《列車牽引計(jì)算》作為一門城市軌道交通運(yùn)營管理的專業(yè)課，內(nèi)容復(fù)雜，其范圍包括眾多車輛結(jié)構(gòu)、運(yùn)輸策略以及供電、內(nèi)燃機(jī)等基礎(chǔ)知識。因此，為了提升該課程的教學(xué)質(zhì)量，作者提出了一些針對本課程的教學(xué)方法和主要的參考意見。以期達(dá)到增加教學(xué)效果、提升學(xué)生對本課程的理解、掌握的能力。

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