一種鐵路信號機室內(nèi)外綜合故障處理演練實訓臺設(shè)計

敬 軍

（吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學院，吉林省 吉林市 132299）

鐵路信號機是鐵路信號系統(tǒng)中重要的設(shè)備，信號機的維護也是現(xiàn)場鐵路工作人員重要的工作。在高職教學中，鐵路信號機的維護、檢修是一門必修的實訓課程，有一套高效、適合課堂教學的實訓設(shè)備尤為重要。鐵路信號機故障的檢修分為室內(nèi)和室外兩部分，能有一臺兼具室內(nèi)外綜合故障處理的實訓臺，可以節(jié)約課堂中學生們在查找故障時往復奔跑的時間，提高了教學效率。本文基于上述現(xiàn)象，設(shè)計了一種用于信號機室內(nèi)外綜合故障處理的實訓臺，這種實訓臺在一定程度上提高了鐵路信號機故障排查的速度，提升了學生的學習效果，提高了實踐教學的教學效率[1]。

1 鐵路信號機實訓臺的外觀設(shè)計

如圖1 所示，為實訓臺的整體外觀示意圖，在實訓臺的上面安裝了設(shè)備箱和模擬信號機。它們是實訓臺的主要組成部分，學生可以通過操作設(shè)備箱和信號機來實現(xiàn)模擬現(xiàn)場的實訓操作，鍛煉技能，培養(yǎng)故障查找、修復的能力。

圖1 鐵路信號機實訓臺主體結(jié)構(gòu)示意圖（一）

其中，實訓臺的結(jié)構(gòu)主要通過安裝在其側(cè)面的調(diào)節(jié)螺桿的轉(zhuǎn)動實現(xiàn)連接。在實訓臺內(nèi)部有滑動桿，它是滑動連接裝置的重要組成部分，然后通過螺紋將滑動桿和調(diào)節(jié)螺桿旋轉(zhuǎn)連接起來。在實訓臺的底部安裝有支撐桿，它的作用是可以固定實訓臺，同時滑動桿與設(shè)備箱、模擬信號燈通過可以活動的卡接相連。如圖2 所示。

圖2 鐵路信號機實訓臺主體結(jié)構(gòu)示意圖（二）

在實訓臺內(nèi)部安裝有防護擋板，在其下表面裝設(shè)有彈簧。將信號機安裝在設(shè)備箱內(nèi)，箱蓋部分通過零件連接在設(shè)備箱的上表面。滑動桿的一端固定連接條，在調(diào)節(jié)螺桿的一端安裝搖把。

設(shè)備箱下面的兩端有一個支撐座，同時在實訓臺的上面有一個固定槽，通過零件將支撐座和卡座固定在槽內(nèi)。同時將滑動桿固定在兩個特定形狀的卡塊中，在支撐座和卡座的底部有一個卡槽，它的目的是將兩個卡塊分別卡在支撐座和卡座的卡槽內(nèi)部。

為了實現(xiàn)防護擋板和彈簧都能與T 形桿的外表面相連，所以在箱蓋的內(nèi)部設(shè)置活動槽，在其內(nèi)部固定連接有T 形桿。如圖3、如圖4 所示。

圖3 鐵路信號機實訓臺設(shè)備箱外表面結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 鐵路信號機實訓臺箱蓋內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

2 鐵路信號機實訓臺的功能設(shè)計

當需要實訓教學時，將內(nèi)部的設(shè)備箱搬到實訓臺的上面，并將其用支撐座頂起來。接著，將信號機從實訓臺內(nèi)部抬出來，放在實訓臺上面，并用卡座固定信號機。通過搖動搖把，可以實現(xiàn)調(diào)節(jié)螺栓的旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)設(shè)備的位移。這時，連接條會帶動滑動桿移動，使兩個卡塊從實訓臺側(cè)面的方向插入卡槽內(nèi)部，這樣就可以將設(shè)備箱和信號機固定在實訓臺上，達到了方便、快捷安裝的目的[2]。

將設(shè)備安裝完成后，就可以展開信號機的模擬訓練了。在實訓臺的設(shè)備箱內(nèi)，硬件的狀態(tài)保持一致，由一臺計算機和多個控制單元組成。這種訓練系統(tǒng)可以同時實現(xiàn)兩、三個人的培訓。這些訓練單元，具有很多現(xiàn)場設(shè)備的功能。比如，有聯(lián)鎖功能、室內(nèi)信號設(shè)備功能和室外信號設(shè)備功能，這些單元都是互聯(lián)互通的，都是通過信息管理軟件平臺相互聯(lián)系。在進行訓練時，信號機如果出現(xiàn)故障的話，學生通過分析故障的原因，然后利用設(shè)備箱內(nèi)的操控單元解決故障問題，從而達到訓練、提高技能的目的[3]。

此外，為了實現(xiàn)學生精準培訓目的，培訓過程中的數(shù)據(jù)將會自動形成數(shù)據(jù)庫，并記錄每個學生在每次培訓中學習的時間、知識點和考試成績。對這些信息進行分析，最終能夠給出每個學生的成績分析結(jié)果和考核建議。

當訓練結(jié)束后，學生就可以合上箱蓋并將插銷固定，此時箱蓋在實訓臺的設(shè)備箱的上面，保證防護擋板與信號機的頂部相互接觸，可以使防護擋板在T 形桿的外表面向上滑動，從而壓縮彈簧并牢固地將防護擋板與信號機連接在一起，保護信號機免受損壞。

3 鐵路信號機實訓臺的實用性和教學應(yīng)用

鐵路信號機實訓臺的實用性首先體現(xiàn)在它的設(shè)計之中。在設(shè)計過程中，我們對鐵路信號機的工作環(huán)境進行了深入研究，盡可能在實訓臺上復現(xiàn)這樣的環(huán)境。實訓臺上的設(shè)備布局、故障模擬、操作方式等都與實際工作狀態(tài)高度一致，這有助于學生更好地理解鐵路信號機的工作原理，提升他們的實踐操作能力。此外，實訓臺的設(shè)計還充分考慮了團隊協(xié)作的需求。在鐵路信號機的故障處理過程中，團隊協(xié)作是至關(guān)重要的。因此，我們在實訓臺上設(shè)計了多個工作站，使得學生可以在處理故障的過程中分工合作，模擬真實的故障處理流程。這不僅有助于培養(yǎng)學生的團隊合作精神，也能夠提升他們的溝通技巧和問題解決能力。

鐵路信號機實訓臺的另一大特點是其模擬故障的全面性。我們考慮了從最常見的硬件故障，到軟件故障，再到由于環(huán)境變化引起的故障等各類可能情況。這種全面的故障模擬能讓學生有機會接觸和處理各種不同類型的故障，從而更好地準備他們的實際工作。當然，實訓臺的設(shè)計也反映了對現(xiàn)代教育理念的理解和追求。在實踐教學過程中，我們更注重啟發(fā)學生的主觀能動性，希望他們能夠在操作中發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，而不僅僅是機械地按照教科書上的內(nèi)容進行操作。因此，我們在設(shè)計過程中盡可能地增加了學生的操作空間，使他們在實踐操作中獲得更多的發(fā)揮和創(chuàng)新的機會。這個實訓臺在提供真實模擬環(huán)境、培養(yǎng)故障診斷處理技能及團隊協(xié)作能力等方面具有顯著的實用性和教學價值，對于鐵路信號機的教學和訓練有著重要的作用[4]。

4 鐵路信號機實訓臺的智能化設(shè)計與優(yōu)化

當談到鐵路信號機實訓臺的智能化設(shè)計與優(yōu)化，我們首先考慮的是引入電腦輔助教學系統(tǒng)。這一系統(tǒng)的獨特之處在于，它可以記錄每一次操作過程并分析操作結(jié)果，給出具有針對性的指導和建議。這個系統(tǒng)并不是簡單地告訴學生正確的答案，而是引導他們思考問題，理解問題背后的原理，提高他們解決問題的能力[5]。此外，系統(tǒng)還可以記錄學生的學習進度和成績，讓教師能夠?qū)崟r了解學生的學習狀況。

然后，我們將虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)引入實訓臺。使用VR 眼鏡，學生可以模擬真實的信號機室環(huán)境，觀察信號機的工作過程，甚至可以模擬出各種不同的故障情況，以此訓練他們的應(yīng)急處理能力。這種真實的環(huán)境模擬，不僅可以增強學生的操作經(jīng)驗，還能提高他們面對復雜情況的應(yīng)對能力。此外，我們還利用物聯(lián)網(wǎng)（IoT）技術(shù)，通過在實訓臺上布置多個傳感器，實時監(jiān)控實訓臺的運行狀況。這些傳感器可以監(jiān)測到實訓臺的溫度、濕度、振動等各種參數(shù)，當這些參數(shù)超出正常范圍時，系統(tǒng)會自動發(fā)出警報，并提供解決方案。這不僅提高了實訓臺的運行效率，也提供了一個安全可靠的學習環(huán)境[6]。

我們還考慮了使用大數(shù)據(jù)和人工智能（AI）技術(shù)來提升實訓臺的智能化程度。通過收集和分析大量的操作數(shù)據(jù)，AI 系統(tǒng)可以學習并模擬各種復雜的故障情況，為學生提供更真實、更具挑戰(zhàn)性的訓練環(huán)境。同時，AI 系統(tǒng)還可以根據(jù)學生的學習狀況，提供個性化的學習建議，幫助他們更有效地學習。智能化設(shè)計也為實訓臺提供了自主學習的可能性。例如，集成的AI 教學輔助系統(tǒng)不僅能夠?qū)崟r監(jiān)控學生的操作過程，還能夠自動分析操作錯誤，并給出反饋和建議，這就大大增強了實訓臺的教學能力，使學生可以在不需要教師全程指導的情況下自主進行操作訓練[7]。

在鐵路信號機實訓臺的設(shè)計中，我們深入理解了現(xiàn)代科技手段對教育培訓設(shè)施的可能影響。我們認識到，智能化是未來鐵路信號機實訓臺的一個重要發(fā)展方向，它能夠為鐵路信號教學提供更豐富、更精準的支持。

我們致力于利用最新的科技手段，如人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)等，來提升鐵路信號機實訓臺的智能化程度。例如，通過運用人工智能技術(shù)，我們可以讓實訓臺具備更高級的故障模擬能力和更智能的教學輔助功能。

5 結(jié)論

該實訓臺的設(shè)計可以幫助教師更高效地展開信號實訓教學工作。學生通過掌握實訓臺的結(jié)構(gòu)組成和操作步驟，可以更貼合鐵路現(xiàn)場實際工作場景進行故障處理，可以在室內(nèi)就完成教師設(shè)計的故障的排查演練。教師通過在實訓臺上設(shè)計故障更加便捷高效，不會出現(xiàn)一次性故障，不斷更換線路的情況發(fā)生。而且設(shè)計的實訓臺在學生操作時更加便捷，恢復設(shè)備狀態(tài)的方法更加簡單。該設(shè)備在擺放的時候相較于以往的實訓臺更加輕巧，易打理。綜上所述，該實訓臺在實踐教學中可以提高教學效率，使用時更加便捷，故障的處理更貼合實際現(xiàn)場，有助于學生提高信號機維護維修的技能訓練。