接触网校内实训基地建设方案探讨

詹 思 阳

(湖北铁道运输职业学院 湖北 武汉 430064)

摘 要:以湖北铁道运输职业学院的轨道交通供电实训基地建设为基础,从必要性分析、建设目标与要求、设备选型、建设内容等方面进行了探讨。重点讨论了虚拟现实技术在接触网实训中的应用及实训基地内涵的建设。

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关键词 :接触网;校内实训基地;虚拟现实技术;内涵建设

中图分类号:G717 文献标识码:A doi:10.3969/j.issn.1665-2272.2015.09.034

收稿日期:2015-03-20

近年来,我国以高速铁路和城市轨道交通为代表的轨道交通建设如火如荼,作为轨道交通供电系统重要组成部分的接触网系统也得到了广泛的应用与发展。与此同时接触网形式的多样化也给各职业院校电气化铁道相关专业的人才培养工作提出了严峻挑战。基于湖北铁道运输职业学院实训室建设经验及新校区实训基地建设要求,从以下几个方面对接触网校内实训基地建设进行探讨。

1 接触网校内实训基地建设的必要性

1.1 接触网工种特点

接触网工是从事接触网设备安装、调试、检修、保养的人员。接触网作为供电系统向电动列车传输电能的关键接口,有其无备份、机电合一、动态工作、工作环境恶劣等特性。极易受到各种因素的影响而发生故障,一旦发生故障将会直接威胁到牵引供电系统以及列车系统的正常运行,甚至长时间中断列车运行。所以,提高接触网工的维护检修及事故抢修技能水平,确保能够在最短时间内完成任务,不仅是企业对于接触网工的要求,也应成为学校电气化铁道相关专业的人才培养目标。

1.2 铁路高职院校电气化专业现状

对目前铁路相关职业院校的统计表明,为数不多的高职院校开设了电气化铁道或城市轨道交通供电专业,而且实习实训设备普遍陈旧,实习实训方式单一,尤其是兼备高速铁路和城市轨道交通接触网实训功能的实训基地更是屈指可数。学生在校期间基本上只能完成理论知识的学习和进行少量的实际动手训练,初次就业后还需通过企业组织短期强化训练,才能获得上岗资格,无形之中给企业增加了成本。整体上看,现有的接触网校内实习实训设备和培养方式很难满足轨道交通领域对于接触网技能人才的需求。

1.3 突出高职特色,与现场无缝对接

实训是高等职业技术教育中最为闪光的特色,具有实验中“学校能控”、实习中“着重培养学生职业技术性”的显著特征。而校内实训基地有别于实验室、实习车间,是介于两者之间的一种人才培养空间,主要功能是实现课堂无法完成的技能操作,有目的、有计划、有组织地进行系统、规范、模拟实际岗位群的基本技能操作训练。

铁路高职院校作为接触网技能人才的重要来源地,应突出自身优势,大力发展接触网校内实训基地。建立完备的实训体系,强化实训环节,丰富实训基地内涵,从而提高电气化铁道相关专业学生的职业能力与职业素养,进而达到与现场无缝对接、节省企业人员培训成本的目的。

2 接触网校内实训基地建设的目标和要求

2.1 建设目标

《教育部关于推进高等职业教育改革创新引领职业教育科学发展的若干意见》(教职成〔2011〕12号)一文中,明确提出了高等职业教育要“系统设计、实施生产性实训和顶岗实习,探索建立‘校中厂’、‘厂中校’等形式的实践教学基地,推动教学改革。强化教学过程的实践性、开放性和职业性,鼓励学校提供场地和管理,企业提供设备、技术和师资,校企联合组织实训,为校内实训提供真实的岗位训练、营造职场氛围和企业文化。”为贯彻教育部这一要求,湖北铁路运输职业学院接触网校内实训基地建设总体目标确定为:根据电气化铁道技术和城市轨道交通供电专业人才培养方案,以满足生产一线所需技能为目标,突出对学生职业能力和职业素养的培养,努力把实训基地建设成为集教学、教研、培训和职业技能鉴定于一体的综合性开放实训教学基地。

2.2 建设要求

高职院校接触网实训基地建设应满足供电专业学生在校期间理论学习与实践学习的需求,同时应能够满足技能鉴定和在岗职工培训的需求。规模以满足50人班级开展实训为宜。必须兼顾高铁接触网和城市轨道交通接触网的常见悬挂形式,柔性、刚性、第三轨三种形式接触网应合理配置。实训场地应充分利用校内已有资源,如非电化股道,实训楼一楼周围外挑梁等。还应按相关检修规程规定配置安全防护用具、常用工具及常用零部件备品,工具柜均配双开门与锁。

另外,可以考虑引入虚拟现实技术,开发接触网仿真实训系统。学生按“认知设备,模拟操作,实际训练”的三部曲(见图1)进行实训,每个实际训练之前都先进行模拟仿真操作,只有通过模拟操作考核的学生才能进入下一步实际训练环节;实际训练完成之后,也可再次通过模拟仿真训练加以巩固。这样虚实有机结合的实训方式,可以最大限度上提高设备利用率、减少消耗,同时提高学生的学习兴趣。

3 接触网校内实训基地建设的建设内容

接触网校内实训基地建设主要针对电气化铁路接触网工与城市轨道交通接触网工两大专业岗位。两者之间既有区别,又有联系。例如柔性接触网方面较为相似,刚性接触网近几年才开始现在铁路接触网系统,而地铁中常用的第三轨在我国铁路系统中没有应用。

3.1 电气化铁路接触网

电气化铁路接触网结构形式的选择主要遵循以下几个原则:一是能否满足速度目标值的要求;二是能否满足能量的可靠传输;三是是否有足够的使用寿命;四是能否满足接触网系统评价标准。

目前,我国电气化铁路正线(包括普速铁路和高速铁路)以全补偿简单链形悬挂及弹性链形悬挂为主,侧线及车场线一般为带弹性吊索的简单悬挂;多股道一般用软横跨,高铁线路多股道以硬横跨为主。弹性链形悬挂在结构上比简单链形悬挂复杂,但在速度适应性和能量传输可靠性方面要优于简单链形悬挂,故在高铁线路得到广泛应用。

3.2 城市轨道交通接触网

城市轨道交通系统包括地铁、轻轨、现代有轨电车等多种形式,具有行车密度大,客流密度大,安全可靠性要求高等特点,其中地铁正线主要采用地下敷设方式,隧道净空较小。这就要求接触网系统具有结构紧凑,跨距小,电压较低,载流量大等特点。

我国早期建设的城市轨道交通系统以第三轨和柔性悬挂为主。第三轨式接触网在安装精度要求和交叉作业安全防护方面存在劣势。而在隧道中使用柔性悬挂使得建设期隧道土建成本巨大,运营维护工作量大,且存在断线隐患。所以近年来建设的地铁系统,在隧道区段多采用刚性接触悬挂。这种悬挂形式具有结构紧凑、净空要求低、维护工作量较少、载流量大、无断线之虞等优点。

轻轨和有轨电车方面则以柔性悬挂和第三轨形式为主,其柔性悬挂在结构上与铁路接触网相似,第三轨则多采用下接触式。

3.3 建设方案

下面以湖北铁路运输职业学院新校区接触网实训基地建设方案为例具体说明。建设方案分硬件设备、仿真实训系统两部分。

3.3.1 硬件设备部分(见表1)

3.3.2 仿真实训系统部分

仿真系统应能实现三种接触网基本结构认知、工作场景巡视和现场作业模拟三个功能。系统中应涵盖三种形式接触网的主要结及应用环境;还应包括材料库、工具库、值班室等在内的接触网工区3D场景。模拟作业系统应能实现绝缘子检查与装配、腕臂装配等技能的训练。任务模式下可模拟接触网中典型故障发现和排除任务,学生以角色扮演的方式操作完成任务,严格按照实际工作程序和过程操作,将相应的安全规章、检修规程融入到其中,最后由系统或教师完成评价。

目前,国内针对高铁接触网(柔性)的虚拟仿真实训系统已较为成熟,然而覆盖地铁常见的刚性和第三轨式接触网形式的虚拟仿真系统还处于空白状态,所以需进行全新开发。新开发的地铁接触网仿真实训系统应在高铁接触网仿真实训系统成熟架构的基础上,按照国内常见地铁接触网形式进行开发。除了基本结构之外,应重点对以下几个关键节点进行仿真处理。①刚性接触网部分:贯通式刚柔过渡段、交叉道岔形成的线岔、外包式中间接头、膨胀元件、中心锚结、分段绝缘器等。②第三轨部分:电连接中间接头、膨胀接头、端部弯头、中心锚结等。

仿真系统安装于接触网一体化教室计算机中,设置8台学生工作站,2台教师工作站。虚拟仿真实训系统采用C/S,架设独立的数据库服务器,负责历史数据的存储,参数配置及保存,数据运算等功能;教师工作站设为主工作站,各学生计算机为普通工作站。为了保证系统稳定可靠运行,整个系统采用单100M以太网结构,服务器可根据需要配置双网卡,绑定冗余运行。

具体结构如图3所示。

3.4 内涵建设

如果说先进的设备和仿真系统是实训基地的“硬条件”,那么完善的管理制度、合格的实训指导教师、实用的实训教材以及优秀的实训文化等则是实训基地的“软实力”。如果没有强大“软实力”,实训基地硬件设备再先进,也只能是摆摆空架子,无法发挥其在高职人才培养中的作用。因此在实训基地的建设中,必须坚持“软”与“硬”兼修并重的原则。

发挥校内实训基地作用最终要通过专业课程的实施来实现。因此,推动专业课程改革,完善专业课程标准,开发专业课程资源,尤其是要开发与实训基地相适应的实训指导书,提升教师队伍的实践能力是校内实训基地“内涵”建设的重要内容。建立完善的管理制度,尤其是建立切实可行的和“接触网实训管理办法”,则是做实各个实训教学项目的重要保证。

在“内涵”建设中,基地文化的建设也非常重要。每个专业所针对的行业企业都有其独特的企业文化,接触网专业除具有轨道交通行业共有的“高、大、半”(即高度集中、大联动、半军事化)的行业特点外,还具有“三高”(即高空、高压、高速)等风险,工作多以小组作业和夜间作业为主,对员工的“两纪一化”(作业纪律、劳动纪律和作业标准化)要求严格,企业管理特别突出“四种意识”(即安全意识、质量意识、责任意识和规范意识),形成了轨道交通企业特有的管理文化。实训基地建设过程中,要将这种文化融入其中,构建更加真实的职业环境。比如文化墙的建设,安全警示标语的建设等。同时在制度建设中也要将校园文化中倡导的独立、探索、求真、务实的精神融入到基地的文化建设中,努力形成独具特色的校内实训基地文化与浓厚的职业氛围,更加有效地培养学生良好的职业素养。

本文探讨的接触网校内实训基地建设方案,涵盖了当前轨道交通系统三种常见的接触悬挂形式,选择了最具代表性的结构,讨论了虚拟现实技术在接触网实训中的应用及实训基地的内涵建设,形成了较完整的实训基地建设方案。这种具有多样性的接触网校内实训基地,对电气化铁道技术和城轨供电专业学生的实操训练以及企业员工的培训具有重要意义,可作为今后类似工程的有益借鉴。

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参考文献

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(责任编辑 吴 汉)

浏览次数:  更新时间:2015-09-28 16:15:58
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