基于“崗課賽證”多維融合受電弓檢修與控制實(shí)訓(xùn)平臺(tái)研究

曹惠紅

一、受電弓檢修與控制實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)背景

受電弓系統(tǒng)是城市軌道交通車輛連接牽引供電回路的關(guān)鍵系統(tǒng)，它是否正常工作關(guān)系到城市軌道交通行車安全[1-2]。受電弓安裝在城市軌道交通車輛的車頂，車輛運(yùn)行時(shí)受電弓的弓頭升起與接觸網(wǎng)接觸，電流從接觸網(wǎng)經(jīng)受電弓流到車輛上的變壓設(shè)備進(jìn)行變壓后再傳遞到車輛的電氣系統(tǒng)[3]。受電弓與接觸網(wǎng)接觸線能穩(wěn)定供電，對(duì)列車運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性具有重要意義。受電弓是軌道車輛的核心部件，也是容易產(chǎn)生故障的部件。受電弓的安全檢測(cè)主要有人工檢測(cè)、傳感器檢測(cè)和圖像檢測(cè)3種途徑[4]。其中，人工檢測(cè)需要在高速動(dòng)車組入庫(kù)斷電后進(jìn)行登頂操作，是常用的檢測(cè)手段[5]。

目前職業(yè)院校的實(shí)訓(xùn)設(shè)備大多只能查看設(shè)備，電路檢修通過(guò)電路圖紙實(shí)現(xiàn)。無(wú)法實(shí)現(xiàn)受電弓控制電路的故障現(xiàn)象和故障電路的排查訓(xùn)練。故障設(shè)置與考核工作量大，過(guò)程繁瑣，學(xué)生不能自由獨(dú)立完成測(cè)試。隨著科技的發(fā)展，城市軌道交通相關(guān)技術(shù)和設(shè)備在不斷地升級(jí)換代，在教學(xué)中應(yīng)盡可能滿足職業(yè)發(fā)展需求，創(chuàng)設(shè)接近現(xiàn)實(shí)的情境。

二、平臺(tái)設(shè)計(jì)依據(jù)及思路

（一）設(shè)計(jì)依據(jù)

（1）實(shí)現(xiàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的資源共享性

實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的建設(shè)主要由受電弓基礎(chǔ)知識(shí)、機(jī)械檢修、電氣檢修、故障分析、考核評(píng)定五大模塊組成。在平臺(tái)的設(shè)計(jì)過(guò)程中綜合學(xué)校車輛、機(jī)電、城市軌道交通專業(yè)群的優(yōu)勢(shì)資源，為不同專業(yè)方向提供共享平臺(tái)。

（2）科技興國(guó)為指導(dǎo)，立德樹(shù)人為根本，培養(yǎng)學(xué)生匠人精神。

讓學(xué)生通過(guò)該培訓(xùn)平臺(tái)了解受電弓機(jī)械結(jié)構(gòu)、受電弓檢修工藝與軌道交通企業(yè)規(guī)章制度；培養(yǎng)嚴(yán)格遵守規(guī)章制度和工作紀(jì)律的意識(shí)；形成嚴(yán)格按照操作程序進(jìn)行檢修作業(yè)的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度[6]，培養(yǎng)吃苦耐勞精益求精的精神匠人。將城市軌道交通檢修工的匠人精神融入課程教學(xué)，為軌道交通行業(yè)立心，為車輛檢修人員鑄魂。

（二）設(shè)計(jì)思路

基于“崗課賽證”多維融合，將打造一個(gè)集培訓(xùn)教學(xué)、技能訓(xùn)練、競(jìng)賽演練、考核評(píng)定和“1+x”技能證書(shū)培訓(xùn)和技術(shù)研發(fā)等多功能于一體的受電弓檢修實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。該實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的受益面廣泛，滿足學(xué)校對(duì)軌道交通車輛檢修人才培養(yǎng)需求。該平臺(tái)根據(jù)車輛檢修崗位特性，結(jié)合學(xué)生職業(yè)發(fā)展需求和受電弓檢修作業(yè)內(nèi)容相關(guān)理論知識(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)。該受電弓實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的建設(shè)從企業(yè)崗前培訓(xùn)、學(xué)校教學(xué)、學(xué)生訓(xùn)練和社會(huì)培訓(xùn)服務(wù)中尋求有機(jī)結(jié)合，達(dá)成崗前培訓(xùn)、實(shí)習(xí)、技能競(jìng)賽、技能證書(shū)培訓(xùn)有機(jī)結(jié)合，有助于提升人才技能培養(yǎng)條件，強(qiáng)化專業(yè)技能型人才培養(yǎng)輸出質(zhì)量。

三、實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的總體設(shè)計(jì)

（一）實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的定位

實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建立完成后，可輻射城市軌道交通的多個(gè)專業(yè)，滿足學(xué)生技能培訓(xùn)實(shí)習(xí)、日常教學(xué)、“1+X”技能證書(shū)考核和技能競(jìng)賽選拔等需求。受電弓檢修實(shí)訓(xùn)平臺(tái)擁有以下功能：（1）實(shí)訓(xùn)平臺(tái)符合課程要求和培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用性技能型人才。（2）該平臺(tái)應(yīng)能滿足教學(xué)崗位實(shí)習(xí)，競(jìng)賽選拔、科研等多項(xiàng)需求，可有力協(xié)助信息化教學(xué)、認(rèn)知實(shí)習(xí)、“1+X”技能證書(shū)考核、社會(huì)培訓(xùn)開(kāi)展等。（3）實(shí)訓(xùn)平臺(tái)操作能滿足教師講解演示、學(xué)生分組檢修演練及填寫(xiě)作業(yè)記錄卡。通過(guò)平臺(tái)強(qiáng)化學(xué)生理論知識(shí)和提升技能，實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)的功能，師生協(xié)同評(píng)價(jià)完成教學(xué)及實(shí)訓(xùn)評(píng)價(jià)。（4）實(shí)訓(xùn)平臺(tái)具備評(píng)估考核的功能，應(yīng)設(shè)置理論知識(shí)考核、實(shí)操考核及“1+X”技能理論知識(shí)考核。教師可根據(jù)教學(xué)目的、設(shè)置考核試題的總量、難易程度、試題覆蓋知識(shí)面等創(chuàng)建試題，設(shè)置考試。對(duì)學(xué)生理論知識(shí)和實(shí)操進(jìn)行測(cè)試和評(píng)價(jià)。（5）適應(yīng)不同用戶需求，具有良好的擴(kuò)展性，適用于多專業(yè)多層次用戶的學(xué)習(xí)、培訓(xùn)、考證的需求。（6）可開(kāi)展企業(yè)在職人員或社會(huì)人員培訓(xùn)，呈現(xiàn)社會(huì)服務(wù)性，從而提升受電弓檢修實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的價(jià)值。

（二）框架設(shè)計(jì)

車輛繼電器柜內(nèi)主要安裝了微型斷路器、按鈕、旋鈕、旋鈕開(kāi)關(guān)、繼電器、時(shí)間繼電器、二極管、接線端子排、采集系統(tǒng)及數(shù)字化智能采集控制器，可實(shí)現(xiàn)列車激活、受電弓等車輛控制邏輯?？梢詫?shí)現(xiàn)受電弓設(shè)備的控制、電氣方面檢修及維護(hù)作業(yè)培訓(xùn)。搭建受電弓實(shí)訓(xùn)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)列車升降弓等功能，讓學(xué)生通過(guò)實(shí)踐掌握相關(guān)檢測(cè)技術(shù)。針對(duì)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的每一項(xiàng)功能，配備了詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，并將先進(jìn)的“崗課賽證”教學(xué)模式融入這些配套資料中，幫助學(xué)生更好地掌握受電弓升降弓的原理及相關(guān)技術(shù)。受電弓實(shí)訓(xùn)平臺(tái)如圖1所示。

圖1 受電弓實(shí)訓(xùn)平臺(tái)

由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在實(shí)訓(xùn)教學(xué)領(lǐng)域表現(xiàn)出的優(yōu)越性，越來(lái)越多的高校和企業(yè)將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合到教學(xué)實(shí)訓(xùn)和崗位培訓(xùn)中來(lái)，故將機(jī)械檢修與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的融合，通過(guò)城市軌道交通理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的有機(jī)結(jié)合，完善基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的受電弓實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)，整體框架如圖2所示。

圖2 受電弓檢修實(shí)訓(xùn)平臺(tái)架構(gòu)

（三）模塊功能

軌道車輛的狀態(tài)安全是運(yùn)營(yíng)安全的關(guān)鍵之一，要保證軌道車輛受電弓檢修工作高質(zhì)量地完成，檢修人員是關(guān)鍵。結(jié)合崗位工作需求，制定模塊任務(wù)，基于“崗課賽證”多維融合的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)具有培訓(xùn)、教學(xué)、競(jìng)賽選拔和考核評(píng)定的功能。該平臺(tái)分為理論知識(shí)模塊、實(shí)操內(nèi)容模塊和考核模塊三大部分，學(xué)員可以通過(guò)模塊功能學(xué)習(xí)受電弓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、受電弓動(dòng)作原理、受電弓部件外觀檢查、控制電路的安裝與布線等14個(gè)受電弓實(shí)訓(xùn)模塊，學(xué)習(xí)完理論和實(shí)操的知識(shí)還可以進(jìn)行理論考核、實(shí)操考核和參加競(jìng)賽選拔。

四、建設(shè)方案

受電弓實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)是圍繞崗位檢修任務(wù)而進(jìn)行的，還需要滿足日常教學(xué)、技能培訓(xùn)，崗位實(shí)習(xí)、“1+X”技能證書(shū)考核和技能競(jìng)賽選拔等需求，還需要滿足不同層次的學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)。故主要開(kāi)發(fā)受電弓基礎(chǔ)知識(shí)、機(jī)械檢修、電氣檢修和考核評(píng)定四大模塊。

（一）受電弓基礎(chǔ)知識(shí)方案

受電弓基礎(chǔ)知識(shí)項(xiàng)目主要結(jié)合受電弓系統(tǒng)檢修作業(yè)內(nèi)容，以相關(guān)理論知識(shí)為基礎(chǔ)，內(nèi)容深入淺出，簡(jiǎn)明易懂。此項(xiàng)目分為受電弓結(jié)構(gòu)、受電弓升弓控制工作原理、受電弓降弓控制工作原理三個(gè)模塊。受電弓結(jié)構(gòu)模塊詳細(xì)介紹受電弓各部件組成及其作用?？梢杂檬髽?biāo)點(diǎn)擊各部件的位置，顯示屏即顯示該部件的名稱和作用。受電弓升降弓控制工作原理模塊利用視頻動(dòng)畫(huà)演示受電弓的升降弓過(guò)程講解，學(xué)生可以通過(guò)此項(xiàng)目完成受電弓基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)。

（二）機(jī)械檢修方案

利用虛擬顯示仿真軟件設(shè)計(jì)，采用三維建模技術(shù)，實(shí)現(xiàn)受電弓機(jī)械檢修教學(xué)環(huán)境。真實(shí)還原受電弓的各部件外觀檢查及清潔、異物處理、受電弓安裝、絕緣子安裝緊固件的檢查與維護(hù)、受電弓工作高度測(cè)試、接觸壓力測(cè)試和升降弓時(shí)間測(cè)試及調(diào)整的工作場(chǎng)景。

（三）電氣檢修方案

根據(jù)受電弓實(shí)際控制電路邏輯與原理，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)平臺(tái)受電弓控制電路。在電氣檢修模塊可以完成升弓狀態(tài)指示燈測(cè)試、升弓控制和降弓控制、緊急降弓測(cè)試模塊。

升弓控制：閉合允許升弓旋鈕，允許升弓繼電器K1得電，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合。閉合受電弓控制微型斷路器，按下升弓按鈕 S1，執(zhí)行升弓指令，升弓繼電器K3得電，自閉電路使升弓繼電器K3得電保持。使升弓閥控制繼電器K4得電，控制升弓閥動(dòng)作升弓[7]。

降弓控制：按下降弓按鈕S2，執(zhí)行降弓指令。降弓繼電器得電，K2常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，升弓閥繼電器K4失電，受電弓降弓。

（四）考核評(píng)定方案

根據(jù)職業(yè)院校學(xué)生專業(yè)技能大賽軌道交通車輛技術(shù)賽項(xiàng)和職業(yè)技能等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的要求創(chuàng)建題庫(kù)，內(nèi)容涵蓋了城市軌道交通企業(yè)車輛管理體制、城市軌道交通車輛檢修制度、受電弓的結(jié)構(gòu)、受電弓升弓和降弓原理、受電弓檢修注意事項(xiàng)、受電弓控制電路及故障檢修等內(nèi)容。理論考核主要題型包括選擇題、判斷題和填空題，實(shí)操考核主要包括受電弓部件檢查和維護(hù)、受電弓控制電路故障排除與檢修、受電弓電氣功能測(cè)試與調(diào)試等。

教師可以根據(jù)考核的目的選擇課堂小測(cè)、考試、“1+X”技能證書(shū)模擬訓(xùn)練、技能競(jìng)賽選拔考核的選項(xiàng)、設(shè)置考核試題的總量、難易程度、試題覆蓋知識(shí)面等進(jìn)行創(chuàng)建試題，設(shè)置考試。對(duì)學(xué)生理論知識(shí)和實(shí)操進(jìn)行測(cè)試和評(píng)價(jià)?？己嗽u(píng)定系統(tǒng)對(duì)學(xué)生的作答做出相應(yīng)的評(píng)分并輸出考核結(jié)果。

五、實(shí)施成效

1.通過(guò)實(shí)物與仿真系統(tǒng)相結(jié)合，突破軌道交通車輛受電弓檢修作業(yè)重難點(diǎn)。

基于受電弓故障檢修實(shí)訓(xùn)工單，軌道交通車輛仿真系統(tǒng)模擬受電弓故障，故障診斷與排除。利用受電弓檢修平臺(tái)完成受電弓的檢修工作。通過(guò)理論和實(shí)踐相結(jié)合，虛實(shí)融合的教學(xué)，突破重難點(diǎn)，提升學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，提高學(xué)生的實(shí)踐技能。

2.深化“崗課賽證”多維融合，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。

對(duì)接軌道車輛專業(yè)人才崗位需求，國(guó)家軌道交通車輛技術(shù)課程教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，真正做到“以企業(yè)為導(dǎo)向，以職業(yè)能力為核心”的特點(diǎn)[8]。對(duì)標(biāo)世界技能大賽和高職院校技能大賽的基準(zhǔn)，“1+X”技能競(jìng)賽考核的要求，重構(gòu)課程教學(xué)內(nèi)容，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。順利完成高職院校技能大賽技能競(jìng)賽的人才選拔并取得好成績(jī)。

3.提升學(xué)生的專業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)

本實(shí)訓(xùn)平臺(tái)緊緊圍繞軌道交通車輛技術(shù)職業(yè)能力培養(yǎng)，以受電弓檢修系統(tǒng)充分展示軌道交通車輛受電弓機(jī)械檢修、電氣檢修、故障診斷等功能。全面考查受電弓控制電路圖紙識(shí)讀、安裝工藝、設(shè)備檢修、維護(hù)保養(yǎng)和故障診斷與排除等能力，集中檢驗(yàn)教學(xué)成果。

結(jié)束語(yǔ)

基于“崗課賽證”多維融合的受電弓檢修實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，能實(shí)現(xiàn)受電弓結(jié)構(gòu)認(rèn)知、機(jī)械檢修、電氣檢修、故障分析及考核等項(xiàng)目，從而達(dá)到提升學(xué)生受電弓檢修能力，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)，提供技能競(jìng)賽人才選拔和助力“1+X”證書(shū)考證的功能。該實(shí)訓(xùn)平臺(tái)不僅能有效提高學(xué)生的理論知識(shí)和實(shí)踐水平，還能減輕教師的工作負(fù)擔(dān)。