基于“岗课赛证”多维融合受电弓检修与控制实训平台研究

曹惠红

一、受电弓检修与控制实训平台建设背景

受电弓系统是城市轨道交通车辆连接牵引供电回路的关键系统，它是否正常工作关系到城市轨道交通行车安全[1-2]。受电弓安装在城市轨道交通车辆的车顶，车辆运行时受电弓的弓头升起与接触网接触，电流从接触网经受电弓流到车辆上的变压设备进行变压后再传递到车辆的电气系统[3]。受电弓与接触网接触线能稳定供电，对列车运行的稳定性和安全性具有重要意义。受电弓是轨道车辆的核心部件，也是容易产生故障的部件。受电弓的安全检测主要有人工检测、传感器检测和图像检测3种途径[4]。其中，人工检测需要在高速动车组入库断电后进行登顶操作，是常用的检测手段[5]。

目前职业院校的实训设备大多只能查看设备，电路检修通过电路图纸实现。无法实现受电弓控制电路的故障现象和故障电路的排查训练。故障设置与考核工作量大，过程繁琐，学生不能自由独立完成测试。随着科技的发展，城市轨道交通相关技术和设备在不断地升级换代，在教学中应尽可能满足职业发展需求，创设接近现实的情境。

二、平台设计依据及思路

（一）设计依据

（1）实现实训平台的资源共享性

实训平台的建设主要由受电弓基础知识、机械检修、电气检修、故障分析、考核评定五大模块组成。在平台的设计过程中综合学校车辆、机电、城市轨道交通专业群的优势资源，为不同专业方向提供共享平台。

（2）科技兴国为指导，立德树人为根本，培养学生匠人精神。

让学生通过该培训平台了解受电弓机械结构、受电弓检修工艺与轨道交通企业规章制度；培养严格遵守规章制度和工作纪律的意识；形成严格按照操作程序进行检修作业的严谨态度[6]，培养吃苦耐劳精益求精的精神匠人。将城市轨道交通检修工的匠人精神融入课程教学，为轨道交通行业立心，为车辆检修人员铸魂。

（二）设计思路

基于“岗课赛证”多维融合，将打造一个集培训教学、技能训练、竞赛演练、考核评定和“1+x”技能证书培训和技术研发等多功能于一体的受电弓检修实训平台。该实训平台的受益面广泛，满足学校对轨道交通车辆检修人才培养需求。该平台根据车辆检修岗位特性，结合学生职业发展需求和受电弓检修作业内容相关理论知识的基础知识进行设计。该受电弓实训平台的建设从企业岗前培训、学校教学、学生训练和社会培训服务中寻求有机结合，达成岗前培训、实习、技能竞赛、技能证书培训有机结合，有助于提升人才技能培养条件，强化专业技能型人才培养输出质量。

三、实训平台的总体设计

（一）实训平台的定位

实训平台建立完成后，可辐射城市轨道交通的多个专业，满足学生技能培训实习、日常教学、“1+X”技能证书考核和技能竞赛选拔等需求。受电弓检修实训平台拥有以下功能：（1）实训平台符合课程要求和培养高素质应用性技能型人才。（2）该平台应能满足教学岗位实习，竞赛选拔、科研等多项需求，可有力协助信息化教学、认知实习、“1+X”技能证书考核、社会培训开展等。（3）实训平台操作能满足教师讲解演示、学生分组检修演练及填写作业记录卡。通过平台强化学生理论知识和提升技能，实现自主学习的功能，师生协同评价完成教学及实训评价。（4）实训平台具备评估考核的功能，应设置理论知识考核、实操考核及“1+X”技能理论知识考核。教师可根据教学目的、设置考核试题的总量、难易程度、试题覆盖知识面等创建试题，设置考试。对学生理论知识和实操进行测试和评价。（5）适应不同用户需求，具有良好的扩展性，适用于多专业多层次用户的学习、培训、考证的需求。（6）可开展企业在职人员或社会人员培训，呈现社会服务性，从而提升受电弓检修实训平台的价值。

（二）框架设计

车辆继电器柜内主要安装了微型断路器、按钮、旋钮、旋钮开关、继电器、时间继电器、二极管、接线端子排、采集系统及数字化智能采集控制器，可实现列车激活、受电弓等车辆控制逻辑。可以实现受电弓设备的控制、电气方面检修及维护作业培训。搭建受电弓实训平台实现列车升降弓等功能，让学生通过实践掌握相关检测技术。针对实训平台的每一项功能，配备了详细的实验指导，并将先进的“岗课赛证”教学模式融入这些配套资料中，帮助学生更好地掌握受电弓升降弓的原理及相关技术。受电弓实训平台如图1所示。

图1 受电弓实训平台

由于虚拟现实技术在实训教学领域表现出的优越性，越来越多的高校和企业将虚拟现实技术结合到教学实训和岗位培训中来，故将机械检修与虚拟现实技术的融合，通过城市轨道交通理论教学与实践教学的有机结合，完善基于虚拟现实技术的受电弓实训平台建设，整体框架如图2所示。

图2 受电弓检修实训平台架构

（三）模块功能

轨道车辆的状态安全是运营安全的关键之一，要保证轨道车辆受电弓检修工作高质量地完成，检修人员是关键。结合岗位工作需求，制定模块任务，基于“岗课赛证”多维融合的实训平台具有培训、教学、竞赛选拔和考核评定的功能。该平台分为理论知识模块、实操内容模块和考核模块三大部分，学员可以通过模块功能学习受电弓系统结构、受电弓动作原理、受电弓部件外观检查、控制电路的安装与布线等14个受电弓实训模块，学习完理论和实操的知识还可以进行理论考核、实操考核和参加竞赛选拔。

四、建设方案

受电弓实训平台建设是围绕岗位检修任务而进行的，还需要满足日常教学、技能培训，岗位实习、“1+X”技能证书考核和技能竞赛选拔等需求，还需要满足不同层次的学生进行学习。故主要开发受电弓基础知识、机械检修、电气检修和考核评定四大模块。

（一）受电弓基础知识方案

受电弓基础知识项目主要结合受电弓系统检修作业内容，以相关理论知识为基础，内容深入浅出，简明易懂。此项目分为受电弓结构、受电弓升弓控制工作原理、受电弓降弓控制工作原理三个模块。受电弓结构模块详细介绍受电弓各部件组成及其作用。可以用鼠标点击各部件的位置，显示屏即显示该部件的名称和作用。受电弓升降弓控制工作原理模块利用视频动画演示受电弓的升降弓过程讲解，学生可以通过此项目完成受电弓基础知识的学习。

（二）机械检修方案

利用虚拟显示仿真软件设计，采用三维建模技术，实现受电弓机械检修教学环境。真实还原受电弓的各部件外观检查及清洁、异物处理、受电弓安装、绝缘子安装紧固件的检查与维护、受电弓工作高度测试、接触压力测试和升降弓时间测试及调整的工作场景。

（三）电气检修方案

根据受电弓实际控制电路逻辑与原理，设计实现平台受电弓控制电路。在电气检修模块可以完成升弓状态指示灯测试、升弓控制和降弓控制、紧急降弓测试模块。

升弓控制：闭合允许升弓旋钮，允许升弓继电器K1得电，常开触点闭合。闭合受电弓控制微型断路器，按下升弓按钮 S1，执行升弓指令，升弓继电器K3得电，自闭电路使升弓继电器K3得电保持。使升弓阀控制继电器K4得电，控制升弓阀动作升弓[7]。

降弓控制：按下降弓按钮S2，执行降弓指令。降弓继电器得电，K2常闭触点断开，升弓阀继电器K4失电，受电弓降弓。

（四）考核评定方案

根据职业院校学生专业技能大赛轨道交通车辆技术赛项和职业技能等级标准的要求创建题库，内容涵盖了城市轨道交通企业车辆管理体制、城市轨道交通车辆检修制度、受电弓的结构、受电弓升弓和降弓原理、受电弓检修注意事项、受电弓控制电路及故障检修等内容。理论考核主要题型包括选择题、判断题和填空题，实操考核主要包括受电弓部件检查和维护、受电弓控制电路故障排除与检修、受电弓电气功能测试与调试等。

教师可以根据考核的目的选择课堂小测、考试、“1+X”技能证书模拟训练、技能竞赛选拔考核的选项、设置考核试题的总量、难易程度、试题覆盖知识面等进行创建试题，设置考试。对学生理论知识和实操进行测试和评价。考核评定系统对学生的作答做出相应的评分并输出考核结果。

五、实施成效

1.通过实物与仿真系统相结合，突破轨道交通车辆受电弓检修作业重难点。

基于受电弓故障检修实训工单，轨道交通车辆仿真系统模拟受电弓故障，故障诊断与排除。利用受电弓检修平台完成受电弓的检修工作。通过理论和实践相结合，虚实融合的教学，突破重难点，提升学生学习积极性和主动性，提高学生的实践技能。

2.深化“岗课赛证”多维融合，提升人才培养质量。

对接轨道车辆专业人才岗位需求，国家轨道交通车辆技术课程教学标准，真正做到“以企业为导向，以职业能力为核心”的特点[8]。对标世界技能大赛和高职院校技能大赛的基准，“1+X”技能竞赛考核的要求，重构课程教学内容，提升人才培养质量。顺利完成高职院校技能大赛技能竞赛的人才选拔并取得好成绩。

3.提升学生的专业能力和职业素养

本实训平台紧紧围绕轨道交通车辆技术职业能力培养，以受电弓检修系统充分展示轨道交通车辆受电弓机械检修、电气检修、故障诊断等功能。全面考查受电弓控制电路图纸识读、安装工艺、设备检修、维护保养和故障诊断与排除等能力，集中检验教学成果。

结束语

基于“岗课赛证”多维融合的受电弓检修实训平台，能实现受电弓结构认知、机械检修、电气检修、故障分析及考核等项目，从而达到提升学生受电弓检修能力，培养学生的职业素养，提供技能竞赛人才选拔和助力“1+X”证书考证的功能。该实训平台不仅能有效提高学生的理论知识和实践水平，还能减轻教师的工作负担。