铁路信号转辙机系统化教学研究

王晋海

（包头铁道职业技术学院，内蒙古 包头 014060）

1 提升铁路信号转辙机系统化教学质量的意义

随着我国经济社会发展和国家一带一路战略的提出，以及丝绸之路经济带的建立。铁路作为低成本、大运量的运输方式已成为人们出行的首要选择，而在城市公共交通出行方式中，地下的轨道交通运行以其快速、高效、节能的特点也得到了大力推广。随着行业的发展，铁道信号专业、城市轨道交通信号专业毕业的人数规模也在急剧扩大， 为深入推进校企合作，提高人才培养质量，贯彻国铁集团提出的“铁路局集团公司应在2年内对所有招聘的高职毕业生全部实行‘2+1’定向培养”要求，而现有的师资对于庞大的专业学生的增长明显处于不足，提高高职铁路院校学生的专业能力和职业素养已迫在眉睫。

2 高职院校学生特点

高等职业院校是我国高等教育教学的重要组成部分，是培养专业技能型人才的主要承担者。培养优秀人才不仅关系到学生个人的职业发展，也会对社会经济发展有着积极的促进作用。当前高职高专学生有其特点，基础文化课成绩普遍偏低，自我规划不明确，缺乏对知识的探索兴趣，缺乏自信又具有自我意识，对不良风气盲从。如果在高职高专教育阶段不对其进行合理引导，将会对个人和社会产生长远的负面影响。

3 高职院校铁路信号转辙机教学分析

铁路信号被誉为铁路系统的神经，信号装置直接参与铁路运输生产。对信号设备的运行、安装、维护质量直接关系到铁路生产安全， 所以需要有专业人员——信号工进行作业。

3.1 铁路信号转辙机教学瓶颈

铁路信号转辙机设备专业性强，价格昂贵，需要具备专业技能的教师才能够讲授。教师高强度授课与学生专业知识低接收程度形成鲜明对比，现有的专业教师和教学设备明显不足，严重制约了对高技能型人才的培养。其中转辙机教学是信号专业教学中的重要组成，具有典型的代表性。

3.2 目前转辙机主要教学和培训方法

3.2.1 采用PPT 演示文档的教学培训系统

PPT 是一种演示文稿图形程序，是功能强大的演示文稿制作软件。具备独自或联机创建的视觉效果。同时增强了多媒体嵌入一些动画， 视频支持功能，是目前主要的教学培训手段。

此种教学方式适合用于相对独立的教学模块，利于学生有重点的掌握学习模块中的知识点，但是为了突出重点， 在教学中主要以文字文本作为知识点摘录。对学生知识体系的建立和设备空间无法体现，需要在介绍新内容前对已学知识点反复进行回顾，课堂教学效率下降。

3.2.2 采用铁路通信信号专业资源共享平台系统

铁路通信信号专业资源共享平台是基于校园网络的建设，采用云储存建立的铁路通信信号专业资源共享平台，补充了教学资源，为教育教学提供便利。

此种教学方式可以实现资源一定范围内的共享，但是受到校园内网的限制，以及资源库建设的更新迭代维护状态。相对于直接从网络中获取较前沿的知识仍稍显不足。

3.2.3 采用现场视频教学

基于现场视频的教学，系统能够展示转辙机的相关操作， 但是因为视频拍摄手段和角度的局限性，易造成画面抖动，切换过快使学生理解不充分。对于画面中设备进行解说所采用的简称和约定俗成，对尚未有工作经验的学生，无法理解甚至会造成困扰。

所以此种教学方式虽然为学生提供了一种第二人称的交互的模拟环境， 但是不能直观感受操作要领，学生无法体会实际的操作感官感受，对于视频中的操作要领缺乏直观感受，培训效果并不理想。

3.2.4 转辙机实训室教学

转辙机实训室教学是目前在校内培训中最贴近现场工作的教学环节。通过教师演练及讲解，学生实际动手操作。不仅在课堂上模拟了工作过程，而且有利于提升学生的动手能力。

但是此种教学方式也存在不足。首先，学生尚未建立对危险源的概念，对可能发生的机械伤害和电气伤害认识不足，无法有效提前预判和避免。其次，一个教学班级人数较多，学生素质参差不齐，教学过程对教师组织能力和专业能力也有极大的考验， 稍有不慎，就会造成教学事故。

3.2.5 3D 仿真和虚拟现实技术教学

目前常用的3D 建模软件主要有Inventor、3DsMAX等，此方法的优点是三维图形化界面、简明直观、视角可随意变化，对初次接触专业设备的学生可以有效激发学生的学习兴趣，配合运用虚拟现实技术，可以形成标准化检修和故障处理等教学项目。

此种教学方式对电脑硬件要求较高，同时对于铁路信号专业而言，已有的模型库几乎是空白的，为此需要大量的熟悉建模软件的3D 建模技术人员和程序开发人员，要求投入大量研发成本，目前只是在某些教学环节中实现，尚未能够全流程教学应用。

3.3 考核评价方法

3.3.1 课堂问答环节

依据知识内容对学生进行提问，采用问答、抢答、随机抽查的方式进行。此种方法可以有效地提升学生注意力，活跃课堂氛围，有效实现师生互动。

3.3.2 课后作业布置

有利于培养学生的独立思考能力，通过完成作业回顾课堂内容，检验学生对知识点的掌握，更好地控制教学内容和节奏。

3.3.3 基于第三方软件的测评

教师提前根据需要将考核内容进行题库编写，对教师的专业技能要求较高。第三方软件的测评是一种基于题库的测评系统，可以对学生已学教学内容进行考核评价，教师可控制测评内容和测评方式，限制测评时间，以此杜绝学生抄袭的弊端。此方法具有极大灵活性，有助于促进学生提升对知识点掌握的能动性和迫切性。

3.3.4 考试评价

考试是目前最常用的评价方式，采用标准化试卷和考场对学生进行考核， 是一种公平的评价方式，也是学生公认的评价方法。

4 转辙机教学内容划分

铁路信号转辙机设备极其重要，直接关系到行车安全，所以转辙机教学在高职信号专业课中占据重要地位。转辙机教学是一个多课程、多步骤的教学过程，贯彻于铁路信号人才培养的全过程，单一的教学模式和评价方式无法确切反映学生对知识的掌握情况。转辙机教学内容分为以下几部分：

4.1 道岔教学部分

道岔是铁路轨道现场结构中一个重要的部件，是用实现列车在两个轨道之间的位置转换。道岔分为有单开道岔、双开道岔、三开道岔以及多开道岔(复式交分道岔)等。道岔的尖轨和可动部分心轨是道岔的薄弱点，无论是在无车通过还是有车通过时，转换设备都必须把道岔尖轨和可动部分心轨锁闭在既有位置，以免危及行车安全。

4.2 转辙机教学部分

道岔转换设备即转辙机是铁路信号的基础设备，是保障铁路行车安全， 提高铁路运输效率的重要保证。转辙机的作用是实现对道岔的转换和锁闭，并对其位置进行有效检测。转辙机有多种类型包括ZD6、ZYJ7、S700K。

4.3 电路教学部分

转辙机电路区别于其他工业控制电路。因为铁路信号对设备安全性的要求极高，电路所采用的继电器为安全型继电器，电路的设计也必须满足故障导向安全的原则。转辙机电路类型与被控转辙机类型相对应，分为四线制、六线制、五线制道岔控制电路。

5 转辙机教学涉及课程

在转辙机教学中ZD6 型转辙机是我国用量最大的转辙机之一，采用内锁闭方式，适用于时速120 km/h以下的非提速道岔和提速道岔侧线上。ZD6 作为我国使用范围最广的转辙机，故在教学作为基础装备进行讲授。设备结构明晰，控制电路简明，电路保护措施完善， 是学习其他转辙机设备原理和控制电路的基础，教学需要多课程逐步推进。

5.1 铁路信号基础课程讲解道岔结构和转辙机

道岔部分，教学采用3D 仿真软件进行讲解，此方法对于学生理解道岔结构、动作过程、设备空间状态有直观体验。

ZD6 转辙机内部设备包括动力部分、 驱动部分、转换锁闭部分、对转辙机内部各装置讲解各元件工作原理、机械传动过程、转辙机操作过程、维护要点等。对于设备结构教学，首先采用PPT 教学软件对转辙机结构进行讲授，按知识点模块开展。为了加深学生的理解，采用Inventor 3D 模拟软件进行结构仿真，详细讲解电机结构，减速器结构，传动装置结构，转换锁闭装置，自动开闭器，表示杆，摩擦连接器，挤切销，建立设备设备空间认知，提升学生学习兴趣。

5.2 车站信号自动控制系统课程讲解转辙机道岔控制电路

道岔控制电路分为启动电路和动作电路。在教学过程中需要让学生对继电器名称进行加强记忆。讲解电路图常用跑电路的方式进行讲授，在课堂中为了提高授课效率，可采用Flash 小程序进行演示。四线制道岔控制电缆外线记忆方法采用口诀，对应口诀为：1 定2 反3 表4 控。举例，X1、X3 之间有电压代表为定位表示，X1、X4 之间有电压代表为定位控制，反之亦然。

电路的讲授需要与车站值班员的操作相结合同步进行，为了便于学生理解，采用标准站模拟软件对值班员的操作进行仿真。车站值班员对道岔的操作方式有两种，分别为单独操纵和进路操纵。单独操纵是一种手动操纵方式，为了防止值班员误碰按钮，采用双按钮操作法，先按压总定位或总反位按钮后按压对应道岔的操纵按钮，对应电路图中的CA（操纵按钮）ZDA-KF 或ZFA-KF 动作。进路操纵是通过选排进路控制对应进路上的定位操作继电器或反位操纵继电器动作来控制对应道岔工作的操纵方式，是一种自动操纵方式，对应电路图中的DCJ 和FCJ。此部分的教学重点在于将操作过程控制对应继电器和按钮联系起来对电路进行分析，同时将ZD6 转辙机内部结构相关联，使学生对于控制电路图和转辙机机械设备的状态形成对应映射关系。

当完成对道岔的操作后，控制电路中1DQJ 励磁，控制2DQJ 转极，对应2DQJ 应该着重强调其定位、反位状态分别对应转辙机的定反位状态。

表示电路工作状态教学分析，表示电路与启动电路相同，当转辙机在定位状态，自动开闭器1、3 排接点闭合。BB 表示变压器电源通过2DQJ 定位接点经X1、X3 检查自动开闭器1、3 排接点闭合是否完整，定位表示DBJ 励磁。

电动机动作电路教学过程分析，ZD6 电动机采用直流串激电机，当道岔反位控制时，1DQJ 励磁，控制2DQJ 转极 （反位打落）， 电源通过1DQJ 前接点和2DQJ 反位接点将电动转辙机220V 直流动作电源经外线X2、X4，此刻电路检查自动开闭器1、4 排接点用以证明转辙机驱动道岔在动作过程中，未达到终端位置。电动机定转子绕组串联励磁，驱动电机转动。

当动作电路工作时，检查遮断开关05-06 状态闭合，表明无人打开转辙机机盖，设备处于正常工作状态，当表示电路工作时，检查移位接触器01-02、03-04接点处在闭合状态，表明无挤岔报警。

5.3 铁路信号设计与施工课程讲解道岔、 安装装置、转辙机的安装技术要求

讲解ZD6 转辙机安装工具和材料， 安装直股侧、弯股侧长角钢、短基础角钢的划线步骤和要点。安装ZD6 转辙机、密贴调整杆、尖端杆、表示杆的连接，转辙机倒边方法、道岔密贴调整、表示杆调整、摩擦电流调整，表示接点及移位接触器调整。教学中采用3D 仿真进行教学，同时完成相关教学项目，提升设备认知。

6 结语

转辙机教学涉及多门课程，在教学过程中各课程内容相辅相成，随着多媒体资源的丰富和各种软件的开发以及教学方法的更新，原来单一的教学模式已无法满足教学要求。通过对转辙机系统化教学的研究，分析在新的“2+1”人才培养模式下，改变对原有教学模式和教学过程进行可行性探索， 减少重复讲授，缩短人才培养周期，为“2+1”模式新形势下专业课项目教学的实施提供依据。开发适合于远程教学的教学任务及试题库，以适应疫情常态化新形势下的职业教育教学，为培养高技能型铁路信号专业人才，提供强有力支持。