鐵路信號轉轍機系統化教學研究

王晉海

（包頭鐵道職業技術學院，內蒙古 包頭 014060）

1 提升鐵路信號轉轍機系統化教學質量的意義

隨著我國經濟社會發展和國家一帶一路戰略的提出，以及絲綢之路經濟帶的建立。鐵路作為低成本、大運量的運輸方式已成為人們出行的首要選擇，而在城市公共交通出行方式中，地下的軌道交通運行以其快速、高效、節能的特點也得到了大力推廣。隨著行業的發展，鐵道信號專業、城市軌道交通信號專業畢業的人數規模也在急劇擴大， 為深入推進校企合作，提高人才培養質量，貫徹國鐵集團提出的“鐵路局集團公司應在2年內對所有招聘的高職畢業生全部實行‘2+1’定向培養”要求，而現有的師資對于龐大的專業學生的增長明顯處于不足，提高高職鐵路院校學生的專業能力和職業素養已迫在眉睫。

2 高職院校學生特點

高等職業院校是我國高等教育教學的重要組成部分，是培養專業技能型人才的主要承擔者。培養優秀人才不僅關系到學生個人的職業發展，也會對社會經濟發展有著積極的促進作用。當前高職高專學生有其特點，基礎文化課成績普遍偏低，自我規劃不明確，缺乏對知識的探索興趣，缺乏自信又具有自我意識，對不良風氣盲從。如果在高職高專教育階段不對其進行合理引導，將會對個人和社會產生長遠的負面影響。

3 高職院校鐵路信號轉轍機教學分析

鐵路信號被譽為鐵路系統的神經，信號裝置直接參與鐵路運輸生產。對信號設備的運行、安裝、維護質量直接關系到鐵路生產安全， 所以需要有專業人員——信號工進行作業。

3.1 鐵路信號轉轍機教學瓶頸

鐵路信號轉轍機設備專業性強，價格昂貴，需要具備專業技能的教師才能夠講授。教師高強度授課與學生專業知識低接收程度形成鮮明對比，現有的專業教師和教學設備明顯不足，嚴重制約了對高技能型人才的培養。其中轉轍機教學是信號專業教學中的重要組成，具有典型的代表性。

3.2 目前轉轍機主要教學和培訓方法

3.2.1 采用PPT 演示文檔的教學培訓系統

PPT 是一種演示文稿圖形程序，是功能強大的演示文稿制作軟件。具備獨自或聯機創建的視覺效果。同時增強了多媒體嵌入一些動畫， 視頻支持功能，是目前主要的教學培訓手段。

此種教學方式適合用于相對獨立的教學模塊，利于學生有重點的掌握學習模塊中的知識點，但是為了突出重點， 在教學中主要以文字文本作為知識點摘錄。對學生知識體系的建立和設備空間無法體現，需要在介紹新內容前對已學知識點反復進行回顧，課堂教學效率下降。

3.2.2 采用鐵路通信信號專業資源共享平臺系統

鐵路通信信號專業資源共享平臺是基于校園網絡的建設，采用云儲存建立的鐵路通信信號專業資源共享平臺，補充了教學資源，為教育教學提供便利。

此種教學方式可以實現資源一定范圍內的共享，但是受到校園內網的限制，以及資源庫建設的更新迭代維護狀態。相對于直接從網絡中獲取較前沿的知識仍稍顯不足。

3.2.3 采用現場視頻教學

基于現場視頻的教學，系統能夠展示轉轍機的相關操作， 但是因為視頻拍攝手段和角度的局限性，易造成畫面抖動，切換過快使學生理解不充分。對于畫面中設備進行解說所采用的簡稱和約定俗成，對尚未有工作經驗的學生，無法理解甚至會造成困擾。

所以此種教學方式雖然為學生提供了一種第二人稱的交互的模擬環境， 但是不能直觀感受操作要領，學生無法體會實際的操作感官感受，對于視頻中的操作要領缺乏直觀感受，培訓效果并不理想。

3.2.4 轉轍機實訓室教學

轉轍機實訓室教學是目前在校內培訓中最貼近現場工作的教學環節。通過教師演練及講解，學生實際動手操作。不僅在課堂上模擬了工作過程，而且有利于提升學生的動手能力。

但是此種教學方式也存在不足。首先，學生尚未建立對危險源的概念，對可能發生的機械傷害和電氣傷害認識不足，無法有效提前預判和避免。其次，一個教學班級人數較多，學生素質參差不齊，教學過程對教師組織能力和專業能力也有極大的考驗， 稍有不慎，就會造成教學事故。

3.2.5 3D 仿真和虛擬現實技術教學

目前常用的3D 建模軟件主要有Inventor、3DsMAX等，此方法的優點是三維圖形化界面、簡明直觀、視角可隨意變化，對初次接觸專業設備的學生可以有效激發學生的學習興趣，配合運用虛擬現實技術，可以形成標準化檢修和故障處理等教學項目。

此種教學方式對電腦硬件要求較高，同時對于鐵路信號專業而言，已有的模型庫幾乎是空白的，為此需要大量的熟悉建模軟件的3D 建模技術人員和程序開發人員，要求投入大量研發成本，目前只是在某些教學環節中實現，尚未能夠全流程教學應用。

3.3 考核評價方法

3.3.1 課堂問答環節

依據知識內容對學生進行提問，采用問答、搶答、隨機抽查的方式進行。此種方法可以有效地提升學生注意力，活躍課堂氛圍，有效實現師生互動。

3.3.2 課后作業布置

有利于培養學生的獨立思考能力，通過完成作業回顧課堂內容，檢驗學生對知識點的掌握，更好地控制教學內容和節奏。

3.3.3 基于第三方軟件的測評

教師提前根據需要將考核內容進行題庫編寫，對教師的專業技能要求較高。第三方軟件的測評是一種基于題庫的測評系統，可以對學生已學教學內容進行考核評價，教師可控制測評內容和測評方式，限制測評時間，以此杜絕學生抄襲的弊端。此方法具有極大靈活性，有助于促進學生提升對知識點掌握的能動性和迫切性。

3.3.4 考試評價

考試是目前最常用的評價方式，采用標準化試卷和考場對學生進行考核， 是一種公平的評價方式，也是學生公認的評價方法。

4 轉轍機教學內容劃分

鐵路信號轉轍機設備極其重要，直接關系到行車安全，所以轉轍機教學在高職信號專業課中占據重要地位。轉轍機教學是一個多課程、多步驟的教學過程，貫徹于鐵路信號人才培養的全過程，單一的教學模式和評價方式無法確切反映學生對知識的掌握情況。轉轍機教學內容分為以下幾部分：

4.1 道岔教學部分

道岔是鐵路軌道現場結構中一個重要的部件，是用實現列車在兩個軌道之間的位置轉換。道岔分為有單開道岔、雙開道岔、三開道岔以及多開道岔(復式交分道岔)等。道岔的尖軌和可動部分心軌是道岔的薄弱點，無論是在無車通過還是有車通過時，轉換設備都必須把道岔尖軌和可動部分心軌鎖閉在既有位置，以免危及行車安全。

4.2 轉轍機教學部分

道岔轉換設備即轉轍機是鐵路信號的基礎設備，是保障鐵路行車安全， 提高鐵路運輸效率的重要保證。轉轍機的作用是實現對道岔的轉換和鎖閉，并對其位置進行有效檢測。轉轍機有多種類型包括ZD6、ZYJ7、S700K。

4.3 電路教學部分

轉轍機電路區別于其他工業控制電路。因為鐵路信號對設備安全性的要求極高，電路所采用的繼電器為安全型繼電器，電路的設計也必須滿足故障導向安全的原則。轉轍機電路類型與被控轉轍機類型相對應，分為四線制、六線制、五線制道岔控制電路。

5 轉轍機教學涉及課程

在轉轍機教學中ZD6 型轉轍機是我國用量最大的轉轍機之一，采用內鎖閉方式，適用于時速120 km/h以下的非提速道岔和提速道岔側線上。ZD6 作為我國使用范圍最廣的轉轍機，故在教學作為基礎裝備進行講授。設備結構明晰，控制電路簡明，電路保護措施完善， 是學習其他轉轍機設備原理和控制電路的基礎，教學需要多課程逐步推進。

5.1 鐵路信號基礎課程講解道岔結構和轉轍機

道岔部分，教學采用3D 仿真軟件進行講解，此方法對于學生理解道岔結構、動作過程、設備空間狀態有直觀體驗。

ZD6 轉轍機內部設備包括動力部分、 驅動部分、轉換鎖閉部分、對轉轍機內部各裝置講解各元件工作原理、機械傳動過程、轉轍機操作過程、維護要點等。對于設備結構教學，首先采用PPT 教學軟件對轉轍機結構進行講授，按知識點模塊開展。為了加深學生的理解，采用Inventor 3D 模擬軟件進行結構仿真，詳細講解電機結構，減速器結構，傳動裝置結構，轉換鎖閉裝置，自動開閉器，表示桿，摩擦連接器，擠切銷，建立設備設備空間認知，提升學生學習興趣。

5.2 車站信號自動控制系統課程講解轉轍機道岔控制電路

道岔控制電路分為啟動電路和動作電路。在教學過程中需要讓學生對繼電器名稱進行加強記憶。講解電路圖常用跑電路的方式進行講授，在課堂中為了提高授課效率，可采用Flash 小程序進行演示。四線制道岔控制電纜外線記憶方法采用口訣，對應口訣為：1 定2 反3 表4 控。舉例，X1、X3 之間有電壓代表為定位表示，X1、X4 之間有電壓代表為定位控制，反之亦然。

電路的講授需要與車站值班員的操作相結合同步進行，為了便于學生理解，采用標準站模擬軟件對值班員的操作進行仿真。車站值班員對道岔的操作方式有兩種，分別為單獨操縱和進路操縱。單獨操縱是一種手動操縱方式，為了防止值班員誤碰按鈕，采用雙按鈕操作法，先按壓總定位或總反位按鈕后按壓對應道岔的操縱按鈕，對應電路圖中的CA（操縱按鈕）ZDA-KF 或ZFA-KF 動作。進路操縱是通過選排進路控制對應進路上的定位操作繼電器或反位操縱繼電器動作來控制對應道岔工作的操縱方式，是一種自動操縱方式，對應電路圖中的DCJ 和FCJ。此部分的教學重點在于將操作過程控制對應繼電器和按鈕聯系起來對電路進行分析，同時將ZD6 轉轍機內部結構相關聯，使學生對于控制電路圖和轉轍機機械設備的狀態形成對應映射關系。

當完成對道岔的操作后，控制電路中1DQJ 勵磁，控制2DQJ 轉極，對應2DQJ 應該著重強調其定位、反位狀態分別對應轉轍機的定反位狀態。

表示電路工作狀態教學分析，表示電路與啟動電路相同，當轉轍機在定位狀態，自動開閉器1、3 排接點閉合。BB 表示變壓器電源通過2DQJ 定位接點經X1、X3 檢查自動開閉器1、3 排接點閉合是否完整，定位表示DBJ 勵磁。

電動機動作電路教學過程分析，ZD6 電動機采用直流串激電機，當道岔反位控制時，1DQJ 勵磁，控制2DQJ 轉極 （反位打落）， 電源通過1DQJ 前接點和2DQJ 反位接點將電動轉轍機220V 直流動作電源經外線X2、X4，此刻電路檢查自動開閉器1、4 排接點用以證明轉轍機驅動道岔在動作過程中，未達到終端位置。電動機定轉子繞組串聯勵磁，驅動電機轉動。

當動作電路工作時，檢查遮斷開關05-06 狀態閉合，表明無人打開轉轍機機蓋，設備處于正常工作狀態，當表示電路工作時，檢查移位接觸器01-02、03-04接點處在閉合狀態，表明無擠岔報警。

5.3 鐵路信號設計與施工課程講解道岔、 安裝裝置、轉轍機的安裝技術要求

講解ZD6 轉轍機安裝工具和材料， 安裝直股側、彎股側長角鋼、短基礎角鋼的劃線步驟和要點。安裝ZD6 轉轍機、密貼調整桿、尖端桿、表示桿的連接，轉轍機倒邊方法、道岔密貼調整、表示桿調整、摩擦電流調整，表示接點及移位接觸器調整。教學中采用3D 仿真進行教學，同時完成相關教學項目，提升設備認知。

6 結語

轉轍機教學涉及多門課程，在教學過程中各課程內容相輔相成，隨著多媒體資源的豐富和各種軟件的開發以及教學方法的更新，原來單一的教學模式已無法滿足教學要求。通過對轉轍機系統化教學的研究，分析在新的“2+1”人才培養模式下，改變對原有教學模式和教學過程進行可行性探索， 減少重復講授，縮短人才培養周期，為“2+1”模式新形勢下專業課項目教學的實施提供依據。開發適合于遠程教學的教學任務及試題庫，以適應疫情常態化新形勢下的職業教育教學，為培養高技能型鐵路信號專業人才，提供強有力支持。