高水平轨道交通信号系统级实验实训基地建设研究

孙 涛

(湖南铁路科技职业技术学院,湖南 株洲 412005)

《新时代交通强国铁路先行规划纲要》提出了到2050年的发展任务与目标,要加强高技能产业大军建设,加强产业技能实训基地建设,培养更多新时代铁路大国工匠和能工巧匠。铁路高等职业院校应是完全对接产业需求、产教协同融合密切的技能型人才培养单位。实验实训基地建设是专业建设的一项主要内容,承载着培养学生操作技能的重要任务,兼有开展创新创业、技能竞赛、科学研究的功能。《职业教育提质培优行动计划(2020—2023年)》提出,职业教育实践教学课时要大于人才培养方案总教学课时量50%,凸显实践教学在人才培养进程中的地位。轨道交通是一个点多线长、动态与静态耦合、多种专业融合、行车速度等级高、作业安全风险大极其复杂的巨大闭环运营系统,技能培训不可能在真实运营环境中进行。同时,轨道交通专用设备售价高,单项设备不能全景呈现轨道交通运营场景,设备正常工作所需技术要求繁多。这使院校人才培养满足不了产业岗位需求,严重制约了专业发展和人才培养质量提升。

当前,职业教育实验实训基地研究成果大多为基地日常管理、信息化平台建设、资金投入等[1],从校企合作、多方参与、协同使用、共同管理视角研究的成果较少。本研究以轨道交通信号系统级实验实训基地建设为研究对象,结合依托单位取得的经验,探讨产教协同共建的需求、模式、方案、运用和管理途径。

一、需求研究

(一) 专业课程与基地建设的关系

伴随轨道交通行业快速发展,除传统铁路高职院校外,不少交通、机电等相关行业高职院校开办了轨道交通二级学院(系部),设置了城市轨道交通通信信号技术、铁道信号自动控制、城市轨道交通运营管理、铁道交通运营管理等轨道交通特色专业。这些专业内在关联性强,系统级实验实训基地可供其开展各类实践教学。如:铁道信号自动控制专业通过系统级实验实训基地可开展设备维护、故障处理等方面的实践教学;铁道交通运营管理专业通过系统级实验实训基地开展正常和非正常情况下接发列车操作等专业核心技能实践教学。

以铁道信号自动控制专业为例,依据《职业教育国家教学标准体系》需至少开设铁路信号基础设备维护、铁路车站信号自动控制系统维护、铁路区间信号自动控制系统维护、列车运行控制系统维护和铁路信号设计与施工计五门专业核心课程。除了铁路信号基础设备维护课程外,其他四门课程都需在系统级实验实训基地进行,约占总实践教学学时85%。由此可见,系统级专业实验实训基地对于专业教学的重要性。

(二)基地建设主要模式及弊端

大多数高职院校受资金投入和轨道交通专用设备采购等客观因素限制,很难对照国家标准建齐各类实训室。轨道交通信号基础实训室因建设内容较少、设备设施不太复杂等原因,通常成为建设首选,通过其开展专业核心课程实践教学项目是大多数职业院校的普遍做法,实在无法开展的实践教学项目只能通过视频演示、虚拟仿真等方式简化进行。虽然轨道交通信号基础实训室强化了学生对信号现场设备维护操作技能,但缺乏系统级实验实训基地给人才培养带来了诸多弊端,主要包括:

一是学生专业技能达不到人才培养技能规格要求;

二是缺少真实生产环境,专业技能仅停留在基础设备维护层面;

三是形不成轨道交通运输企业联动工作、共保运输安全的生产理念;

四是教师缺乏系统级装备实践教学指导经历,难以担当相关教学科研工作;

五是校企合作基础薄弱,难以提升服务产业能力;

六是缺少系统级设备安装接口,很难进行扩容升级。

(三)对接产业的必要性与可行性

1.必要性

从行业发展来看,轨道交通体系主要由高速铁路、普速铁路、城市轨道交通三种形式构成,高速铁路与普速铁路归国家铁路集团有限公司经营管理,城市轨道交通归地方政府主管。2020年初,国家铁路集团有限公司发布的《新时代交通强国铁路先行规划纲要》明确提出,从2021年到本世纪中叶,智能高铁率先建成、智慧铁路加快实现;2020年3月,《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》提出,未来智慧化地铁将是城市轨道交通发展的首要目标。要实现智能化与智慧化,关键在于先进的系统级轨道交通装备,若学生在学校不能接受全面的系统级设备操作维护相关实践教学,是很难胜任新时代新形势下企业岗位职责的。

从职业教育发展来看,新修订的《职业教育法》为新时代职业教育提质培优和高水平建设提供了有力保障。对接产业的职业教育前景广阔,校企合作、产教融合是培养高水平技能型人才的必由之路。与轨道交通产业内知名企业深入对接,通过共同规划、共同投入、共同建设、共同运用的模式建设高水平系统级实验实训基地成为校企协同育人、产教融合的关键内容。

2.可行性

通过调研来看,得益于轨道交通产业的良性发展,服务区域性轨道交通产业的高职院校在信号专业招生与就业规模上易处于平衡状态,系统级实验实训基地能长期保持生命力,不易被淘汰或废弃。

从专业课程设置来看,车站信号自动控制系统维护、区间信号自动控制系统维护、列车运行控制系统维护是铁道信号自动控制专业和城市轨道交通通信信号技术专业均需设置的课程,不少高职院校针对这三门课程开设的实践教学项目与企业职工培训项目基本相同,例如铁路车站联锁系统标准化检修实训项目的目的、实训流程、实训工具、具体操作办法与企业完全相同,核心维护技能完全一致。由此可见,高职院校联合企业共建、共享实验实训室是完全可行的。另外,对接产业的系统级实验实训基地还具有诸多优势。例如:可以实现校企师资共享,构建协同育人机制,便于订单式培养,利于服务国铁中国特色学徒制“2+1”订单式培养项目[2];降低建设成本,合理引进企业退役的系统级专用设备;提高利用率,便于企业与学校交流,共同开发高水平教学项目,开展技能大赛和应用型科研项目;无真实列车运行、无行车安全压力,学生和企业参培人员随时按需开展各类项目。

二、建设方案

依据高职院校和企业在信号专业系统级实验实训基地建设中承担的资金和职责,主要有三种建设模式。校企双方在各自主管部门政策法规框架及协调指导下,本着互利互惠、共建共享原则,以构建协同育人平台为目标,开展系统级实验实训基地建设方案研讨,形成可执行的建设方案。

(一)建设模式

1.学校为主

以高职院校资金投入为主,院校承担更多的建设责任和任务。企业在轨道交通专用系统级装备采购方面给予技术指导和帮助,选购轨道交通信号运营单位同型号设备,明确实践教学目标。学校为主的建设模式有利于发挥高职院校在实验实训基地建设方面的能动性,降低合作企业固定资产流失风险。

2.企业为主

企业投入大部分建设资金,采购符合企业职工培养和高职院校实践教学需要的轨道交通专用设备,或投入退役设备。高职院校提供场地,承担工程设计、施工安装、教学设施费用。建成后校企联合开发实践教学项目,共同负责实验实训基地日常运用,共同筹备实践教学耗材和工具仪器。这种模式便于企业实施,有利于挖掘退役设备使用价值,减少了高职院校资金投入。

3.联合共建

高职院校和企业承担均等的建设任务和建设责任,在建设规划、工程设计、装备采购、施工安装等方面投入相同比例的资金。校企双方共同开发实验实训项目、制定实验实训基地管理条例、维护系统级装备,共同筹备相同比例资金购买实验实训耗材和工具仪器、教学设施等。这种模式有利于实验实训基地管理趋同于生产现场,有助于实践教学与企业生产岗位密切对接。

(二)建设方案

室外部分是轨道交通信号专业实验实训基地建设的主要内容,是一线运营与操作维护设备安装的地方,也是学生模拟生产的地方。系统级实验实训基地室外部分可以采用普速铁路、高速铁路于一体的解决方案,必须采用虚实结合的方式解决高投入、高损耗、高风险及难实施、难观摩、难再现的问题。将实际实训站场嵌套在室外结构设计中布置信号,采用虚实结合方式实现一条完整的运营线路(结构如图1),从控制等级来看,涵盖CTCS-3级、CTCS-2级和CTCS-0级方式。

室内部分是对室外部分进行控制的主要系统,“系统级”特征主要体现在室内部分。要实现图1的室外结构设计和实际实训站场逻辑控制,室内系统级结构如图2所示。

图2 室内系统级结构示意图

三、结语

与依托单位、合作单位联合建设的轨道交通信号系统级实验实训基地项目取得了一定成效。

第一,有效解决了实验实训基地建设服务专业建设不力的问题。从轨道交通闭环式运营角度出发,给出了系统级实验实训基地建设需要仿真和实际建设的内容。

第二,合理规避了轨道交通信号实验实训基地建设存在的诸多弊端,提出了行之有效的建设模式,明确了校企联合在专业建设方面的具体作为和利益。

第三,研究了实验实训基地建设方案,科学解决轨道交通实验实训基地建设高投入、高损耗、高风险及难实施、难观摩、难再现问题。