鐵路信號(hào)轉(zhuǎn)轍機(jī)系統(tǒng)化教學(xué)研究

王晉海

（包頭鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭 014060）

1 提升鐵路信號(hào)轉(zhuǎn)轍機(jī)系統(tǒng)化教學(xué)質(zhì)量的意義

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和國家一帶一路戰(zhàn)略的提出，以及絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶的建立。鐵路作為低成本、大運(yùn)量的運(yùn)輸方式已成為人們出行的首要選擇，而在城市公共交通出行方式中，地下的軌道交通運(yùn)行以其快速、高效、節(jié)能的特點(diǎn)也得到了大力推廣。隨著行業(yè)的發(fā)展，鐵道信號(hào)專業(yè)、城市軌道交通信號(hào)專業(yè)畢業(yè)的人數(shù)規(guī)模也在急劇擴(kuò)大， 為深入推進(jìn)校企合作，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，貫徹國鐵集團(tuán)提出的“鐵路局集團(tuán)公司應(yīng)在2年內(nèi)對(duì)所有招聘的高職畢業(yè)生全部實(shí)行‘2+1’定向培養(yǎng)”要求，而現(xiàn)有的師資對(duì)于龐大的專業(yè)學(xué)生的增長明顯處于不足，提高高職鐵路院校學(xué)生的專業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)已迫在眉睫。

2 高職院校學(xué)生特點(diǎn)

高等職業(yè)院校是我國高等教育教學(xué)的重要組成部分，是培養(yǎng)專業(yè)技能型人才的主要承擔(dān)者。培養(yǎng)優(yōu)秀人才不僅關(guān)系到學(xué)生個(gè)人的職業(yè)發(fā)展，也會(huì)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著積極的促進(jìn)作用。當(dāng)前高職高專學(xué)生有其特點(diǎn)，基礎(chǔ)文化課成績普遍偏低，自我規(guī)劃不明確，缺乏對(duì)知識(shí)的探索興趣，缺乏自信又具有自我意識(shí)，對(duì)不良風(fēng)氣盲從。如果在高職高專教育階段不對(duì)其進(jìn)行合理引導(dǎo)，將會(huì)對(duì)個(gè)人和社會(huì)產(chǎn)生長遠(yuǎn)的負(fù)面影響。

3 高職院校鐵路信號(hào)轉(zhuǎn)轍機(jī)教學(xué)分析

鐵路信號(hào)被譽(yù)為鐵路系統(tǒng)的神經(jīng)，信號(hào)裝置直接參與鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)。對(duì)信號(hào)設(shè)備的運(yùn)行、安裝、維護(hù)質(zhì)量直接關(guān)系到鐵路生產(chǎn)安全， 所以需要有專業(yè)人員——信號(hào)工進(jìn)行作業(yè)。

3.1 鐵路信號(hào)轉(zhuǎn)轍機(jī)教學(xué)瓶頸

鐵路信號(hào)轉(zhuǎn)轍機(jī)設(shè)備專業(yè)性強(qiáng)，價(jià)格昂貴，需要具備專業(yè)技能的教師才能夠講授。教師高強(qiáng)度授課與學(xué)生專業(yè)知識(shí)低接收程度形成鮮明對(duì)比，現(xiàn)有的專業(yè)教師和教學(xué)設(shè)備明顯不足，嚴(yán)重制約了對(duì)高技能型人才的培養(yǎng)。其中轉(zhuǎn)轍機(jī)教學(xué)是信號(hào)專業(yè)教學(xué)中的重要組成，具有典型的代表性。

3.2 目前轉(zhuǎn)轍機(jī)主要教學(xué)和培訓(xùn)方法

3.2.1 采用PPT 演示文檔的教學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng)

PPT 是一種演示文稿圖形程序，是功能強(qiáng)大的演示文稿制作軟件。具備獨(dú)自或聯(lián)機(jī)創(chuàng)建的視覺效果。同時(shí)增強(qiáng)了多媒體嵌入一些動(dòng)畫， 視頻支持功能，是目前主要的教學(xué)培訓(xùn)手段。

此種教學(xué)方式適合用于相對(duì)獨(dú)立的教學(xué)模塊，利于學(xué)生有重點(diǎn)的掌握學(xué)習(xí)模塊中的知識(shí)點(diǎn)，但是為了突出重點(diǎn)， 在教學(xué)中主要以文字文本作為知識(shí)點(diǎn)摘錄。對(duì)學(xué)生知識(shí)體系的建立和設(shè)備空間無法體現(xiàn)，需要在介紹新內(nèi)容前對(duì)已學(xué)知識(shí)點(diǎn)反復(fù)進(jìn)行回顧，課堂教學(xué)效率下降。

3.2.2 采用鐵路通信信號(hào)專業(yè)資源共享平臺(tái)系統(tǒng)

鐵路通信信號(hào)專業(yè)資源共享平臺(tái)是基于校園網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，采用云儲(chǔ)存建立的鐵路通信信號(hào)專業(yè)資源共享平臺(tái)，補(bǔ)充了教學(xué)資源，為教育教學(xué)提供便利。

此種教學(xué)方式可以實(shí)現(xiàn)資源一定范圍內(nèi)的共享，但是受到校園內(nèi)網(wǎng)的限制，以及資源庫建設(shè)的更新迭代維護(hù)狀態(tài)。相對(duì)于直接從網(wǎng)絡(luò)中獲取較前沿的知識(shí)仍稍顯不足。

3.2.3 采用現(xiàn)場(chǎng)視頻教學(xué)

基于現(xiàn)場(chǎng)視頻的教學(xué)，系統(tǒng)能夠展示轉(zhuǎn)轍機(jī)的相關(guān)操作， 但是因?yàn)橐曨l拍攝手段和角度的局限性，易造成畫面抖動(dòng)，切換過快使學(xué)生理解不充分。對(duì)于畫面中設(shè)備進(jìn)行解說所采用的簡稱和約定俗成，對(duì)尚未有工作經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生，無法理解甚至?xí)斐衫_。

所以此種教學(xué)方式雖然為學(xué)生提供了一種第二人稱的交互的模擬環(huán)境， 但是不能直觀感受操作要領(lǐng)，學(xué)生無法體會(huì)實(shí)際的操作感官感受，對(duì)于視頻中的操作要領(lǐng)缺乏直觀感受，培訓(xùn)效果并不理想。

3.2.4 轉(zhuǎn)轍機(jī)實(shí)訓(xùn)室教學(xué)

轉(zhuǎn)轍機(jī)實(shí)訓(xùn)室教學(xué)是目前在校內(nèi)培訓(xùn)中最貼近現(xiàn)場(chǎng)工作的教學(xué)環(huán)節(jié)。通過教師演練及講解，學(xué)生實(shí)際動(dòng)手操作。不僅在課堂上模擬了工作過程，而且有利于提升學(xué)生的動(dòng)手能力。

但是此種教學(xué)方式也存在不足。首先，學(xué)生尚未建立對(duì)危險(xiǎn)源的概念，對(duì)可能發(fā)生的機(jī)械傷害和電氣傷害認(rèn)識(shí)不足，無法有效提前預(yù)判和避免。其次，一個(gè)教學(xué)班級(jí)人數(shù)較多，學(xué)生素質(zhì)參差不齊，教學(xué)過程對(duì)教師組織能力和專業(yè)能力也有極大的考驗(yàn)， 稍有不慎，就會(huì)造成教學(xué)事故。

3.2.5 3D 仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)教學(xué)

目前常用的3D 建模軟件主要有Inventor、3DsMAX等，此方法的優(yōu)點(diǎn)是三維圖形化界面、簡明直觀、視角可隨意變化，對(duì)初次接觸專業(yè)設(shè)備的學(xué)生可以有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，配合運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以形成標(biāo)準(zhǔn)化檢修和故障處理等教學(xué)項(xiàng)目。

此種教學(xué)方式對(duì)電腦硬件要求較高，同時(shí)對(duì)于鐵路信號(hào)專業(yè)而言，已有的模型庫幾乎是空白的，為此需要大量的熟悉建模軟件的3D 建模技術(shù)人員和程序開發(fā)人員，要求投入大量研發(fā)成本，目前只是在某些教學(xué)環(huán)節(jié)中實(shí)現(xiàn)，尚未能夠全流程教學(xué)應(yīng)用。

3.3 考核評(píng)價(jià)方法

3.3.1 課堂問答環(huán)節(jié)

依據(jù)知識(shí)內(nèi)容對(duì)學(xué)生進(jìn)行提問，采用問答、搶答、隨機(jī)抽查的方式進(jìn)行。此種方法可以有效地提升學(xué)生注意力，活躍課堂氛圍，有效實(shí)現(xiàn)師生互動(dòng)。

3.3.2 課后作業(yè)布置

有利于培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力，通過完成作業(yè)回顧課堂內(nèi)容，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握，更好地控制教學(xué)內(nèi)容和節(jié)奏。

3.3.3 基于第三方軟件的測(cè)評(píng)

教師提前根據(jù)需要將考核內(nèi)容進(jìn)行題庫編寫，對(duì)教師的專業(yè)技能要求較高。第三方軟件的測(cè)評(píng)是一種基于題庫的測(cè)評(píng)系統(tǒng)，可以對(duì)學(xué)生已學(xué)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行考核評(píng)價(jià)，教師可控制測(cè)評(píng)內(nèi)容和測(cè)評(píng)方式，限制測(cè)評(píng)時(shí)間，以此杜絕學(xué)生抄襲的弊端。此方法具有極大靈活性，有助于促進(jìn)學(xué)生提升對(duì)知識(shí)點(diǎn)掌握的能動(dòng)性和迫切性。

3.3.4 考試評(píng)價(jià)

考試是目前最常用的評(píng)價(jià)方式，采用標(biāo)準(zhǔn)化試卷和考場(chǎng)對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核， 是一種公平的評(píng)價(jià)方式，也是學(xué)生公認(rèn)的評(píng)價(jià)方法。

4 轉(zhuǎn)轍機(jī)教學(xué)內(nèi)容劃分

鐵路信號(hào)轉(zhuǎn)轍機(jī)設(shè)備極其重要，直接關(guān)系到行車安全，所以轉(zhuǎn)轍機(jī)教學(xué)在高職信號(hào)專業(yè)課中占據(jù)重要地位。轉(zhuǎn)轍機(jī)教學(xué)是一個(gè)多課程、多步驟的教學(xué)過程，貫徹于鐵路信號(hào)人才培養(yǎng)的全過程，單一的教學(xué)模式和評(píng)價(jià)方式無法確切反映學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況。轉(zhuǎn)轍機(jī)教學(xué)內(nèi)容分為以下幾部分：

4.1 道岔教學(xué)部分

道岔是鐵路軌道現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)中一個(gè)重要的部件，是用實(shí)現(xiàn)列車在兩個(gè)軌道之間的位置轉(zhuǎn)換。道岔分為有單開道岔、雙開道岔、三開道岔以及多開道岔(復(fù)式交分道岔)等。道岔的尖軌和可動(dòng)部分心軌是道岔的薄弱點(diǎn)，無論是在無車通過還是有車通過時(shí)，轉(zhuǎn)換設(shè)備都必須把道岔尖軌和可動(dòng)部分心軌鎖閉在既有位置，以免危及行車安全。

4.2 轉(zhuǎn)轍機(jī)教學(xué)部分

道岔轉(zhuǎn)換設(shè)備即轉(zhuǎn)轍機(jī)是鐵路信號(hào)的基礎(chǔ)設(shè)備，是保障鐵路行車安全， 提高鐵路運(yùn)輸效率的重要保證。轉(zhuǎn)轍機(jī)的作用是實(shí)現(xiàn)對(duì)道岔的轉(zhuǎn)換和鎖閉，并對(duì)其位置進(jìn)行有效檢測(cè)。轉(zhuǎn)轍機(jī)有多種類型包括ZD6、ZYJ7、S700K。

4.3 電路教學(xué)部分

轉(zhuǎn)轍機(jī)電路區(qū)別于其他工業(yè)控制電路。因?yàn)殍F路信號(hào)對(duì)設(shè)備安全性的要求極高，電路所采用的繼電器為安全型繼電器，電路的設(shè)計(jì)也必須滿足故障導(dǎo)向安全的原則。轉(zhuǎn)轍機(jī)電路類型與被控轉(zhuǎn)轍機(jī)類型相對(duì)應(yīng)，分為四線制、六線制、五線制道岔控制電路。

5 轉(zhuǎn)轍機(jī)教學(xué)涉及課程

在轉(zhuǎn)轍機(jī)教學(xué)中ZD6 型轉(zhuǎn)轍機(jī)是我國用量最大的轉(zhuǎn)轍機(jī)之一，采用內(nèi)鎖閉方式，適用于時(shí)速120 km/h以下的非提速道岔和提速道岔側(cè)線上。ZD6 作為我國使用范圍最廣的轉(zhuǎn)轍機(jī)，故在教學(xué)作為基礎(chǔ)裝備進(jìn)行講授。設(shè)備結(jié)構(gòu)明晰，控制電路簡明，電路保護(hù)措施完善， 是學(xué)習(xí)其他轉(zhuǎn)轍機(jī)設(shè)備原理和控制電路的基礎(chǔ)，教學(xué)需要多課程逐步推進(jìn)。

5.1 鐵路信號(hào)基礎(chǔ)課程講解道岔結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)轍機(jī)

道岔部分，教學(xué)采用3D 仿真軟件進(jìn)行講解，此方法對(duì)于學(xué)生理解道岔結(jié)構(gòu)、動(dòng)作過程、設(shè)備空間狀態(tài)有直觀體驗(yàn)。

ZD6 轉(zhuǎn)轍機(jī)內(nèi)部設(shè)備包括動(dòng)力部分、 驅(qū)動(dòng)部分、轉(zhuǎn)換鎖閉部分、對(duì)轉(zhuǎn)轍機(jī)內(nèi)部各裝置講解各元件工作原理、機(jī)械傳動(dòng)過程、轉(zhuǎn)轍機(jī)操作過程、維護(hù)要點(diǎn)等。對(duì)于設(shè)備結(jié)構(gòu)教學(xué)，首先采用PPT 教學(xué)軟件對(duì)轉(zhuǎn)轍機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行講授，按知識(shí)點(diǎn)模塊開展。為了加深學(xué)生的理解，采用Inventor 3D 模擬軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)仿真，詳細(xì)講解電機(jī)結(jié)構(gòu)，減速器結(jié)構(gòu)，傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換鎖閉裝置，自動(dòng)開閉器，表示桿，摩擦連接器，擠切銷，建立設(shè)備設(shè)備空間認(rèn)知，提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

5.2 車站信號(hào)自動(dòng)控制系統(tǒng)課程講解轉(zhuǎn)轍機(jī)道岔控制電路

道岔控制電路分為啟動(dòng)電路和動(dòng)作電路。在教學(xué)過程中需要讓學(xué)生對(duì)繼電器名稱進(jìn)行加強(qiáng)記憶。講解電路圖常用跑電路的方式進(jìn)行講授，在課堂中為了提高授課效率，可采用Flash 小程序進(jìn)行演示。四線制道岔控制電纜外線記憶方法采用口訣，對(duì)應(yīng)口訣為：1 定2 反3 表4 控。舉例，X1、X3 之間有電壓代表為定位表示，X1、X4 之間有電壓代表為定位控制，反之亦然。

電路的講授需要與車站值班員的操作相結(jié)合同步進(jìn)行，為了便于學(xué)生理解，采用標(biāo)準(zhǔn)站模擬軟件對(duì)值班員的操作進(jìn)行仿真。車站值班員對(duì)道岔的操作方式有兩種，分別為單獨(dú)操縱和進(jìn)路操縱。單獨(dú)操縱是一種手動(dòng)操縱方式，為了防止值班員誤碰按鈕，采用雙按鈕操作法，先按壓總定位或總反位按鈕后按壓對(duì)應(yīng)道岔的操縱按鈕，對(duì)應(yīng)電路圖中的CA（操縱按鈕）ZDA-KF 或ZFA-KF 動(dòng)作。進(jìn)路操縱是通過選排進(jìn)路控制對(duì)應(yīng)進(jìn)路上的定位操作繼電器或反位操縱繼電器動(dòng)作來控制對(duì)應(yīng)道岔工作的操縱方式，是一種自動(dòng)操縱方式，對(duì)應(yīng)電路圖中的DCJ 和FCJ。此部分的教學(xué)重點(diǎn)在于將操作過程控制對(duì)應(yīng)繼電器和按鈕聯(lián)系起來對(duì)電路進(jìn)行分析，同時(shí)將ZD6 轉(zhuǎn)轍機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)，使學(xué)生對(duì)于控制電路圖和轉(zhuǎn)轍機(jī)機(jī)械設(shè)備的狀態(tài)形成對(duì)應(yīng)映射關(guān)系。

當(dāng)完成對(duì)道岔的操作后，控制電路中1DQJ 勵(lì)磁，控制2DQJ 轉(zhuǎn)極，對(duì)應(yīng)2DQJ 應(yīng)該著重強(qiáng)調(diào)其定位、反位狀態(tài)分別對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)轍機(jī)的定反位狀態(tài)。

表示電路工作狀態(tài)教學(xué)分析，表示電路與啟動(dòng)電路相同，當(dāng)轉(zhuǎn)轍機(jī)在定位狀態(tài)，自動(dòng)開閉器1、3 排接點(diǎn)閉合。BB 表示變壓器電源通過2DQJ 定位接點(diǎn)經(jīng)X1、X3 檢查自動(dòng)開閉器1、3 排接點(diǎn)閉合是否完整，定位表示DBJ 勵(lì)磁。

電動(dòng)機(jī)動(dòng)作電路教學(xué)過程分析，ZD6 電動(dòng)機(jī)采用直流串激電機(jī)，當(dāng)?shù)啦矸次豢刂茣r(shí)，1DQJ 勵(lì)磁，控制2DQJ 轉(zhuǎn)極 （反位打落）， 電源通過1DQJ 前接點(diǎn)和2DQJ 反位接點(diǎn)將電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)220V 直流動(dòng)作電源經(jīng)外線X2、X4，此刻電路檢查自動(dòng)開閉器1、4 排接點(diǎn)用以證明轉(zhuǎn)轍機(jī)驅(qū)動(dòng)道岔在動(dòng)作過程中，未達(dá)到終端位置。電動(dòng)機(jī)定轉(zhuǎn)子繞組串聯(lián)勵(lì)磁，驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。

當(dāng)動(dòng)作電路工作時(shí)，檢查遮斷開關(guān)05-06 狀態(tài)閉合，表明無人打開轉(zhuǎn)轍機(jī)機(jī)蓋，設(shè)備處于正常工作狀態(tài)，當(dāng)表示電路工作時(shí)，檢查移位接觸器01-02、03-04接點(diǎn)處在閉合狀態(tài)，表明無擠岔報(bào)警。

5.3 鐵路信號(hào)設(shè)計(jì)與施工課程講解道岔、 安裝裝置、轉(zhuǎn)轍機(jī)的安裝技術(shù)要求

講解ZD6 轉(zhuǎn)轍機(jī)安裝工具和材料， 安裝直股側(cè)、彎股側(cè)長角鋼、短基礎(chǔ)角鋼的劃線步驟和要點(diǎn)。安裝ZD6 轉(zhuǎn)轍機(jī)、密貼調(diào)整桿、尖端桿、表示桿的連接，轉(zhuǎn)轍機(jī)倒邊方法、道岔密貼調(diào)整、表示桿調(diào)整、摩擦電流調(diào)整，表示接點(diǎn)及移位接觸器調(diào)整。教學(xué)中采用3D 仿真進(jìn)行教學(xué)，同時(shí)完成相關(guān)教學(xué)項(xiàng)目，提升設(shè)備認(rèn)知。

6 結(jié)語

轉(zhuǎn)轍機(jī)教學(xué)涉及多門課程，在教學(xué)過程中各課程內(nèi)容相輔相成，隨著多媒體資源的豐富和各種軟件的開發(fā)以及教學(xué)方法的更新，原來單一的教學(xué)模式已無法滿足教學(xué)要求。通過對(duì)轉(zhuǎn)轍機(jī)系統(tǒng)化教學(xué)的研究，分析在新的“2+1”人才培養(yǎng)模式下，改變對(duì)原有教學(xué)模式和教學(xué)過程進(jìn)行可行性探索， 減少重復(fù)講授，縮短人才培養(yǎng)周期，為“2+1”模式新形勢(shì)下專業(yè)課項(xiàng)目教學(xué)的實(shí)施提供依據(jù)。開發(fā)適合于遠(yuǎn)程教學(xué)的教學(xué)任務(wù)及試題庫，以適應(yīng)疫情常態(tài)化新形勢(shì)下的職業(yè)教育教學(xué)，為培養(yǎng)高技能型鐵路信號(hào)專業(yè)人才，提供強(qiáng)有力支持。