仿真技術在牽引變電所運行與維護中的應用

周小紅 鄭丹 顏偉 龍雄 劉玉寶

摘 要隨著我國高速鐵路和重載鐵路的快速發(fā)展，鐵路相關技能型人才供不應求，傳統(tǒng)的教學模式無法很好地結合生產(chǎn)、生活實際，學生的技能掌握不到位。如何幫助學生提升自身素質和職業(yè)能力，以滿足用人單位的需求，是擺在我們面前必須解決的問題，為此改革教學模式、教學手段、學生評價就顯得尤為重要。為了讓學生上崗后盡快適應工作崗位，本文將針對利用仿真技術模擬現(xiàn)場運營進行分析，從專業(yè)角度讓學生進入一個近似真實的鐵路牽引變電所，增強學生崗位適應能力及職業(yè)技能要求。

【關鍵詞】仿真技術 高職教育 教學改革

1 前言

職業(yè)教育的一個顯著特征是教育教學的實踐性。用人單位對學生上崗后的崗位能力要求不斷提高，然而以鐵路行業(yè)為代表的許多領域的實訓設備是大型且相當昂貴的，實訓場地、實訓設備的規(guī)模、數(shù)量均受實際情況的限制，所以傳統(tǒng)的實訓、培訓方法已經(jīng)不能滿足要求。如何突出實踐動手能力、專業(yè)能力、職業(yè)素質能力是目前職業(yè)教育發(fā)展的方向。對此，仿真系統(tǒng)可實現(xiàn)對鐵路牽引變電所一、二次設備的模擬，生動形象地反映設備狀態(tài)及其動作過程，學生通過仿真模型操作訓練，進行設備的倒閘操作、巡視等，有效培養(yǎng)學生的崗位適應能力。

2 現(xiàn)狀分析

作為高職院校的鐵道供電技術類專業(yè)，其人才培養(yǎng)的目標是培養(yǎng)出面向電氣化鐵路運營管理企業(yè)、施工企業(yè)、地方供變電企業(yè)，從事供用電設備運營、維護、檢修、施工等生產(chǎn)一線崗位工作以及基層的生產(chǎn)組織和管理工作，由于工種較多，因此在教學過程中需要學生掌握很多技能。但是，實驗實訓設備畢竟有限且昂貴，這就需要我們探索新的教學方法。

在傳統(tǒng)的教學模式中，理論課與實驗課是分離的，這就導致技能訓練得不到及時的理論指導，而理論課也無法很好地結合生產(chǎn)、生活實際，這樣導致了學生的技能掌握不到位。隨著教學改革的發(fā)展，出現(xiàn)了“項目教學”、“教、學、做”一體化等新型的教學模式，但在這些新的教學模式下采用的技能訓練通常有兩種：第一種是僅限于實驗箱提供的幾個固定實驗，學生只需按圖接好線、按實驗指導書輸入程序就可完成實驗，學生動手機會少，不能真正地參與到學習活動中；第二種是通過制作一些實際的實驗電路板或實物，然后在上面進行安裝、試驗和調試，大大提高了學生的動手能力，但是實際操作時要受到設備數(shù)量、品種等方面的限制，而且耗時大，占用課時太多，耗材的消耗量也很大，成本高。

針對上述教學模式存在的不足，仿真技術為教學提供了一個理想的手段，目前在國內外已經(jīng)逐步得以應用。它利用計算機軟件模擬近似真實的崗位環(huán)境，易與其他先進的教學方法相結合，因此在鐵道供電技術類課程的教學中，將仿真技術與其他教學方法相結合有助于提高課程教學效果，而且成本低、效率高，使學生可以不受場地與設備的限制，掌握更多的技能，在鐵道供電技術類課程的教學中具有重要的意義。

3 仿真技術在教學中的應用

以我院電氣化鐵道供電專業(yè)為例，根據(jù)鐵路變電所值班員崗位能力要求，結合《變電所安全工作規(guī)范》，按照“鐵路現(xiàn)場人才需求調研→確定就業(yè)崗位→職業(yè)崗位典型工作過程分析→制定及劃分學習領域→設計學習場境→構建課程”流程，教學過程大體分為以下幾個步驟：

3.1 項目任務的確定

變電所值班員是現(xiàn)場供電段技能型人才之一，供電段又是鐵路系統(tǒng)的重要業(yè)務部門之一，所以變電所值班員的工作能力關乎著鐵路及沿線的電能能否正常供輸，為了更好的幫助學生提升自身素質和職業(yè)能力，以滿足用人單位的需求，制定以崗位的實際工作任務入手，以解決工作中的實際問題為出發(fā)點，將牽引變電所助理值班員工作分解細化，培養(yǎng)學生的理解能力和接受能力。

3.2 模擬現(xiàn)場進行分組

根據(jù)現(xiàn)場站段的工作模式，為鐵路供電專業(yè)的教學模式改革探索出一條“教”和“學”相結合的教學新思路，依托《牽引變電所運行與維護》課程，結合電氣化鐵路牽引變電所值班員職業(yè)能力要求，教師制定有計劃、有目的、難度適宜的實踐項目，并對學生進行分組。把全班分成幾個小組，但每組有一定的人數(shù)限制，每組的組員水平應當分布均勻，分組確定以后，選出該組的組長，由組長分配組員應扮演的角色承擔具體任務，并發(fā)放項目任務書，如圖1所示。充分利用具有真實工作場景的仿真實訓室及仿真系統(tǒng)，教師以此為依據(jù)，考察學生在整個操作過程中的表現(xiàn)，以及整個小組的配合、協(xié)調情況。如圖2所示。

3.3 創(chuàng)建仿真系統(tǒng)

近幾年，我院電氣化鐵道供電專業(yè)仿真實訓室從無到有，建設了模擬變電所實訓室，配置了綜合自動化系統(tǒng)。開發(fā)了變電所倒閘操作實訓、二次故障排查分析及處理、保護裝置整定值的調試等實訓項目，針對地鐵供電專業(yè)崗位技能需求，新建了模擬地鐵變電所實訓室，配置了SCADA系統(tǒng)。不斷加強電氣化鐵道供電專業(yè)的仿真實訓室的建設，為教師的教學提供了軟、硬件條件。如圖3所示，在牽引變電所實訓室中，可實現(xiàn)學生模擬扮演牽引變電所值班員和助理值班員的角色，主要以培訓變電所崗位模擬操作為主，系統(tǒng)安裝在控制臺內的計算機上，共有20臺，模擬了變電所的工作環(huán)境，可配合流程主接線演示版使用，不僅可以演示變電所的倒閘流程，還可以真實的模擬現(xiàn)場工作人員進行手動、遠動操作，并能反饋信息到后臺計算機進行記錄。學生可通過各種布局反復練習，更直觀地理解崗位實際任務，提高對變電所運行的綜合操作、演練等能力。

3.4 過程實施

根據(jù)課程目標和課程內容，依照專業(yè)課程體系和實踐教學體系，在傳統(tǒng)實驗實訓中，受設備、場地等硬件的限制，許多項目及功能都無法操練及演示。仿真技術的發(fā)展就解決了傳統(tǒng)實訓中的所有缺點，結合本仿真系統(tǒng)實訓的特點，參照企業(yè)工作崗位工作流程和標準，結合現(xiàn)場工況， 學生實訓操作為載體，讓學生扮演車間助理值班人員，先認識并熟悉主接線圖（圖4）及圖上的設備，再填寫項目任務書要領，正確無誤后，教師講解并示范操作，最后學生在模擬軟件上操作。裝置設備間可單獨演示分閘和合閘，學生可以根據(jù)模擬主接線圖演練，如圖5所示。

操作—接觸器動作—隔離開關動作—燈光顯示（紅或綠燈）

控制—模擬完成電氣功能—變電所—主接線模擬屏燈光顯示

要求：后臺必須與主接線屏設備動作同步。

此項目的效果與現(xiàn)場站段基本一致，讓學生更直觀置于現(xiàn)場各種復雜、突發(fā)情況環(huán)境當中去，真實感非常強，增加學生對實訓的興趣，也提高了學生自身的應變與處理各種突發(fā)情況的能力。倒閘作業(yè)是源自企業(yè)現(xiàn)場的實際項目課題，根據(jù)學生即將參加變電所值班員技能鑒定考試和上崗實習，倒閘作業(yè)是技能鑒定考核項目之一，讓學生掌握理論知識的同時，加強學生的實際操作能力，為技能鑒定做準備，為學生以后的工作打下一定的基礎。

3.5 項目檢查環(huán)節(jié)

學生扮演車間助理值班人員，填寫項目檢查單，在模擬軟件上操作，檢查學生操作是否正確、是否完成，鍛煉學生的判斷力。教師在此過程中解答疑問指導幫助學生修改錯誤和修正項目，并記錄各組各生項目實施過程情況。

3.6 考核評價部分

采用綜合過程與結果，師生共評的多元化考核形式。以在線測評、仿真模擬報告、項目檢查單為評價要素，師生共評，生生互評，更客觀、更全面、更公平。同時學生優(yōu)勢互補，達到評價與學習并舉的效果。

教師統(tǒng)計評價結果及教學反饋意見，把學生的掌握程度與教學目標相比較，根據(jù)差異，進行課后拓展、及時調整教學設計。

3.7 仿真實訓課程體系

依據(jù)本院實訓室的相應管理辦法和規(guī)章細則，如何完整的安排仿真實訓課程需要制定一整套完善的體系，包括制定仿真實訓教學計劃、本課程標準、仿真實訓指導書、實訓項目考核辦法等，師資隊伍聘請現(xiàn)場站段技術人員以及學院具有一定經(jīng)驗的“雙師型”教師為主體進行教學，保證仿真教學能在實訓教學當中起到一定的作用。

3.8 教學總結

仿真模擬的應用，與現(xiàn)場實際貼近，仿真技術改變了過去以教師為主，采用了以學生為主體，教師為主導的教學模式，充分發(fā)揮學生的主體性，教師的主導性，情景教學激發(fā)學生的學習興趣，教學方法的交叉使用，使學生“動”起來，及時評價，學生有學習的緊迫感。

4 結束語

職業(yè)教育重視教育教學過程中的實踐性，提高學生實踐動手能力、專業(yè)能力、職業(yè)素質能力是目前重要的發(fā)展方向。仿真技術為此提供了一個理想的手段，將仿真技術與其他教學方法相結合，在鐵道供電技術類課程的教學中具有重要的意義。

參考文獻

[1]吳旭光，楊惠珍，王新民.計算機仿真技術[M].化學工業(yè)出版社，2008（09）.

[2]成明華.仿真技術在鐵路電力系統(tǒng)中的應用[J].上海鐵道科技，2007（03）.

[3]方彥.基于工作過程的牽引變電所運營與維護教程[M].西南交通大學出版社，2013（02）.

作者簡介

周小紅，女，現(xiàn)為四川管理職業(yè)學院講師。

鄭丹，女，現(xiàn)為四川管理職業(yè)學院助理講師。

顏偉，男，現(xiàn)為四川管理職業(yè)學院實驗師。

龍雄，男，（項目負責人），現(xiàn)為四川管理職業(yè)學院講師。

劉玉寶，男，現(xiàn)為四川管理職業(yè)學院實驗師。

作者單位

四川管理職業(yè)學院 四川省成都市 611732