基于“崗課賽證”多維融合受電弓檢修與控制實訓平臺研究

曹惠紅

一、受電弓檢修與控制實訓平臺建設背景

受電弓系統是城市軌道交通車輛連接牽引供電回路的關鍵系統，它是否正常工作關系到城市軌道交通行車安全[1-2]。受電弓安裝在城市軌道交通車輛的車頂，車輛運行時受電弓的弓頭升起與接觸網接觸，電流從接觸網經受電弓流到車輛上的變壓設備進行變壓后再傳遞到車輛的電氣系統[3]。受電弓與接觸網接觸線能穩定供電，對列車運行的穩定性和安全性具有重要意義。受電弓是軌道車輛的核心部件，也是容易產生故障的部件。受電弓的安全檢測主要有人工檢測、傳感器檢測和圖像檢測3種途徑[4]。其中，人工檢測需要在高速動車組入庫斷電后進行登頂操作，是常用的檢測手段[5]。

目前職業院校的實訓設備大多只能查看設備，電路檢修通過電路圖紙實現。無法實現受電弓控制電路的故障現象和故障電路的排查訓練。故障設置與考核工作量大，過程繁瑣，學生不能自由獨立完成測試。隨著科技的發展，城市軌道交通相關技術和設備在不斷地升級換代，在教學中應盡可能滿足職業發展需求，創設接近現實的情境。

二、平臺設計依據及思路

（一）設計依據

（1）實現實訓平臺的資源共享性

實訓平臺的建設主要由受電弓基礎知識、機械檢修、電氣檢修、故障分析、考核評定五大模塊組成。在平臺的設計過程中綜合學校車輛、機電、城市軌道交通專業群的優勢資源，為不同專業方向提供共享平臺。

（2）科技興國為指導，立德樹人為根本，培養學生匠人精神。

讓學生通過該培訓平臺了解受電弓機械結構、受電弓檢修工藝與軌道交通企業規章制度；培養嚴格遵守規章制度和工作紀律的意識；形成嚴格按照操作程序進行檢修作業的嚴謹態度[6]，培養吃苦耐勞精益求精的精神匠人。將城市軌道交通檢修工的匠人精神融入課程教學，為軌道交通行業立心，為車輛檢修人員鑄魂。

（二）設計思路

基于“崗課賽證”多維融合，將打造一個集培訓教學、技能訓練、競賽演練、考核評定和“1+x”技能證書培訓和技術研發等多功能于一體的受電弓檢修實訓平臺。該實訓平臺的受益面廣泛，滿足學校對軌道交通車輛檢修人才培養需求。該平臺根據車輛檢修崗位特性，結合學生職業發展需求和受電弓檢修作業內容相關理論知識的基礎知識進行設計。該受電弓實訓平臺的建設從企業崗前培訓、學校教學、學生訓練和社會培訓服務中尋求有機結合，達成崗前培訓、實習、技能競賽、技能證書培訓有機結合，有助于提升人才技能培養條件，強化專業技能型人才培養輸出質量。

三、實訓平臺的總體設計

（一）實訓平臺的定位

實訓平臺建立完成后，可輻射城市軌道交通的多個專業，滿足學生技能培訓實習、日常教學、“1+X”技能證書考核和技能競賽選拔等需求。受電弓檢修實訓平臺擁有以下功能：（1）實訓平臺符合課程要求和培養高素質應用性技能型人才。（2）該平臺應能滿足教學崗位實習，競賽選拔、科研等多項需求，可有力協助信息化教學、認知實習、“1+X”技能證書考核、社會培訓開展等。（3）實訓平臺操作能滿足教師講解演示、學生分組檢修演練及填寫作業記錄卡。通過平臺強化學生理論知識和提升技能，實現自主學習的功能，師生協同評價完成教學及實訓評價。（4）實訓平臺具備評估考核的功能，應設置理論知識考核、實操考核及“1+X”技能理論知識考核。教師可根據教學目的、設置考核試題的總量、難易程度、試題覆蓋知識面等創建試題，設置考試。對學生理論知識和實操進行測試和評價。（5）適應不同用戶需求，具有良好的擴展性，適用于多專業多層次用戶的學習、培訓、考證的需求。（6）可開展企業在職人員或社會人員培訓，呈現社會服務性，從而提升受電弓檢修實訓平臺的價值。

（二）框架設計

車輛繼電器柜內主要安裝了微型斷路器、按鈕、旋鈕、旋鈕開關、繼電器、時間繼電器、二極管、接線端子排、采集系統及數字化智能采集控制器，可實現列車激活、受電弓等車輛控制邏輯。可以實現受電弓設備的控制、電氣方面檢修及維護作業培訓。搭建受電弓實訓平臺實現列車升降弓等功能，讓學生通過實踐掌握相關檢測技術。針對實訓平臺的每一項功能，配備了詳細的實驗指導，并將先進的“崗課賽證”教學模式融入這些配套資料中，幫助學生更好地掌握受電弓升降弓的原理及相關技術。受電弓實訓平臺如圖1所示。

圖1 受電弓實訓平臺

由于虛擬現實技術在實訓教學領域表現出的優越性，越來越多的高校和企業將虛擬現實技術結合到教學實訓和崗位培訓中來，故將機械檢修與虛擬現實技術的融合，通過城市軌道交通理論教學與實踐教學的有機結合，完善基于虛擬現實技術的受電弓實訓平臺建設，整體框架如圖2所示。

圖2 受電弓檢修實訓平臺架構

（三）模塊功能

軌道車輛的狀態安全是運營安全的關鍵之一，要保證軌道車輛受電弓檢修工作高質量地完成，檢修人員是關鍵。結合崗位工作需求，制定模塊任務，基于“崗課賽證”多維融合的實訓平臺具有培訓、教學、競賽選拔和考核評定的功能。該平臺分為理論知識模塊、實操內容模塊和考核模塊三大部分，學員可以通過模塊功能學習受電弓系統結構、受電弓動作原理、受電弓部件外觀檢查、控制電路的安裝與布線等14個受電弓實訓模塊，學習完理論和實操的知識還可以進行理論考核、實操考核和參加競賽選拔。

四、建設方案

受電弓實訓平臺建設是圍繞崗位檢修任務而進行的，還需要滿足日常教學、技能培訓，崗位實習、“1+X”技能證書考核和技能競賽選拔等需求，還需要滿足不同層次的學生進行學習。故主要開發受電弓基礎知識、機械檢修、電氣檢修和考核評定四大模塊。

（一）受電弓基礎知識方案

受電弓基礎知識項目主要結合受電弓系統檢修作業內容，以相關理論知識為基礎，內容深入淺出，簡明易懂。此項目分為受電弓結構、受電弓升弓控制工作原理、受電弓降弓控制工作原理三個模塊。受電弓結構模塊詳細介紹受電弓各部件組成及其作用。可以用鼠標點擊各部件的位置，顯示屏即顯示該部件的名稱和作用。受電弓升降弓控制工作原理模塊利用視頻動畫演示受電弓的升降弓過程講解，學生可以通過此項目完成受電弓基礎知識的學習。

（二）機械檢修方案

利用虛擬顯示仿真軟件設計，采用三維建模技術，實現受電弓機械檢修教學環境。真實還原受電弓的各部件外觀檢查及清潔、異物處理、受電弓安裝、絕緣子安裝緊固件的檢查與維護、受電弓工作高度測試、接觸壓力測試和升降弓時間測試及調整的工作場景。

（三）電氣檢修方案

根據受電弓實際控制電路邏輯與原理，設計實現平臺受電弓控制電路。在電氣檢修模塊可以完成升弓狀態指示燈測試、升弓控制和降弓控制、緊急降弓測試模塊。

升弓控制：閉合允許升弓旋鈕，允許升弓繼電器K1得電，常開觸點閉合。閉合受電弓控制微型斷路器，按下升弓按鈕 S1，執行升弓指令，升弓繼電器K3得電，自閉電路使升弓繼電器K3得電保持。使升弓閥控制繼電器K4得電，控制升弓閥動作升弓[7]。

降弓控制：按下降弓按鈕S2，執行降弓指令。降弓繼電器得電，K2常閉觸點斷開，升弓閥繼電器K4失電，受電弓降弓。

（四）考核評定方案

根據職業院校學生專業技能大賽軌道交通車輛技術賽項和職業技能等級標準的要求創建題庫，內容涵蓋了城市軌道交通企業車輛管理體制、城市軌道交通車輛檢修制度、受電弓的結構、受電弓升弓和降弓原理、受電弓檢修注意事項、受電弓控制電路及故障檢修等內容。理論考核主要題型包括選擇題、判斷題和填空題，實操考核主要包括受電弓部件檢查和維護、受電弓控制電路故障排除與檢修、受電弓電氣功能測試與調試等。

教師可以根據考核的目的選擇課堂小測、考試、“1+X”技能證書模擬訓練、技能競賽選拔考核的選項、設置考核試題的總量、難易程度、試題覆蓋知識面等進行創建試題，設置考試。對學生理論知識和實操進行測試和評價。考核評定系統對學生的作答做出相應的評分并輸出考核結果。

五、實施成效

1.通過實物與仿真系統相結合，突破軌道交通車輛受電弓檢修作業重難點。

基于受電弓故障檢修實訓工單，軌道交通車輛仿真系統模擬受電弓故障，故障診斷與排除。利用受電弓檢修平臺完成受電弓的檢修工作。通過理論和實踐相結合，虛實融合的教學，突破重難點，提升學生學習積極性和主動性，提高學生的實踐技能。

2.深化“崗課賽證”多維融合，提升人才培養質量。

對接軌道車輛專業人才崗位需求，國家軌道交通車輛技術課程教學標準，真正做到“以企業為導向，以職業能力為核心”的特點[8]。對標世界技能大賽和高職院校技能大賽的基準，“1+X”技能競賽考核的要求，重構課程教學內容，提升人才培養質量。順利完成高職院校技能大賽技能競賽的人才選拔并取得好成績。

3.提升學生的專業能力和職業素養

本實訓平臺緊緊圍繞軌道交通車輛技術職業能力培養，以受電弓檢修系統充分展示軌道交通車輛受電弓機械檢修、電氣檢修、故障診斷等功能。全面考查受電弓控制電路圖紙識讀、安裝工藝、設備檢修、維護保養和故障診斷與排除等能力，集中檢驗教學成果。

結束語

基于“崗課賽證”多維融合的受電弓檢修實訓平臺，能實現受電弓結構認知、機械檢修、電氣檢修、故障分析及考核等項目，從而達到提升學生受電弓檢修能力，培養學生的職業素養，提供技能競賽人才選拔和助力“1+X”證書考證的功能。該實訓平臺不僅能有效提高學生的理論知識和實踐水平，還能減輕教師的工作負擔。