軌道幾何形位檢測(cè)仿真技術(shù)在實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

董浩

四川管理職業(yè)學(xué)院

軌道幾何形位檢測(cè)仿真技術(shù)在實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

董浩

四川管理職業(yè)學(xué)院

我國(guó)軌道交通事業(yè)不斷發(fā)展，行業(yè)對(duì)從業(yè)人員的技術(shù)技能提出了更好的要求。高職院校所開設(shè)的實(shí)踐教學(xué)課程作為訓(xùn)練學(xué)生技術(shù)技能的主要教學(xué)載體，因校內(nèi)實(shí)訓(xùn)設(shè)備建設(shè)受到資金、場(chǎng)地等諸多因素的限制，導(dǎo)致與行業(yè)一線儀器設(shè)備脫節(jié)，而虛擬仿真技術(shù)以其特有的優(yōu)勢(shì)，能很好地彌補(bǔ)這些不足。本文即重點(diǎn)探討虛擬仿真技術(shù)在軌道幾何形位檢測(cè)實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用，望能夠引起業(yè)內(nèi)重視。

仿真技術(shù)；軌道幾何形位檢測(cè)；實(shí)踐教學(xué)；技能實(shí)訓(xùn)

當(dāng)前我國(guó)軌道交通事業(yè)蓬勃發(fā)展，線路質(zhì)量和技術(shù)水平不斷提高，行業(yè)對(duì)從業(yè)人員的技術(shù)技能提出了更好的要求。高等職業(yè)院校所開設(shè)的實(shí)踐教學(xué)課程作為訓(xùn)練學(xué)生技術(shù)技能的主要教學(xué)載體，逐漸呈現(xiàn)出校內(nèi)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備在型號(hào)、功能及檢測(cè)精度上均無法達(dá)到一線軌道檢測(cè)的要求，施工現(xiàn)場(chǎng)的高靈敏性、高精度儀器由于價(jià)格高昂致使許多高職院校無力購(gòu)買。傳統(tǒng)的實(shí)踐課程教學(xué)模式受到校內(nèi)儀器數(shù)量限制，暴露出數(shù)據(jù)采集、分析效果差，教學(xué)效率低等情況。計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)充分利用動(dòng)畫、視頻及數(shù)據(jù)采集分析軟件等多種技術(shù)手段真實(shí)模擬實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)現(xiàn)場(chǎng)情況，使實(shí)踐教學(xué)過程更加生動(dòng)、具體、形象，學(xué)生能身臨其境，并通過自身對(duì)配套軟件的操作得到具體數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，能夠極大地提高學(xué)習(xí)效率和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

軌道幾何形位檢測(cè)技術(shù)常規(guī)方法是利用軌距尺、弦線，對(duì)軌道的軌距、水平、前后高低及軌向等幾何形位進(jìn)行檢測(cè)，通過測(cè)量得到的數(shù)據(jù)對(duì)軌道幾何狀態(tài)進(jìn)行分析，以最終制定相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)維修方案。近年來，隨著我國(guó)高速鐵路技術(shù)的不斷創(chuàng)新與突破，要求線路具備“高平順”的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，傳統(tǒng)的軌距尺和弦線等測(cè)量器具已無法滿足相應(yīng)測(cè)量精度要求。現(xiàn)階段高速鐵路已廣泛采用“軌道檢測(cè)儀”對(duì)軌道幾何形位進(jìn)行檢測(cè)?！败壍罊z測(cè)儀”早期在國(guó)外高速鐵路推廣使用，主要型號(hào)有：德國(guó)的安博格軌道檢測(cè)儀、德國(guó)GE?DO CE檢測(cè)儀等這兩種儀器，每臺(tái)儀器進(jìn)口價(jià)格均在180萬元（人民幣）左右；目前在國(guó)內(nèi)也相繼研發(fā)出如：南方高鐵軌檢儀、瑞邦高鐵軌檢儀等設(shè)備，每臺(tái)儀器報(bào)價(jià)均不低于90萬元（人民幣）。從以上數(shù)據(jù)不難理解，校內(nèi)若想建立該類實(shí)訓(xùn)基地投資甚巨，國(guó)內(nèi)許多高職院校在實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)中由于受到資金限制，無法建立。研發(fā)和運(yùn)用軌道幾何形位仿真檢測(cè)軟件，將給校內(nèi)實(shí)踐教育教學(xué)及行業(yè)員工培訓(xùn)帶來革命性改革；其優(yōu)越性可概括為以下幾個(gè)方面：

一、建立完整的軌道幾何形位檢測(cè)應(yīng)用系統(tǒng)

軌道幾何形位檢測(cè)仿真系統(tǒng)就是利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，通過數(shù)字、動(dòng)畫模型來復(fù)現(xiàn)實(shí)際的工作場(chǎng)景，學(xué)生通過該軟件的操作，進(jìn)行模擬實(shí)訓(xùn)得到相關(guān)數(shù)據(jù)，通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研判，最終形成成果報(bào)告。

仿真系統(tǒng)的建立，能夠呈現(xiàn)完整的軌道結(jié)構(gòu)、相對(duì)全面的軌道幾何形位超限處所、先進(jìn)的軌道檢測(cè)儀器設(shè)備、實(shí)際的數(shù)據(jù)采集及分析報(bào)告等內(nèi)容，使課堂教學(xué)中學(xué)生感到模糊的、抽象的、難于理解的知識(shí)和場(chǎng)景生動(dòng)地出現(xiàn)在仿真系統(tǒng)中，彌補(bǔ)理論課堂教學(xué)中“只學(xué)不做”的短板。

二、解決軌道幾何形位檢測(cè)實(shí)踐教學(xué)中儀器數(shù)量不足，線路病害單一及教學(xué)效率低等方面的困難

軌道幾何形位檢測(cè)的目的是通過對(duì)線路軌道幾何形位具體數(shù)據(jù)的測(cè)量，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研判，以確定線路的軌道質(zhì)量，找準(zhǔn)線路病害處所，制定相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)維修方案。國(guó)內(nèi)許多軌道交通類高職院校均建有校內(nèi)實(shí)訓(xùn)演練場(chǎng)，但是在開設(shè)軌道檢測(cè)實(shí)訓(xùn)過程中均出現(xiàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備數(shù)量不足、實(shí)作訓(xùn)練場(chǎng)地規(guī)模狹小、線路病害情況單一、學(xué)生成果報(bào)告質(zhì)量差、教學(xué)效率低及學(xué)生參與度不高等困難。

1、解決實(shí)訓(xùn)資源不足，學(xué)生參與度低的困難

仿真軟件系統(tǒng)應(yīng)用于實(shí)踐教學(xué)中，目的就在于節(jié)約教學(xué)成本，優(yōu)化校內(nèi)教學(xué)資源。在實(shí)際授課中，教師不必在為儀器設(shè)備數(shù)量太少，實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地空間不足，學(xué)生實(shí)訓(xùn)時(shí)間少而發(fā)愁。在計(jì)算機(jī)房或多媒體教室，指導(dǎo)教師就可以演示軟件的運(yùn)用，而后布置任務(wù)，使全體參訓(xùn)學(xué)生完成具體工作任務(wù)。

2、為不同的教學(xué)進(jìn)程，創(chuàng)設(shè)實(shí)際工作環(huán)境，使理論教學(xué)形象化

軌道幾何形位不良將在實(shí)際線路中，呈現(xiàn)不同的病害現(xiàn)狀，而國(guó)內(nèi)許多高校已建成實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所模擬的僅是單一的線路病害，學(xué)生在實(shí)訓(xùn)中，一旦確定該處所病害后，對(duì)后續(xù)檢測(cè)任務(wù)的主動(dòng)性和積極性會(huì)相應(yīng)降低。校內(nèi)實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地受到空間的限制，又不可能將線路常見病害全方位地實(shí)現(xiàn)于實(shí)訓(xùn)現(xiàn)場(chǎng)，這就導(dǎo)致在教學(xué)過程中，許多線路病害現(xiàn)象及相應(yīng)特征的描述停留在理論層面，學(xué)生學(xué)習(xí)中總是感到模糊，難于理解，理論知識(shí)顯得空洞。而仿真軟件能根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)，模擬實(shí)際生產(chǎn)中的常見病害場(chǎng)景，教師可根據(jù)教學(xué)進(jìn)度創(chuàng)設(shè)相關(guān)的工作環(huán)境，使學(xué)生通過操作，掌握病害現(xiàn)象及原理，將枯燥的理論知識(shí)形象化，以提升教學(xué)效果。

3、通過真實(shí)的操作過程，得到檢測(cè)數(shù)據(jù)，形成符合教學(xué)要求的實(shí)訓(xùn)成果報(bào)告

仿真系統(tǒng)是以真實(shí)的生產(chǎn)過程為范本開發(fā)的，與實(shí)際軌道幾何形位檢測(cè)過程完全相同，所有的測(cè)量方法、技術(shù)參數(shù)均等同于真實(shí)的檢測(cè)過程。學(xué)生在操作中采集測(cè)量數(shù)據(jù)，參照技術(shù)規(guī)范對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和研判，最終完成實(shí)訓(xùn)成果報(bào)告，使學(xué)生將所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)成就感。

三、優(yōu)化實(shí)踐教學(xué)組織，改善教學(xué)評(píng)價(jià)方式及激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

我國(guó)大多數(shù)高職院校，由于學(xué)生起點(diǎn)較低，學(xué)習(xí)習(xí)慣不佳等因素致使學(xué)生進(jìn)入實(shí)訓(xùn)現(xiàn)場(chǎng)后均展現(xiàn)出紀(jì)律性差、學(xué)習(xí)目的模糊、實(shí)作練習(xí)主動(dòng)性不高等情況。規(guī)范、有序和參與度高的實(shí)踐課程教學(xué)難以實(shí)現(xiàn)。仿真技術(shù)的應(yīng)用將傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)訓(xùn)的教學(xué)組織，改革為室內(nèi)教學(xué)，學(xué)生獨(dú)立完成自己的學(xué)習(xí)任務(wù)，教師通過學(xué)生的操作過程及實(shí)訓(xùn)成果報(bào)告，對(duì)學(xué)生的知識(shí)技能掌握情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，不僅能給予學(xué)生正確、全面的考核；同時(shí)學(xué)生自身獨(dú)立完成實(shí)訓(xùn)時(shí)，迫使其通過獨(dú)立的思考來完成實(shí)訓(xùn)任務(wù)，而且學(xué)生在完成實(shí)訓(xùn)任務(wù)過程中對(duì)于計(jì)算機(jī)軟件的操作有類似于“玩電腦游戲”的過程，寓教于樂，能積極地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和興趣。

綜合所述，軌道幾何形位仿真軟件在實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用，對(duì)節(jié)約教學(xué)成本，優(yōu)化教學(xué)組織，提升教學(xué)質(zhì)量及激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣效果明顯。筆者希望通過對(duì)該仿真技術(shù)在實(shí)踐教學(xué)中作用的闡論，為業(yè)內(nèi)提供一個(gè)教育技術(shù)研究方向，為軌道交通高等職業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)略盡綿薄之力。

董浩（1984-），男，漢族，四川自貢人，四川管理職業(yè)學(xué)院講師，土木工程師，從事《鐵道工務(wù)》、《橋梁工程》教育教研工作。