轨道几何形位检测仿真技术在实践教学中的应用

董浩

四川管理职业学院

轨道几何形位检测仿真技术在实践教学中的应用

董浩

四川管理职业学院

我国轨道交通事业不断发展，行业对从业人员的技术技能提出了更好的要求。高职院校所开设的实践教学课程作为训练学生技术技能的主要教学载体，因校内实训设备建设受到资金、场地等诸多因素的限制，导致与行业一线仪器设备脱节，而虚拟仿真技术以其特有的优势，能很好地弥补这些不足。本文即重点探讨虚拟仿真技术在轨道几何形位检测实践教学中的应用，望能够引起业内重视。

仿真技术；轨道几何形位检测；实践教学；技能实训

当前我国轨道交通事业蓬勃发展，线路质量和技术水平不断提高，行业对从业人员的技术技能提出了更好的要求。高等职业院校所开设的实践教学课程作为训练学生技术技能的主要教学载体，逐渐呈现出校内实验实训设备在型号、功能及检测精度上均无法达到一线轨道检测的要求，施工现场的高灵敏性、高精度仪器由于价格高昂致使许多高职院校无力购买。传统的实践课程教学模式受到校内仪器数量限制，暴露出数据采集、分析效果差，教学效率低等情况。计算机虚拟仿真技术充分利用动画、视频及数据采集分析软件等多种技术手段真实模拟实验实训现场情况，使实践教学过程更加生动、具体、形象，学生能身临其境，并通过自身对配套软件的操作得到具体数据进行分析，能够极大地提高学习效率和激发学生的学习兴趣。

轨道几何形位检测技术常规方法是利用轨距尺、弦线，对轨道的轨距、水平、前后高低及轨向等几何形位进行检测，通过测量得到的数据对轨道几何状态进行分析，以最终制定相应的养护维修方案。近年来，随着我国高速铁路技术的不断创新与突破，要求线路具备“高平顺”的质量标准，传统的轨距尺和弦线等测量器具已无法满足相应测量精度要求。现阶段高速铁路已广泛采用“轨道检测仪”对轨道几何形位进行检测。“轨道检测仪”早期在国外高速铁路推广使用，主要型号有：德国的安博格轨道检测仪、德国GE⁃DO CE检测仪等这两种仪器，每台仪器进口价格均在180万元（人民币）左右；目前在国内也相继研发出如：南方高铁轨检仪、瑞邦高铁轨检仪等设备，每台仪器报价均不低于90万元（人民币）。从以上数据不难理解，校内若想建立该类实训基地投资甚巨，国内许多高职院校在实验实训室建设中由于受到资金限制，无法建立。研发和运用轨道几何形位仿真检测软件，将给校内实践教育教学及行业员工培训带来革命性改革；其优越性可概括为以下几个方面：

一、建立完整的轨道几何形位检测应用系统

轨道几何形位检测仿真系统就是利用计算机强大的数据处理能力，通过数字、动画模型来复现实际的工作场景，学生通过该软件的操作，进行模拟实训得到相关数据，通过对数据进行分析研判，最终形成成果报告。

仿真系统的建立，能够呈现完整的轨道结构、相对全面的轨道几何形位超限处所、先进的轨道检测仪器设备、实际的数据采集及分析报告等内容，使课堂教学中学生感到模糊的、抽象的、难于理解的知识和场景生动地出现在仿真系统中，弥补理论课堂教学中“只学不做”的短板。

二、解决轨道几何形位检测实践教学中仪器数量不足，线路病害单一及教学效率低等方面的困难

轨道几何形位检测的目的是通过对线路轨道几何形位具体数据的测量，对数据进行分析研判，以确定线路的轨道质量，找准线路病害处所，制定相应的养护维修方案。国内许多轨道交通类高职院校均建有校内实训演练场，但是在开设轨道检测实训过程中均出现实训设备数量不足、实作训练场地规模狭小、线路病害情况单一、学生成果报告质量差、教学效率低及学生参与度不高等困难。

1、解决实训资源不足，学生参与度低的困难

仿真软件系统应用于实践教学中，目的就在于节约教学成本，优化校内教学资源。在实际授课中，教师不必在为仪器设备数量太少，实训场地空间不足，学生实训时间少而发愁。在计算机房或多媒体教室，指导教师就可以演示软件的运用，而后布置任务，使全体参训学生完成具体工作任务。

2、为不同的教学进程，创设实际工作环境，使理论教学形象化

轨道几何形位不良将在实际线路中，呈现不同的病害现状，而国内许多高校已建成实训场所模拟的仅是单一的线路病害，学生在实训中，一旦确定该处所病害后，对后续检测任务的主动性和积极性会相应降低。校内实训场地受到空间的限制，又不可能将线路常见病害全方位地实现于实训现场，这就导致在教学过程中，许多线路病害现象及相应特征的描述停留在理论层面，学生学习中总是感到模糊，难于理解，理论知识显得空洞。而仿真软件能根据系统设计参数，模拟实际生产中的常见病害场景，教师可根据教学进度创设相关的工作环境，使学生通过操作，掌握病害现象及原理，将枯燥的理论知识形象化，以提升教学效果。

3、通过真实的操作过程，得到检测数据，形成符合教学要求的实训成果报告

仿真系统是以真实的生产过程为范本开发的，与实际轨道几何形位检测过程完全相同，所有的测量方法、技术参数均等同于真实的检测过程。学生在操作中采集测量数据，参照技术规范对数据进行分析和研判，最终完成实训成果报告，使学生将所学的理论知识与实践相结合，满足学生的学习成就感。

三、优化实践教学组织，改善教学评价方式及激发学生学习兴趣

我国大多数高职院校，由于学生起点较低，学习习惯不佳等因素致使学生进入实训现场后均展现出纪律性差、学习目的模糊、实作练习主动性不高等情况。规范、有序和参与度高的实践课程教学难以实现。仿真技术的应用将传统现场实训的教学组织，改革为室内教学，学生独立完成自己的学习任务，教师通过学生的操作过程及实训成果报告，对学生的知识技能掌握情况进行评价，不仅能给予学生正确、全面的考核；同时学生自身独立完成实训时，迫使其通过独立的思考来完成实训任务，而且学生在完成实训任务过程中对于计算机软件的操作有类似于“玩电脑游戏”的过程，寓教于乐，能积极地调动学生学习的主动性和兴趣。

综合所述，轨道几何形位仿真软件在实践教学中的应用，对节约教学成本，优化教学组织，提升教学质量及激发学生学习兴趣效果明显。笔者希望通过对该仿真技术在实践教学中作用的阐论，为业内提供一个教育技术研究方向，为轨道交通高等职业技术人才的培养略尽绵薄之力。

董浩（1984-），男，汉族，四川自贡人，四川管理职业学院讲师，土木工程师，从事《铁道工务》、《桥梁工程》教育教研工作。