基于專用教具的挖掘機操作手培訓(xùn)方法研究

劉承桓，魯衛(wèi)濤,3，張 淼，劉東明

(1.中國建筑科學(xué)研究院有限公司 建筑機械化研究分院，河北 廊坊 065000；2.廊坊凱博建設(shè)機械科技有限公司，河北 廊坊 065001；3.中國建設(shè)教育協(xié)會，北京 010000)

挖掘機實操訓(xùn)練一般 取直接上機分科目由易到難進行實訓(xùn)訓(xùn)練。這樣的教學(xué)方式需要學(xué)校擁有大量挖掘機才可以滿足學(xué)員的實訓(xùn)需求。而新學(xué)員不熟悉挖掘機操作，在入門和基礎(chǔ)訓(xùn)練科目的學(xué)習(xí)上要消耗大量機時，對學(xué)校來說挖掘機購置投入和維護及油耗都是很大的開支。為此，本文分析了挖掘機實操訓(xùn)練科目及其考評內(nèi)容，對挖掘機操作手的培訓(xùn)方法進行了研究。

1 挖掘機實操培訓(xùn)行業(yè)現(xiàn)狀

建設(shè)機械培訓(xùn)機構(gòu)通常購買挖掘機模擬機和二手舊挖機作為實訓(xùn)教具，普遍存在的問題如下。

1）舊機器設(shè)備廢氣噪聲和燃油排放不符合《非道路柴油移動機械排氣煙度限值及測量方法》（GB 36886-2018）強制性國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2）舊設(shè)備故障率高、高油耗致使培訓(xùn)消耗和使用維護成本居高不下，上機實操時間供應(yīng)不足。

3）根據(jù)現(xiàn)行國標(biāo)，燃油型挖機不屬于實訓(xùn)教具，使用燃油型挖機實訓(xùn)只允許單人上機操作，教練無法隨車指導(dǎo)，新學(xué)員單獨上機實操有安全風(fēng)險。

4）完全以模擬機代替真機實操教學(xué)，等于在岸上學(xué)游泳，技能素養(yǎng)不達標(biāo)，影響一次性就業(yè)率，行業(yè)培訓(xùn)滿意度不高。

5）危險工況不能進行實操教學(xué)。

2 操作技術(shù)培訓(xùn)

如圖1 所示，挖掘機的駕駛室座椅兩側(cè)各有1 根操作桿來控制（作業(yè)操作）大臂、小臂、鏟斗的動作及挖掘機的回轉(zhuǎn)，座椅前方有兩個和下方的踏板連在一起的操作桿來控制挖掘機的（行走操作）履帶的動作，挖掘機的所有動作就是靠操作這4 根操作桿來完成的，單獨操作這4 個操作桿挖掘機可完成基本動作。挖掘機動作的快慢，力量的大小，都是可以在工作時由操縱手柄控制。操縱手柄的行程小時，挖掘機的動作也相對慢，力量也相對小。操縱手柄的行程大時，挖掘機的動作也相對快，力量也相對大。

圖1 挖掘機操作桿操控示意圖

2.1 基本動作

表1 所示動作是學(xué)開挖掘機的基本功，工作時挖掘機駕駛員還需要將這些動作組合起來，讓挖掘機的動作柔和平順，完成不同的施工要求。

表1 挖掘機操作基本動作

2.2 復(fù)合動作

如表2 所示，挖掘機復(fù)合動作是指挖掘機在挖掘、平地、修坡、爬陡坡、自救等作業(yè)過程中，讓挖掘機的作業(yè)動作柔和平順連貫，滿足作業(yè)需要，縮短作業(yè)循環(huán)時間和充分利用發(fā)動機功率，將動臂、斗桿、鏟斗、回轉(zhuǎn)等基本動作組合起來完成的連貫作業(yè)動作，只有熟練掌握復(fù)合動作，才能有效地提高作業(yè)效率。

表2 挖掘機的一個作業(yè)循環(huán)的組成

3 培訓(xùn)考核內(nèi)容及技術(shù)難度分析

3.1 培訓(xùn)科目及技術(shù)要求（表3）

表3 培訓(xùn)科目及技術(shù)要求

3.2 考試及安全要求

挖掘機實操考試要求車輛行走（包括上下坡）距離不少于5m，倒車距離不少于3m。挖土、甩方、裝車泥土不少于10 斗，挖溝、刷坡、找平，不少于3m，配合完成上下板車操作。

安全要求包括上下3 點接觸、上機后安全帶、啟動發(fā)動機前鳴笛、操作前后鳴笛、禁止斗齒碰履帶，裝車時鏟斗嚴(yán)禁越過卸土車駕駛室或人員頭頂?shù)取?/p>

3.3 作業(yè)工況危險程度和技術(shù)難度分析

作業(yè)工況危險程度和技術(shù)難度如表4 所示。

4 行業(yè)需求分析與解決方案

將挖掘機實操科目按照難度劃分為初學(xué)入門層次、基礎(chǔ)操作層次、技能提升層次、高危工況實習(xí)層次（表5）。使用教學(xué)專用電動挖掘機和VR 虛擬現(xiàn)實教練機等專用教具，配合施工用柴油驅(qū)動挖掘機，根據(jù)不同實操訓(xùn)練層次采用相應(yīng)的實操訓(xùn)練裝備有針對性地進行實操培訓(xùn)的培訓(xùn)方法。綜上分析，電動挖掘機可完成初學(xué)入門層次和基礎(chǔ)操作層次的實訓(xùn)，基本上包括了全部實操考試科目，使用VR 虛擬現(xiàn)實教練機完成高危工況的實操培訓(xùn)，柴油驅(qū)動挖掘機可實施技能提升層次的培訓(xùn)。通過新的培訓(xùn)方法，降低了柴油挖掘機的使用頻率，提高了電動挖掘機的使用時間，增加了VR虛擬現(xiàn)實教練機的高危工況實習(xí)。新的培訓(xùn)方法適合每一個層次的學(xué)員使用，對于沒有基礎(chǔ)知識的學(xué)員來說，可以選擇最基礎(chǔ)的動作訓(xùn)練開始，對已有挖掘機操作基礎(chǔ)的學(xué)員可以直接選擇對應(yīng)的科目進行強化訓(xùn)練。

5 應(yīng)用實施效果

與工程施工設(shè)備相比，專業(yè)化教學(xué)型培訓(xùn)設(shè)備經(jīng)濟性好，性價比高，滿足培訓(xùn)領(lǐng)域創(chuàng)業(yè)者需求；與使用同等型號燃油新挖掘機相比培訓(xùn)使用成本節(jié)省40%～60%。使用教學(xué)專用電動挖掘機和基于VR 虛擬現(xiàn)實教練機等專用教具，使培訓(xùn)行業(yè)實現(xiàn)了挖掘機操作全部工況的實操教學(xué)，尤其是建筑物或構(gòu)筑物拆除等高危工況的實操培訓(xùn)。

表4 作業(yè)工況危險程度和技術(shù)難度分析

6 結(jié)論

應(yīng)用本質(zhì)安全的新培訓(xùn)裝備，在充分研究了挖掘機實操訓(xùn)練科目和操作技術(shù)的基礎(chǔ)上實施分層次、分階段實操訓(xùn)練，形成了基于專用教具的挖掘機操作手培訓(xùn)方法，增加了實操培訓(xùn)科目、增加了實操培訓(xùn)機時、提升了培訓(xùn)效果，降低了培訓(xùn)成本，解決了挖掘機培訓(xùn)中培訓(xùn)的周期長、燃料費增長快、日常的維護消耗巨大、挖掘機設(shè)備投入高、培訓(xùn)效率低下、培訓(xùn)滿意度低等方面的問題；縮短了培訓(xùn)周期，降低了培訓(xùn)過程中事故的發(fā)生率，節(jié)約了能源，提高了培訓(xùn)針對性，提升了學(xué)員操作技能，提高培訓(xùn)滿意度，社會效益和經(jīng)濟效益較為顯著。

表5 實操科目劃分