高速動車組電氣線路教學仿真系統的研究與開發

摘要：隨著我國高速鐵路的快速發展，國家對高速動車組檢修技術專業、高速動車組駕駛技術專業高技能人才的需求日益旺盛。根據《教育部關于全面提高高等職業教育教學質量的若干意見》(教高[2006116號)的精神指導，依托武漢職業技術學院國家示范院建設重點建設專業——高速動車組檢修技術專業，以高等教育學、職業教育學、教育心理學等為理論工具，從企業對高速動車組電氣線路檢修高技能人才能力需求出發，研究高速動車組電氣線路檢修技能訓練方案、高速動車組電氣線路教學仿真系統的建設方案、建成高速動車組電氣線路教學仿真教學系統，為高速動車組檢修技術專業、高速動車組駕駛技術專業高技能人才相關技能培訓提供必要的訓練條件，促進教學質量的進一步提高。

關鍵詞：動車組；電氣線路；仿真系統；技能訓練；建設方案

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1006—8937(2011)24-0082-01

1 研究意義

根據我國《中長期鐵路網規劃》，到2020年，全國鐵路營業里程將達12萬km以上，客運專線達到1.6萬公里以上，鐵路建設投資規模將達到5萬億元以上。今后幾年，中國鐵路將步入全面高速化的嶄新時期。

在未來的鐵路運輸中，高速動車組將會成為人們出行的首選交通工具。我國已經實現了時速200km及以上動車組的國產化。到2010年，我國運營的高速動車組將達到1000列，到2020年，將達到2400列。即將投入使用的我國四大動車組檢修基地之一——武漢動車組檢修基地屆時將承擔我國40％動車組的檢修任務。同時，根據我國《鐵路十一五規劃》，到2010年，運營動車組達1000列，將需要動車組司機(含地勤司機及運用整備等人員)8000名左右，隨車機械師8000名左右，四大檢修基地將需要高速動車組檢修技術專業技能人才12000人左右。

動車組電氣線路與控制是動車組高速、平穩、舒適、協調、安全運行的根本保障，也是高速動車組最核心的技術之一。高速動車組檢修技術專業、高速動車組駕駛技術專業學生以及現場從事高速動車組檢修的技術人員都必須掌握動車組電氣試驗、動車組運行操縱、動車組故障檢查、動車組電氣線路故障處理、動車組應急故障處理、動車組非正常情況處理、各電氣部件的專項檢查與檢修等技能。《教育部關于全面提高高等職業教育教學質量的若干意見》(教高[2006]16號)明確要求，高等職業院校要加強實訓、實習基地建設，充分利用現代信息技術，開發虛擬工廠、虛擬車間、虛擬工藝、虛擬實驗，以改善辦學條件、彰顯辦學特色、提高教學質量。研究與開發出的高速動車組電氣線路教學仿真系統能為以上人員提供良好的相關技能訓練條件，促進教學質量的進一步提高。作者簡介：黃秀川，武漢鐵路職業技術學院。

2 國內研究現狀及分析

目前國內已有多種型號的電力機車電氣線路教學仿真系統實驗(實訓)設備，(如我院的SS4改型電力機車模擬駕駛及電氣線路教學仿真系統教學設備)，動車組電氣線路教學仿真系統還屬于研究起步階段，我院在該領域的研究將填補動車組電氣線路教學仿真系統項目空白，并且對開設此類專業的國內同類院校具有指導意義。

目前我們了解到，對應于動車組檢修崗位、駕駛崗位在動車組電氣線路方面應掌握的技能主要有：動車組電氣試驗、動車組運行操縱、動車組故障檢查、動車組電氣線路故障處理、動車組電氣線路應急故障處理、動車組非正常情況處理、各電氣部件的專項檢查與檢修等。

鐵路企業相應動車組崗位職業技能培訓方案一般采用：“選拔一送培一參觀一自我提高”的模式進行。即從現有職工中挑選具有一定理論基礎和實踐基礎的職工，然后把這些職工送到國外廠家、國內廠家或者一些國內本科院校，進行相應的理論培訓，并輔以工廠工藝流程的認識參觀，完成培訓。受訓人員回單位后，結合動車組設備、運輸生產實際以及個人的生產經驗，在生產過程中不斷總結和完善適合自身的崗位技能。這一方案的成功與否有賴于職工的個人素質、基礎、工作經驗、工作態度等，適合于目前的鐵路運輸生產的需要。但是，對應于學校的教學來說會帶來若干問題：培訓成本高、增加了管理難度、培訓效果無法評價、培訓結果不具備穩定性、技能訓練的針對性不強、技能訓練的難易程度無法調控等等。目前，國內本科院校相應動車組專業，偏重于理論教育，而高職院校相應專業技能訓練設備不全、甚至缺乏，在一定程度上造成技能訓練不足，畢業生對崗位適應性不強。因此，必須盡快地開發動車組技能訓練的相關方案、動車組技能訓練設備的建設方案，以期提供良好的相關技能訓練條件，促進教學質量的進一步提高。

3 研究內容

調研動車組檢修崗位、駕駛崗位動車組電氣線路檢修典型工作任務；研制技能訓練方案、設計學習情境；設計高速動車組電氣線路教學仿真系統建設方案；建設高速動車組電氣線路教學仿真系統；技能訓練實踐探索。

4 研究目標

通過對以上內容的研究與開發將形成多項研究成果，包括高速動車組電氣線路檢修技能訓練方案、高速動車組電氣線路教學仿真系統設計方案、高速動車組電氣線路教學仿真系統。該系統具備以下功能：教學功能，可以開展與實際電氣線路聯動的多媒體教學、操作技能演示與學生訓練；故障設置，通過電腦軟件設置或者專用故障設置電路板，可以靈活的模擬實際的電氣線路故障；評價功能，通過軟件能夠對學生的操作、時間、結果、步驟、方法等自動地給出綜合評價；可擴展，預留系統升級，將來動車組更新換代后，能以較低的成本、方便地適應其他型動車組的教學。

利用該教學仿真系統，可以開展動車組電氣試驗、動車組運行操縱、動車組模擬駕駛、動車組故障檢查、動車組電氣線路故障處理、動車組電氣線路應急故障處理、動車組非正常情況處理、各電氣部件的專項檢查與檢修等技能訓練。由于采用“教、學、練一體化”，可以極大地縮減培訓成本和周期，可以保證安全(人員和設備)，可以減少對正常運輸生產的干擾。

研究與開發出的成果將在以下方面發揮作用：服務教學，為學生訓練提供條件；示范同類學校，起到借鑒作用，具有推廣價值；服務企業，開展職工培訓；服務社會，開展職業技能鑒定；服務其他學校、企業，提供師資培訓；專業教師自身提高，開展教學及科學研究。

5 擬解決的關鍵問題

動車組電氣線路教學仿真系統技能訓練方案；動車組電氣線路教學仿真系統建設方案；現場專家及教學專家研討會：邀請企業專家、技術人員、學校專職教師，組織專項研討會，總結出結論，動車組駕駛專業、動車組檢修專業對應于電氣系統方面的實訓項目、教學內容、訓練方法、訓練方式、應該掌握的深度及熟練程度等，歸納出《動車組電氣線路技能訓練方案》；教學設備生產廠家專家及教學專家研討會：組織設備研討會，根據《動車組電氣線路技能訓練方案》，研討形成《動車組電氣線路教學仿真系統建設方案》；動車組電氣線路教學仿真系統設計；動車組電氣線路教學仿真系統建設、安裝、調試；技能訓練實踐探索。

6 關鍵技術

高速動車組電氣線路教學仿真系統及系統連接的網絡化配置；故障設置系統與電氣線路硬件系統接口及軟件配置；考核評價軟件開發；人機交互技術。