伍學珍，姚開武，陳光會

（廣西水利電力職業(yè)技術學院，廣西 南寧 530021）

0 引言

2021年頒布的《國家綜合立體交通網規(guī)劃綱要》指出，要實現(xiàn)“全國123出行交通圈”及城市內外交通有效銜接，推動干線鐵路、城際鐵路、市域（郊）鐵路融合建設?！笆奈濉背鞘熊壍澜煌A計新增運營5000多km，相應的人才需求規(guī)模約19萬，城市軌道交通人才需量大，管理型、技術型、技能型人才比例10%、15%、75%的金字塔比例結構，其中技能型14萬?！赌蠈幊鞘熊壍澜煌ň€網規(guī)劃（2020-2035）》13條線路，規(guī)模約592.6 km，未建364.4 km，站點206座，全國及廣西城市軌道交通人才需要量大。

2016年學院擴大招生，基于廣西水利電力職業(yè)技術學院60年以水利、電力為主的工程教育的職教積淀，結合“十三五”十大產業(yè)之一“先進軌道交通裝備”，調研中國城市軌道交通協(xié)會公布行業(yè)17個技能崗位，選擇與自動化技術系統(tǒng)相關的“城市軌道交通通信信號技術”專業(yè)，為新建的自動化工程系開枝散葉。專業(yè)建設是復雜的系統(tǒng)工程，廣西高等教育滯后于發(fā)達地區(qū)，作為非鐵道類院校，在沒有上級主管行政資源的支持及校友的就業(yè)支撐情況下，自力更生地運用TRIZ創(chuàng)新方法解題第一步，系統(tǒng)組成的要件定義對專業(yè)面向的崗位和技術系統(tǒng)進行系統(tǒng)定義，以工程專業(yè)教育認證的工程師知識結構（圖1）為專業(yè)課程體系進行“架構重組”，運用工業(yè)工程方法對專業(yè)建設實施步驟進行“流程再造”設計，開展了“城市軌道交通通信信號技術”專業(yè)課程體系構建的探索與實踐。

圖1 工程師知識結構（金字塔型）

1 專業(yè)建設的“系統(tǒng)定義”

“城市軌道交通通信信號技術”專業(yè)的建設是面向企業(yè)技能型人才的培養(yǎng)，以深刻洞察企業(yè)對技能型人才的需求，解決企業(yè)對技能型人才的用人問題，幫助企業(yè)提升技能型人才的用人效率，為企業(yè)創(chuàng)造價值為目標的核心專業(yè)課程體系。表1為中國城市軌道交通協(xié)會列出17個技能工種。圖2為調研的城市軌道交通通信信號技術專業(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技術專業(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、嚴謹性、可行性的解題流程，通過對復雜問題分析，總結出綜合性人文、科技的系統(tǒng)解決方案，解題流程：

（1）將涉及復雜問題所相關要件用結構圖方式列出，并對需解決問題進行功能的系統(tǒng)定義。

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

（3）運用“連問五個為什么”的方式，對要件間標注為作用不足或有害的關系；基于專業(yè)理論，經驗知識、邏輯判斷進行因果鏈分析；而每一個為什么是一個解決問題的切入節(jié)點。

（4）對有資源解決問題的因果鏈切入節(jié)點，定義問題模型，如“物--場模型、技術矛盾模型、物理矛盾、技術進化法則等”。

（5）通過查找TRIZ解決各種“問題模型”對應的工具“40個創(chuàng)新原理、HOW TO模型、金魚法、小人法等”列出不同行業(yè)解決相同的“問題模型”的類比解決方案。

運用TRIZ解題流程第一步，對“城市軌道交通通信信號技術”專業(yè)建設面向崗位群“信號樓值班員、信號檢修工、通信檢修工、自動售檢票檢修工、車站機電設備檢修工”5個工種的匹配崗位進行“系統(tǒng)定義”，其次，地鐵運營幾十個技術系統(tǒng)相互關聯(lián)，互聯(lián)協(xié)同，技術系統(tǒng)復雜。對“城市軌道交通通信信號技術”專業(yè)面向的主要技術系統(tǒng)進行“系統(tǒng)定義”（圖3）。城市軌道交通車地通信信號系統(tǒng)包括基于通信的列車運行控制（Communication Based Train Control，CBTC）（列車自動監(jiān)督（ATS）、列車控制系統(tǒng)（列車自動防護（ATP）和列車自動駕駛（ATO）），以及地面車站設備系統(tǒng)。

圖3 軌道交通車地通信信號系統(tǒng)框圖

2 專業(yè)課程體系的“架構重組”

“城市軌道交通通信信號技術”專業(yè)面向信號檢修工、通信檢修工、機電檢修工及（自動售檢票系統(tǒng)）AFC檢修工崗位，從事與軌道交通通信信號技術系統(tǒng)更為寬泛相關的與車站屏蔽門、車載列控相關技術工作。運用TRIZ創(chuàng)新方法重構與真實技術系統(tǒng)邏輯一致的架構，解決目前“學時少、知識多、技術難”，但原理簡扼、通用易學，理實相融”的教學訴求，圖4為軌道交通地面信號通信系統(tǒng)構架，圖5為軌道交通車地列控通信系統(tǒng)架構。源于真實復雜的CBTC系統(tǒng)技術的原理抽取，遵循職業(yè)教育的規(guī)律的“架構重組”一個與真實技術原理邏輯性一致的系統(tǒng)架構。

3 專業(yè)課程體系實施的“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的特點，對“城市軌道交通通信信號技術”專業(yè)崗位面向主要的車地協(xié)同通信信號技術的系統(tǒng)架構，通過“流程再造”梳理的課程體系（表2、表3），構建樹型“城市軌道交通通信信號技術”課程體系的五層設計，由根到葉的知識結構穩(wěn)定，銜接緊湊，實現(xiàn)通識課作為專業(yè)基礎課的工具，專業(yè)基礎理論課對專業(yè)基礎技術的理論支持和引導，而專業(yè)基礎技術課對專業(yè)綜合技術課的支撐的目標。具體為：（1）樹根為通識課程；（2）樹主干為專業(yè)基礎理論課：電路分析基礎；（3）樹副主干為支持硬件和軟件技術專業(yè)理論課程；（4）樹枝為專業(yè)基礎技術課程；（5）樹葉為專業(yè)綜合技術系統(tǒng)課程。如圖6所示。

圖4 軌道交通地面信號通信系統(tǒng)架構

表2 軌道地面信號、通信系統(tǒng)架構分層及功能

表3 軌道交通車地列控通信系統(tǒng)架構

3.2 實訓課程

高職院校肩負著培養(yǎng)高技術、高技能應用型人才重任?！俺鞘熊壍澜煌ㄍㄐ判盘柤夹g”專業(yè)技能訓練由點、連線、成面、立體的城市軌道專業(yè)技能訓練體系架構，有的放矢對應就業(yè)崗位面向技術系統(tǒng)的技能訓練。如圖7所示。

圖5 軌道交通車地列控通信系統(tǒng)架構

圖6 樹形“城軌通號”課程體系及教學實施流程

圖7 軌道交通通信信號技術實訓課程體系

3.3 實訓室建設

“城市軌道交通通信信號技術”專業(yè)對應的主要技術系統(tǒng)，基于通信的列車運行控制CBTC系統(tǒng)通過在車-地間進行連續(xù)、雙向、大容量的數(shù)據傳輸?shù)模瓿闪熊囎詣颖O(jiān)督（ATS）、列車自動防護（ATP）和列車自動駕駛（ATO）等功能[3]。CBTC系統(tǒng)技術原理先進，主要設備可靠性、安全性要求苛刻，系統(tǒng)復雜，技術掌握不易?；谄髽I(yè)對技能需求調研“今天畢業(yè)明天能上崗”，結合實際地鐵線路中CBTC系統(tǒng)的具體配置方式，搭建一個和地鐵系統(tǒng)相一致的訓練環(huán)境，將CBTC系統(tǒng)的先進技術原理、系統(tǒng)構建方式和維護操作方法的培訓等融入到學生實際技能操作訓練中。基于CBTC城市軌道交通通信信號仿真實訓系統(tǒng)如圖8，與中國鐵路通信信號股份有限公司合作共同開發(fā)一套虛-實一體的整合ATO/ATP/ATS，模擬駕駛、ZC/CI/繼電器、主要軌旁設備，模擬仿真完整南寧地鐵1號地鐵線路的信號系統(tǒng)，其中一個車站的軌道旁信號設備真實，當車輛運行到有真實軌旁設備的車站時，給軌道旁設備設置故障時，ATOATP能迅速響應，降速，或停止的功能；軌道交通信號系統(tǒng)建設的二期，增加三臺模擬車輛駕駛器，可仿真列車無人駕駛自動運行，正線行駛的先后三輛列車，實現(xiàn)移動閉塞的運行功能，滿足全自動無人駕駛技術發(fā)展對學生知識技能的培訓需求。此外與清華同方共建《軌道交通綜合監(jiān)控》實訓室，亦教亦訓亦培的真實設備的生產性實訓基地。

圖8 軌道交通通信信號仿真實訓系統(tǒng)

4 結束語

隨著工業(yè)4.0加速技術系統(tǒng)復雜化、多樣化及交叉化，對于學時少，又要求高技能的高職專業(yè)課程體系構建帶來前所未有的挑戰(zhàn)。文本運用TRIZ創(chuàng)新方法對“軌道交通通信信號技術”專業(yè)面向工作崗位及技術系統(tǒng)的范圍進行“系統(tǒng)定義”；基于工程專業(yè)教育認證的工程師知識結構，對專業(yè)所面向工業(yè)4.0的技術系統(tǒng)進行研究、整理、歸納，抽取關鍵技術主線，重構五層“執(zhí)行機構、驅動系統(tǒng)、程控系統(tǒng)、現(xiàn)場人機交互、通信系統(tǒng)、遠程人機交互”的技術系統(tǒng)邏輯架構。通過對系統(tǒng)各層的知識、技能梳理并設計的“軌道交通通信信號技術”專業(yè)課程體系，分為“樹根為通識課程、主樹干為專業(yè)基礎理論課程、分副主干為支持硬件和軟件技術專業(yè)理論課程、樹枝為專業(yè)基礎技術課程、樹葉為專業(yè)綜合技術系統(tǒng)課程”的樹型理論課程體系，和由點、連線、成面、立體的技能訓練課程體系，通過“注程再造”優(yōu)化實施教學流程、降低教學成本，配合“2+0.5+0.5”高職教學模式，適應城市軌道交通企業(yè)“一人擔多崗”和“一崗承多能”的新業(yè)態(tài)的需求。“系統(tǒng)定義”“架構重組”和“流程再造”的高職工程專業(yè)課程體系的構建模式，承待不斷地完善與實踐。