軌道幾何形位檢測仿真技術在實踐教學中的應用

董浩

四川管理職業學院

軌道幾何形位檢測仿真技術在實踐教學中的應用

董浩

四川管理職業學院

我國軌道交通事業不斷發展，行業對從業人員的技術技能提出了更好的要求。高職院校所開設的實踐教學課程作為訓練學生技術技能的主要教學載體，因校內實訓設備建設受到資金、場地等諸多因素的限制，導致與行業一線儀器設備脫節，而虛擬仿真技術以其特有的優勢，能很好地彌補這些不足。本文即重點探討虛擬仿真技術在軌道幾何形位檢測實踐教學中的應用，望能夠引起業內重視。

仿真技術；軌道幾何形位檢測；實踐教學；技能實訓

當前我國軌道交通事業蓬勃發展，線路質量和技術水平不斷提高，行業對從業人員的技術技能提出了更好的要求。高等職業院校所開設的實踐教學課程作為訓練學生技術技能的主要教學載體，逐漸呈現出校內實驗實訓設備在型號、功能及檢測精度上均無法達到一線軌道檢測的要求，施工現場的高靈敏性、高精度儀器由于價格高昂致使許多高職院校無力購買。傳統的實踐課程教學模式受到校內儀器數量限制，暴露出數據采集、分析效果差，教學效率低等情況。計算機虛擬仿真技術充分利用動畫、視頻及數據采集分析軟件等多種技術手段真實模擬實驗實訓現場情況，使實踐教學過程更加生動、具體、形象，學生能身臨其境，并通過自身對配套軟件的操作得到具體數據進行分析，能夠極大地提高學習效率和激發學生的學習興趣。

軌道幾何形位檢測技術常規方法是利用軌距尺、弦線，對軌道的軌距、水平、前后高低及軌向等幾何形位進行檢測，通過測量得到的數據對軌道幾何狀態進行分析，以最終制定相應的養護維修方案。近年來，隨著我國高速鐵路技術的不斷創新與突破，要求線路具備“高平順”的質量標準，傳統的軌距尺和弦線等測量器具已無法滿足相應測量精度要求。現階段高速鐵路已廣泛采用“軌道檢測儀”對軌道幾何形位進行檢測。“軌道檢測儀”早期在國外高速鐵路推廣使用，主要型號有：德國的安博格軌道檢測儀、德國GE?DO CE檢測儀等這兩種儀器，每臺儀器進口價格均在180萬元（人民幣）左右；目前在國內也相繼研發出如：南方高鐵軌檢儀、瑞邦高鐵軌檢儀等設備，每臺儀器報價均不低于90萬元（人民幣）。從以上數據不難理解，校內若想建立該類實訓基地投資甚巨，國內許多高職院校在實驗實訓室建設中由于受到資金限制，無法建立。研發和運用軌道幾何形位仿真檢測軟件，將給校內實踐教育教學及行業員工培訓帶來革命性改革；其優越性可概括為以下幾個方面：

一、建立完整的軌道幾何形位檢測應用系統

軌道幾何形位檢測仿真系統就是利用計算機強大的數據處理能力，通過數字、動畫模型來復現實際的工作場景，學生通過該軟件的操作，進行模擬實訓得到相關數據，通過對數據進行分析研判，最終形成成果報告。

仿真系統的建立，能夠呈現完整的軌道結構、相對全面的軌道幾何形位超限處所、先進的軌道檢測儀器設備、實際的數據采集及分析報告等內容，使課堂教學中學生感到模糊的、抽象的、難于理解的知識和場景生動地出現在仿真系統中，彌補理論課堂教學中“只學不做”的短板。

二、解決軌道幾何形位檢測實踐教學中儀器數量不足，線路病害單一及教學效率低等方面的困難

軌道幾何形位檢測的目的是通過對線路軌道幾何形位具體數據的測量，對數據進行分析研判，以確定線路的軌道質量，找準線路病害處所，制定相應的養護維修方案。國內許多軌道交通類高職院校均建有校內實訓演練場，但是在開設軌道檢測實訓過程中均出現實訓設備數量不足、實作訓練場地規模狹小、線路病害情況單一、學生成果報告質量差、教學效率低及學生參與度不高等困難。

1、解決實訓資源不足，學生參與度低的困難

仿真軟件系統應用于實踐教學中，目的就在于節約教學成本，優化校內教學資源。在實際授課中，教師不必在為儀器設備數量太少，實訓場地空間不足，學生實訓時間少而發愁。在計算機房或多媒體教室，指導教師就可以演示軟件的運用，而后布置任務，使全體參訓學生完成具體工作任務。

2、為不同的教學進程，創設實際工作環境，使理論教學形象化

軌道幾何形位不良將在實際線路中，呈現不同的病害現狀，而國內許多高校已建成實訓場所模擬的僅是單一的線路病害，學生在實訓中，一旦確定該處所病害后，對后續檢測任務的主動性和積極性會相應降低。校內實訓場地受到空間的限制，又不可能將線路常見病害全方位地實現于實訓現場，這就導致在教學過程中，許多線路病害現象及相應特征的描述停留在理論層面，學生學習中總是感到模糊，難于理解，理論知識顯得空洞。而仿真軟件能根據系統設計參數，模擬實際生產中的常見病害場景，教師可根據教學進度創設相關的工作環境，使學生通過操作，掌握病害現象及原理，將枯燥的理論知識形象化，以提升教學效果。

3、通過真實的操作過程，得到檢測數據，形成符合教學要求的實訓成果報告

仿真系統是以真實的生產過程為范本開發的，與實際軌道幾何形位檢測過程完全相同，所有的測量方法、技術參數均等同于真實的檢測過程。學生在操作中采集測量數據，參照技術規范對數據進行分析和研判，最終完成實訓成果報告，使學生將所學的理論知識與實踐相結合，滿足學生的學習成就感。

三、優化實踐教學組織，改善教學評價方式及激發學生學習興趣

我國大多數高職院校，由于學生起點較低，學習習慣不佳等因素致使學生進入實訓現場后均展現出紀律性差、學習目的模糊、實作練習主動性不高等情況。規范、有序和參與度高的實踐課程教學難以實現。仿真技術的應用將傳統現場實訓的教學組織，改革為室內教學，學生獨立完成自己的學習任務，教師通過學生的操作過程及實訓成果報告，對學生的知識技能掌握情況進行評價，不僅能給予學生正確、全面的考核；同時學生自身獨立完成實訓時，迫使其通過獨立的思考來完成實訓任務，而且學生在完成實訓任務過程中對于計算機軟件的操作有類似于“玩電腦游戲”的過程，寓教于樂，能積極地調動學生學習的主動性和興趣。

綜合所述，軌道幾何形位仿真軟件在實踐教學中的應用，對節約教學成本，優化教學組織，提升教學質量及激發學生學習興趣效果明顯。筆者希望通過對該仿真技術在實踐教學中作用的闡論，為業內提供一個教育技術研究方向，為軌道交通高等職業技術人才的培養略盡綿薄之力。

董浩（1984-），男，漢族，四川自貢人，四川管理職業學院講師，土木工程師，從事《鐵道工務》、《橋梁工程》教育教研工作。