基于專用教具的挖掘機操作手培訓方法研究

劉承桓，魯衛(wèi)濤,3，張 淼，劉東明

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

挖掘機實操訓練一般 取直接上機分科目由易到難進行實訓訓練。這樣的教學方式需要學校擁有大量挖掘機才可以滿足學員的實訓需求。而新學員不熟悉挖掘機操作，在入門和基礎訓練科目的學習上要消耗大量機時，對學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練科目及其考評內(nèi)容，對挖掘機操作手的培訓方法進行了研究。

1 挖掘機實操培訓行業(yè)現(xiàn)狀

建設機械培訓機構通常購買挖掘機模擬機和二手舊挖機作為實訓教具，普遍存在的問題如下。

1）舊機器設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）強制性國家標準的要求。

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

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

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

5）危險工況不能進行實操教學。

2 操作技術培訓

如圖1 所示，挖掘機的駕駛室座椅兩側各有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，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 復合動作

如表2 所示，挖掘機復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 培訓考核內(nèi)容及技術難度分析

3.1 培訓科目及技術要求（表3）

表3 培訓科目及技術要求

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難度分析

作業(yè)工況危險程度和技術難度如表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入門層次、基礎操作層次、技能提升層次、高危工況實習層次（表5）。使用教學專用電動挖掘機和VR 虛擬現(xiàn)實教練機等專用教具，配合施工用柴油驅動挖掘機，根據(jù)不同實操訓練層次采用相應的實操訓練裝備有針對性地進行實操培訓的培訓方法。綜上分析，電動挖掘機可完成初學入門層次和基礎操作層次的實訓，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，柴油驅動挖掘機可實施技能提升層次的培訓。通過新的培訓方法，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。新的培訓方法適合每一個層次的學員使用，對于沒有基礎知識的學員來說，可以選擇最基礎的動作訓練開始，對已有挖掘機操作基礎的學員可以直接選擇對應的科目進行強化訓練。

5 應用實施效果

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

表4 作業(yè)工況危險程度和技術難度分析

6 結論

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

表5 實操科目劃分