“城市軌道交通通信信號(hào)技術(shù)”專業(yè)課程體系構(gòu)建

伍學(xué)珍，姚開(kāi)武，陳光會(huì)

（廣西水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530021）

0 引言

2021年頒布的《國(guó)家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》指出，要實(shí)現(xiàn)“全國(guó)123出行交通圈”及城市內(nèi)外交通有效銜接，推動(dòng)干線鐵路、城際鐵路、市域（郊）鐵路融合建設(shè)?！笆奈濉背鞘熊壍澜煌A(yù)計(jì)新增運(yùn)營(yíng)5000多km，相應(yīng)的人才需求規(guī)模約19萬(wàn)，城市軌道交通人才需量大，管理型、技術(shù)型、技能型人才比例10%、15%、75%的金字塔比例結(jié)構(gòu)，其中技能型14萬(wàn)。《南寧城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃（2020-2035）》13條線路，規(guī)模約592.6 km，未建364.4 km，站點(diǎn)206座，全國(guó)及廣西城市軌道交通人才需要量大。

2016年學(xué)院擴(kuò)大招生，基于廣西水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院60年以水利、電力為主的工程教育的職教積淀，結(jié)合“十三五”十大產(chǎn)業(yè)之一“先進(jìn)軌道交通裝備”，調(diào)研中國(guó)城市軌道交通協(xié)會(huì)公布行業(yè)17個(gè)技能崗位，選擇與自動(dòng)化技術(shù)系統(tǒng)相關(guān)的“城市軌道交通通信信號(hào)技術(shù)”專業(yè)，為新建的自動(dòng)化工程系開(kāi)枝散葉。專業(yè)建設(shè)是復(fù)雜的系統(tǒng)工程，廣西高等教育滯后于發(fā)達(dá)地區(qū)，作為非鐵道類院校，在沒(méi)有上級(jí)主管行政資源的支持及校友的就業(yè)支撐情況下，自力更生地運(yùn)用TRIZ創(chuàng)新方法解題第一步，系統(tǒng)組成的要件定義對(duì)專業(yè)面向的崗位和技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)定義，以工程專業(yè)教育認(rèn)證的工程師知識(shí)結(jié)構(gòu)（圖1）為專業(yè)課程體系進(jìn)行“架構(gòu)重組”，運(yùn)用工業(yè)工程方法對(duì)專業(yè)建設(shè)實(shí)施步驟進(jìn)行“流程再造”設(shè)計(jì)，開(kāi)展了“城市軌道交通通信信號(hào)技術(shù)”專業(yè)課程體系構(gòu)建的探索與實(shí)踐。

圖1 工程師知識(shí)結(jié)構(gòu)（金字塔型）

1 專業(yè)建設(shè)的“系統(tǒng)定義”

“城市軌道交通通信信號(hào)技術(shù)”專業(yè)的建設(shè)是面向企業(yè)技能型人才的培養(yǎng)，以深刻洞察企業(yè)對(duì)技能型人才的需求，解決企業(yè)對(duì)技能型人才的用人問(wèn)題，幫助企業(yè)提升技能型人才的用人效率，為企業(yè)創(chuàng)造價(jià)值為目標(biāo)的核心專業(yè)課程體系。表1為中國(guó)城市軌道交通協(xié)會(huì)列出17個(gè)技能工種。圖2為調(diào)研的城市軌道交通通信信號(hào)技術(shù)專業(yè)畢業(yè)生的職業(yè)通途。

表1 城市軌道交通技能工種表

圖2 城市軌道交通通信信號(hào)技術(shù)專業(yè)職業(yè)通途

TRIZ創(chuàng)新方法理論體系，從宏觀到微觀，形成系統(tǒng)性、完整性、嚴(yán)謹(jǐn)性、可行性的解題流程，通過(guò)對(duì)復(fù)雜問(wèn)題分析，總結(jié)出綜合性人文、科技的系統(tǒng)解決方案，解題流程：

（1）將涉及復(fù)雜問(wèn)題所相關(guān)要件用結(jié)構(gòu)圖方式列出，并對(duì)需解決問(wèn)題進(jìn)行功能的系統(tǒng)定義。

（2）對(duì)要件之間的相互作用關(guān)系用帶箭頭線相連，用波浪箭頭線或帶柵欄的箭頭線，標(biāo)注作用不足或有害關(guān)系。

（3）運(yùn)用“連問(wèn)五個(gè)為什么”的方式，對(duì)要件間標(biāo)注為作用不足或有害的關(guān)系；基于專業(yè)理論，經(jīng)驗(yàn)知識(shí)、邏輯判斷進(jìn)行因果鏈分析；而每一個(gè)為什么是一個(gè)解決問(wèn)題的切入節(jié)點(diǎn)。

（4）對(duì)有資源解決問(wèn)題的因果鏈切入節(jié)點(diǎn)，定義問(wèn)題模型，如“物--場(chǎng)模型、技術(shù)矛盾模型、物理矛盾、技術(shù)進(jìn)化法則等”。

（5）通過(guò)查找TRIZ解決各種“問(wèn)題模型”對(duì)應(yīng)的工具“40個(gè)創(chuàng)新原理、HOW TO模型、金魚(yú)法、小人法等”列出不同行業(yè)解決相同的“問(wèn)題模型”的類比解決方案。

運(yùn)用TRIZ解題流程第一步，對(duì)“城市軌道交通通信信號(hào)技術(shù)”專業(yè)建設(shè)面向崗位群“信號(hào)樓值班員、信號(hào)檢修工、通信檢修工、自動(dòng)售檢票檢修工、車(chē)站機(jī)電設(shè)備檢修工”5個(gè)工種的匹配崗位進(jìn)行“系統(tǒng)定義”，其次，地鐵運(yùn)營(yíng)幾十個(gè)技術(shù)系統(tǒng)相互關(guān)聯(lián)，互聯(lián)協(xié)同，技術(shù)系統(tǒng)復(fù)雜。對(duì)“城市軌道交通通信信號(hào)技術(shù)”專業(yè)面向的主要技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行“系統(tǒng)定義”（圖3）。城市軌道交通車(chē)地通信信號(hào)系統(tǒng)包括基于通信的列車(chē)運(yùn)行控制（Communication Based Train Control，CBTC）（列車(chē)自動(dòng)監(jiān)督（ATS）、列車(chē)控制系統(tǒng)（列車(chē)自動(dòng)防護(hù)（ATP）和列車(chē)自動(dòng)駕駛（ATO）），以及地面車(chē)站設(shè)備系統(tǒng)。

圖3 軌道交通車(chē)地通信信號(hào)系統(tǒng)框圖

2 專業(yè)課程體系的“架構(gòu)重組”

“城市軌道交通通信信號(hào)技術(shù)”專業(yè)面向信號(hào)檢修工、通信檢修工、機(jī)電檢修工及（自動(dòng)售檢票系統(tǒng)）AFC檢修工崗位，從事與軌道交通通信信號(hào)技術(shù)系統(tǒng)更為寬泛相關(guān)的與車(chē)站屏蔽門(mén)、車(chē)載列控相關(guān)技術(shù)工作。運(yùn)用TRIZ創(chuàng)新方法重構(gòu)與真實(shí)技術(shù)系統(tǒng)邏輯一致的架構(gòu)，解決目前“學(xué)時(shí)少、知識(shí)多、技術(shù)難”，但原理簡(jiǎn)扼、通用易學(xué)，理實(shí)相融”的教學(xué)訴求，圖4為軌道交通地面信號(hào)通信系統(tǒng)構(gòu)架，圖5為軌道交通車(chē)地列控通信系統(tǒng)架構(gòu)。源于真實(shí)復(fù)雜的CBTC系統(tǒng)技術(shù)的原理抽取，遵循職業(yè)教育的規(guī)律的“架構(gòu)重組”一個(gè)與真實(shí)技術(shù)原理邏輯性一致的系統(tǒng)架構(gòu)。

3 專業(yè)課程體系實(shí)施的“流程再造”

3.1 理論課程

基于工業(yè)工程以效率和效益為目標(biāo)的特點(diǎn)，對(duì)“城市軌道交通通信信號(hào)技術(shù)”專業(yè)崗位面向主要的車(chē)地協(xié)同通信信號(hào)技術(shù)的系統(tǒng)架構(gòu)，通過(guò)“流程再造”梳理的課程體系（表2、表3），構(gòu)建樹(shù)型“城市軌道交通通信信號(hào)技術(shù)”課程體系的五層設(shè)計(jì)，由根到葉的知識(shí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，銜接緊湊，實(shí)現(xiàn)通識(shí)課作為專業(yè)基礎(chǔ)課的工具，專業(yè)基礎(chǔ)理論課對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)技術(shù)的理論支持和引導(dǎo)，而專業(yè)基礎(chǔ)技術(shù)課對(duì)專業(yè)綜合技術(shù)課的支撐的目標(biāo)。具體為：（1）樹(shù)根為通識(shí)課程；（2）樹(shù)主干為專業(yè)基礎(chǔ)理論課：電路分析基礎(chǔ)；（3）樹(shù)副主干為支持硬件和軟件技術(shù)專業(yè)理論課程；（4）樹(shù)枝為專業(yè)基礎(chǔ)技術(shù)課程；（5）樹(shù)葉為專業(yè)綜合技術(shù)系統(tǒng)課程。如圖6所示。

圖4 軌道交通地面信號(hào)通信系統(tǒng)架構(gòu)

表2 軌道地面信號(hào)、通信系統(tǒng)架構(gòu)分層及功能

表3 軌道交通車(chē)地列控通信系統(tǒng)架構(gòu)

3.2 實(shí)訓(xùn)課程

高職院校肩負(fù)著培養(yǎng)高技術(shù)、高技能應(yīng)用型人才重任?！俺鞘熊壍澜煌ㄍㄐ判盘?hào)技術(shù)”專業(yè)技能訓(xùn)練由點(diǎn)、連線、成面、立體的城市軌道專業(yè)技能訓(xùn)練體系架構(gòu)，有的放矢對(duì)應(yīng)就業(yè)崗位面向技術(shù)系統(tǒng)的技能訓(xùn)練。如圖7所示。

圖5 軌道交通車(chē)地列控通信系統(tǒng)架構(gòu)

圖6 樹(shù)形“城軌通號(hào)”課程體系及教學(xué)實(shí)施流程

圖7 軌道交通通信信號(hào)技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程體系

3.3 實(shí)訓(xùn)室建設(shè)

“城市軌道交通通信信號(hào)技術(shù)”專業(yè)對(duì)應(yīng)的主要技術(shù)系統(tǒng)，基于通信的列車(chē)運(yùn)行控制CBTC系統(tǒng)通過(guò)在車(chē)-地間進(jìn)行連續(xù)、雙向、大容量的數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，完成列?chē)自動(dòng)監(jiān)督（ATS）、列車(chē)自動(dòng)防護(hù)（ATP）和列車(chē)自動(dòng)駕駛（ATO）等功能[3]。CBTC系統(tǒng)技術(shù)原理先進(jìn)，主要設(shè)備可靠性、安全性要求苛刻，系統(tǒng)復(fù)雜，技術(shù)掌握不易?；谄髽I(yè)對(duì)技能需求調(diào)研“今天畢業(yè)明天能上崗”，結(jié)合實(shí)際地鐵線路中CBTC系統(tǒng)的具體配置方式，搭建一個(gè)和地鐵系統(tǒng)相一致的訓(xùn)練環(huán)境，將CBTC系統(tǒng)的先進(jìn)技術(shù)原理、系統(tǒng)構(gòu)建方式和維護(hù)操作方法的培訓(xùn)等融入到學(xué)生實(shí)際技能操作訓(xùn)練中?；贑BTC城市軌道交通通信信號(hào)仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)如圖8，與中國(guó)鐵路通信信號(hào)股份有限公司合作共同開(kāi)發(fā)一套虛-實(shí)一體的整合ATO/ATP/ATS，模擬駕駛、ZC/CI/繼電器、主要軌旁設(shè)備，模擬仿真完整南寧地鐵1號(hào)地鐵線路的信號(hào)系統(tǒng)，其中一個(gè)車(chē)站的軌道旁信號(hào)設(shè)備真實(shí)，當(dāng)車(chē)輛運(yùn)行到有真實(shí)軌旁設(shè)備的車(chē)站時(shí)，給軌道旁設(shè)備設(shè)置故障時(shí)，ATOATP能迅速響應(yīng)，降速，或停止的功能；軌道交通信號(hào)系統(tǒng)建設(shè)的二期，增加三臺(tái)模擬車(chē)輛駕駛器，可仿真列車(chē)無(wú)人駕駛自動(dòng)運(yùn)行，正線行駛的先后三輛列車(chē)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)閉塞的運(yùn)行功能，滿足全自動(dòng)無(wú)人駕駛技術(shù)發(fā)展對(duì)學(xué)生知識(shí)技能的培訓(xùn)需求。此外與清華同方共建《軌道交通綜合監(jiān)控》實(shí)訓(xùn)室，亦教亦訓(xùn)亦培的真實(shí)設(shè)備的生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)基地。

圖8 軌道交通通信信號(hào)仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著工業(yè)4.0加速技術(shù)系統(tǒng)復(fù)雜化、多樣化及交叉化，對(duì)于學(xué)時(shí)少，又要求高技能的高職專業(yè)課程體系構(gòu)建帶來(lái)前所未有的挑戰(zhàn)。文本運(yùn)用TRIZ創(chuàng)新方法對(duì)“軌道交通通信信號(hào)技術(shù)”專業(yè)面向工作崗位及技術(shù)系統(tǒng)的范圍進(jìn)行“系統(tǒng)定義”；基于工程專業(yè)教育認(rèn)證的工程師知識(shí)結(jié)構(gòu)，對(duì)專業(yè)所面向工業(yè)4.0的技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行研究、整理、歸納，抽取關(guān)鍵技術(shù)主線，重構(gòu)五層“執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、程控系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)人機(jī)交互、通信系統(tǒng)、遠(yuǎn)程人機(jī)交互”的技術(shù)系統(tǒng)邏輯架構(gòu)。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)各層的知識(shí)、技能梳理并設(shè)計(jì)的“軌道交通通信信號(hào)技術(shù)”專業(yè)課程體系，分為“樹(shù)根為通識(shí)課程、主樹(shù)干為專業(yè)基礎(chǔ)理論課程、分副主干為支持硬件和軟件技術(shù)專業(yè)理論課程、樹(shù)枝為專業(yè)基礎(chǔ)技術(shù)課程、樹(shù)葉為專業(yè)綜合技術(shù)系統(tǒng)課程”的樹(shù)型理論課程體系，和由點(diǎn)、連線、成面、立體的技能訓(xùn)練課程體系，通過(guò)“注程再造”優(yōu)化實(shí)施教學(xué)流程、降低教學(xué)成本，配合“2+0.5+0.5”高職教學(xué)模式，適應(yīng)城市軌道交通企業(yè)“一人擔(dān)多崗”和“一崗承多能”的新業(yè)態(tài)的需求?！跋到y(tǒng)定義”“架構(gòu)重組”和“流程再造”的高職工程專業(yè)課程體系的構(gòu)建模式，承待不斷地完善與實(shí)踐。