高水平軌道交通信號系統級實驗實訓基地建設研究

孫 濤

(湖南鐵路科技職業技術學院,湖南 株洲 412005)

《新時代交通強國鐵路先行規劃綱要》提出了到2050年的發展任務與目標,要加強高技能產業大軍建設,加強產業技能實訓基地建設,培養更多新時代鐵路大國工匠和能工巧匠。鐵路高等職業院校應是完全對接產業需求、產教協同融合密切的技能型人才培養單位。實驗實訓基地建設是專業建設的一項主要內容,承載著培養學生操作技能的重要任務,兼有開展創新創業、技能競賽、科學研究的功能?！堵殬I教育提質培優行動計劃(2020—2023年)》提出,職業教育實踐教學課時要大于人才培養方案總教學課時量50%,凸顯實踐教學在人才培養進程中的地位。軌道交通是一個點多線長、動態與靜態耦合、多種專業融合、行車速度等級高、作業安全風險大極其復雜的巨大閉環運營系統,技能培訓不可能在真實運營環境中進行。同時,軌道交通專用設備售價高,單項設備不能全景呈現軌道交通運營場景,設備正常工作所需技術要求繁多。這使院校人才培養滿足不了產業崗位需求,嚴重制約了專業發展和人才培養質量提升。

當前,職業教育實驗實訓基地研究成果大多為基地日常管理、信息化平臺建設、資金投入等[1],從校企合作、多方參與、協同使用、共同管理視角研究的成果較少。本研究以軌道交通信號系統級實驗實訓基地建設為研究對象,結合依托單位取得的經驗,探討產教協同共建的需求、模式、方案、運用和管理途徑。

一、需求研究

(一) 專業課程與基地建設的關系

伴隨軌道交通行業快速發展,除傳統鐵路高職院校外,不少交通、機電等相關行業高職院校開辦了軌道交通二級學院(系部),設置了城市軌道交通通信信號技術、鐵道信號自動控制、城市軌道交通運營管理、鐵道交通運營管理等軌道交通特色專業。這些專業內在關聯性強,系統級實驗實訓基地可供其開展各類實踐教學。如:鐵道信號自動控制專業通過系統級實驗實訓基地可開展設備維護、故障處理等方面的實踐教學;鐵道交通運營管理專業通過系統級實驗實訓基地開展正常和非正常情況下接發列車操作等專業核心技能實踐教學。

以鐵道信號自動控制專業為例,依據《職業教育國家教學標準體系》需至少開設鐵路信號基礎設備維護、鐵路車站信號自動控制系統維護、鐵路區間信號自動控制系統維護、列車運行控制系統維護和鐵路信號設計與施工計五門專業核心課程。除了鐵路信號基礎設備維護課程外,其他四門課程都需在系統級實驗實訓基地進行,約占總實踐教學學時85%。由此可見,系統級專業實驗實訓基地對于專業教學的重要性。

(二)基地建設主要模式及弊端

大多數高職院校受資金投入和軌道交通專用設備采購等客觀因素限制,很難對照國家標準建齊各類實訓室。軌道交通信號基礎實訓室因建設內容較少、設備設施不太復雜等原因,通常成為建設首選,通過其開展專業核心課程實踐教學項目是大多數職業院校的普遍做法,實在無法開展的實踐教學項目只能通過視頻演示、虛擬仿真等方式簡化進行。雖然軌道交通信號基礎實訓室強化了學生對信號現場設備維護操作技能,但缺乏系統級實驗實訓基地給人才培養帶來了諸多弊端,主要包括:

一是學生專業技能達不到人才培養技能規格要求;

二是缺少真實生產環境,專業技能僅停留在基礎設備維護層面;

三是形不成軌道交通運輸企業聯動工作、共保運輸安全的生產理念;

四是教師缺乏系統級裝備實踐教學指導經歷,難以擔當相關教學科研工作;

五是校企合作基礎薄弱,難以提升服務產業能力;

六是缺少系統級設備安裝接口,很難進行擴容升級。

(三)對接產業的必要性與可行性

1.必要性

從行業發展來看,軌道交通體系主要由高速鐵路、普速鐵路、城市軌道交通三種形式構成,高速鐵路與普速鐵路歸國家鐵路集團有限公司經營管理,城市軌道交通歸地方政府主管。2020年初,國家鐵路集團有限公司發布的《新時代交通強國鐵路先行規劃綱要》明確提出,從2021年到本世紀中葉,智能高鐵率先建成、智慧鐵路加快實現;2020年3月,《中國城市軌道交通智慧城軌發展綱要》提出,未來智慧化地鐵將是城市軌道交通發展的首要目標。要實現智能化與智慧化,關鍵在于先進的系統級軌道交通裝備,若學生在學校不能接受全面的系統級設備操作維護相關實踐教學,是很難勝任新時代新形勢下企業崗位職責的。

從職業教育發展來看,新修訂的《職業教育法》為新時代職業教育提質培優和高水平建設提供了有力保障。對接產業的職業教育前景廣闊,校企合作、產教融合是培養高水平技能型人才的必由之路。與軌道交通產業內知名企業深入對接,通過共同規劃、共同投入、共同建設、共同運用的模式建設高水平系統級實驗實訓基地成為校企協同育人、產教融合的關鍵內容。

2.可行性

通過調研來看,得益于軌道交通產業的良性發展,服務區域性軌道交通產業的高職院校在信號專業招生與就業規模上易處于平衡狀態,系統級實驗實訓基地能長期保持生命力,不易被淘汰或廢棄。

從專業課程設置來看,車站信號自動控制系統維護、區間信號自動控制系統維護、列車運行控制系統維護是鐵道信號自動控制專業和城市軌道交通通信信號技術專業均需設置的課程,不少高職院校針對這三門課程開設的實踐教學項目與企業職工培訓項目基本相同,例如鐵路車站聯鎖系統標準化檢修實訓項目的目的、實訓流程、實訓工具、具體操作辦法與企業完全相同,核心維護技能完全一致。由此可見,高職院校聯合企業共建、共享實驗實訓室是完全可行的。另外,對接產業的系統級實驗實訓基地還具有諸多優勢。例如:可以實現校企師資共享,構建協同育人機制,便于訂單式培養,利于服務國鐵中國特色學徒制“2+1”訂單式培養項目[2];降低建設成本,合理引進企業退役的系統級專用設備;提高利用率,便于企業與學校交流,共同開發高水平教學項目,開展技能大賽和應用型科研項目;無真實列車運行、無行車安全壓力,學生和企業參培人員隨時按需開展各類項目。

二、建設方案

依據高職院校和企業在信號專業系統級實驗實訓基地建設中承擔的資金和職責,主要有三種建設模式。校企雙方在各自主管部門政策法規框架及協調指導下,本著互利互惠、共建共享原則,以構建協同育人平臺為目標,開展系統級實驗實訓基地建設方案研討,形成可執行的建設方案。

(一)建設模式

1.學校為主

以高職院校資金投入為主,院校承擔更多的建設責任和任務。企業在軌道交通專用系統級裝備采購方面給予技術指導和幫助,選購軌道交通信號運營單位同型號設備,明確實踐教學目標。學校為主的建設模式有利于發揮高職院校在實驗實訓基地建設方面的能動性,降低合作企業固定資產流失風險。

2.企業為主

企業投入大部分建設資金,采購符合企業職工培養和高職院校實踐教學需要的軌道交通專用設備,或投入退役設備。高職院校提供場地,承擔工程設計、施工安裝、教學設施費用。建成后校企聯合開發實踐教學項目,共同負責實驗實訓基地日常運用,共同籌備實踐教學耗材和工具儀器。這種模式便于企業實施,有利于挖掘退役設備使用價值,減少了高職院校資金投入。

3.聯合共建

高職院校和企業承擔均等的建設任務和建設責任,在建設規劃、工程設計、裝備采購、施工安裝等方面投入相同比例的資金。校企雙方共同開發實驗實訓項目、制定實驗實訓基地管理條例、維護系統級裝備,共同籌備相同比例資金購買實驗實訓耗材和工具儀器、教學設施等。這種模式有利于實驗實訓基地管理趨同于生產現場,有助于實踐教學與企業生產崗位密切對接。

(二)建設方案

室外部分是軌道交通信號專業實驗實訓基地建設的主要內容,是一線運營與操作維護設備安裝的地方,也是學生模擬生產的地方。系統級實驗實訓基地室外部分可以采用普速鐵路、高速鐵路于一體的解決方案,必須采用虛實結合的方式解決高投入、高損耗、高風險及難實施、難觀摩、難再現的問題。將實際實訓站場嵌套在室外結構設計中布置信號,采用虛實結合方式實現一條完整的運營線路(結構如圖1),從控制等級來看,涵蓋CTCS-3級、CTCS-2級和CTCS-0級方式。

室內部分是對室外部分進行控制的主要系統,“系統級”特征主要體現在室內部分。要實現圖1的室外結構設計和實際實訓站場邏輯控制,室內系統級結構如圖2所示。

圖2 室內系統級結構示意圖

三、結語

與依托單位、合作單位聯合建設的軌道交通信號系統級實驗實訓基地項目取得了一定成效。

第一,有效解決了實驗實訓基地建設服務專業建設不力的問題。從軌道交通閉環式運營角度出發,給出了系統級實驗實訓基地建設需要仿真和實際建設的內容。

第二,合理規避了軌道交通信號實驗實訓基地建設存在的諸多弊端,提出了行之有效的建設模式,明確了校企聯合在專業建設方面的具體作為和利益。

第三,研究了實驗實訓基地建設方案,科學解決軌道交通實驗實訓基地建設高投入、高損耗、高風險及難實施、難觀摩、難再現問題。