敬 軍

（吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林省 吉林市 132299）

鐵路信號(hào)機(jī)是鐵路信號(hào)系統(tǒng)中重要的設(shè)備，信號(hào)機(jī)的維護(hù)也是現(xiàn)場(chǎng)鐵路工作人員重要的工作。在高職教學(xué)中，鐵路信號(hào)機(jī)的維護(hù)、檢修是一門必修的實(shí)訓(xùn)課程，有一套高效、適合課堂教學(xué)的實(shí)訓(xùn)設(shè)備尤為重要。鐵路信號(hào)機(jī)故障的檢修分為室內(nèi)和室外兩部分，能有一臺(tái)兼具室內(nèi)外綜合故障處理的實(shí)訓(xùn)臺(tái)，可以節(jié)約課堂中學(xué)生們?cè)诓檎夜收蠒r(shí)往復(fù)奔跑的時(shí)間，提高了教學(xué)效率。本文基于上述現(xiàn)象，設(shè)計(jì)了一種用于信號(hào)機(jī)室內(nèi)外綜合故障處理的實(shí)訓(xùn)臺(tái)，這種實(shí)訓(xùn)臺(tái)在一定程度上提高了鐵路信號(hào)機(jī)故障排查的速度，提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，提高了實(shí)踐教學(xué)的教學(xué)效率[1]。

1 鐵路信號(hào)機(jī)實(shí)訓(xùn)臺(tái)的外觀設(shè)計(jì)

如圖1 所示，為實(shí)訓(xùn)臺(tái)的整體外觀示意圖，在實(shí)訓(xùn)臺(tái)的上面安裝了設(shè)備箱和模擬信號(hào)機(jī)。它們是實(shí)訓(xùn)臺(tái)的主要組成部分，學(xué)生可以通過操作設(shè)備箱和信號(hào)機(jī)來實(shí)現(xiàn)模擬現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)訓(xùn)操作，鍛煉技能，培養(yǎng)故障查找、修復(fù)的能力。

圖1 鐵路信號(hào)機(jī)實(shí)訓(xùn)臺(tái)主體結(jié)構(gòu)示意圖（一）

其中，實(shí)訓(xùn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)主要通過安裝在其側(cè)面的調(diào)節(jié)螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)連接。在實(shí)訓(xùn)臺(tái)內(nèi)部有滑動(dòng)桿，它是滑動(dòng)連接裝置的重要組成部分，然后通過螺紋將滑動(dòng)桿和調(diào)節(jié)螺桿旋轉(zhuǎn)連接起來。在實(shí)訓(xùn)臺(tái)的底部安裝有支撐桿，它的作用是可以固定實(shí)訓(xùn)臺(tái)，同時(shí)滑動(dòng)桿與設(shè)備箱、模擬信號(hào)燈通過可以活動(dòng)的卡接相連。如圖2 所示。

圖2 鐵路信號(hào)機(jī)實(shí)訓(xùn)臺(tái)主體結(jié)構(gòu)示意圖（二）

在實(shí)訓(xùn)臺(tái)內(nèi)部安裝有防護(hù)擋板，在其下表面裝設(shè)有彈簧。將信號(hào)機(jī)安裝在設(shè)備箱內(nèi)，箱蓋部分通過零件連接在設(shè)備箱的上表面?；瑒?dòng)桿的一端固定連接條，在調(diào)節(jié)螺桿的一端安裝搖把。

設(shè)備箱下面的兩端有一個(gè)支撐座，同時(shí)在實(shí)訓(xùn)臺(tái)的上面有一個(gè)固定槽，通過零件將支撐座和卡座固定在槽內(nèi)。同時(shí)將滑動(dòng)桿固定在兩個(gè)特定形狀的卡塊中，在支撐座和卡座的底部有一個(gè)卡槽，它的目的是將兩個(gè)卡塊分別卡在支撐座和卡座的卡槽內(nèi)部。

為了實(shí)現(xiàn)防護(hù)擋板和彈簧都能與T 形桿的外表面相連，所以在箱蓋的內(nèi)部設(shè)置活動(dòng)槽，在其內(nèi)部固定連接有T 形桿。如圖3、如圖4 所示。

圖3 鐵路信號(hào)機(jī)實(shí)訓(xùn)臺(tái)設(shè)備箱外表面結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 鐵路信號(hào)機(jī)實(shí)訓(xùn)臺(tái)箱蓋內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

2 鐵路信號(hào)機(jī)實(shí)訓(xùn)臺(tái)的功能設(shè)計(jì)

當(dāng)需要實(shí)訓(xùn)教學(xué)時(shí)，將內(nèi)部的設(shè)備箱搬到實(shí)訓(xùn)臺(tái)的上面，并將其用支撐座頂起來。接著，將信號(hào)機(jī)從實(shí)訓(xùn)臺(tái)內(nèi)部抬出來，放在實(shí)訓(xùn)臺(tái)上面，并用卡座固定信號(hào)機(jī)。通過搖動(dòng)搖把，可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)螺栓的旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的位移。這時(shí)，連接條會(huì)帶動(dòng)滑動(dòng)桿移動(dòng)，使兩個(gè)卡塊從實(shí)訓(xùn)臺(tái)側(cè)面的方向插入卡槽內(nèi)部，這樣就可以將設(shè)備箱和信號(hào)機(jī)固定在實(shí)訓(xùn)臺(tái)上，達(dá)到了方便、快捷安裝的目的[2]。

將設(shè)備安裝完成后，就可以展開信號(hào)機(jī)的模擬訓(xùn)練了。在實(shí)訓(xùn)臺(tái)的設(shè)備箱內(nèi)，硬件的狀態(tài)保持一致，由一臺(tái)計(jì)算機(jī)和多個(gè)控制單元組成。這種訓(xùn)練系統(tǒng)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩、三個(gè)人的培訓(xùn)。這些訓(xùn)練單元，具有很多現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的功能。比如，有聯(lián)鎖功能、室內(nèi)信號(hào)設(shè)備功能和室外信號(hào)設(shè)備功能，這些單元都是互聯(lián)互通的，都是通過信息管理軟件平臺(tái)相互聯(lián)系。在進(jìn)行訓(xùn)練時(shí)，信號(hào)機(jī)如果出現(xiàn)故障的話，學(xué)生通過分析故障的原因，然后利用設(shè)備箱內(nèi)的操控單元解決故障問題，從而達(dá)到訓(xùn)練、提高技能的目的[3]。

此外，為了實(shí)現(xiàn)學(xué)生精準(zhǔn)培訓(xùn)目的，培訓(xùn)過程中的數(shù)據(jù)將會(huì)自動(dòng)形成數(shù)據(jù)庫，并記錄每個(gè)學(xué)生在每次培訓(xùn)中學(xué)習(xí)的時(shí)間、知識(shí)點(diǎn)和考試成績(jī)。對(duì)這些信息進(jìn)行分析，最終能夠給出每個(gè)學(xué)生的成績(jī)分析結(jié)果和考核建議。

當(dāng)訓(xùn)練結(jié)束后，學(xué)生就可以合上箱蓋并將插銷固定，此時(shí)箱蓋在實(shí)訓(xùn)臺(tái)的設(shè)備箱的上面，保證防護(hù)擋板與信號(hào)機(jī)的頂部相互接觸，可以使防護(hù)擋板在T 形桿的外表面向上滑動(dòng)，從而壓縮彈簧并牢固地將防護(hù)擋板與信號(hào)機(jī)連接在一起，保護(hù)信號(hào)機(jī)免受損壞。

3 鐵路信號(hào)機(jī)實(shí)訓(xùn)臺(tái)的實(shí)用性和教學(xué)應(yīng)用

鐵路信號(hào)機(jī)實(shí)訓(xùn)臺(tái)的實(shí)用性首先體現(xiàn)在它的設(shè)計(jì)之中。在設(shè)計(jì)過程中，我們對(duì)鐵路信號(hào)機(jī)的工作環(huán)境進(jìn)行了深入研究，盡可能在實(shí)訓(xùn)臺(tái)上復(fù)現(xiàn)這樣的環(huán)境。實(shí)訓(xùn)臺(tái)上的設(shè)備布局、故障模擬、操作方式等都與實(shí)際工作狀態(tài)高度一致，這有助于學(xué)生更好地理解鐵路信號(hào)機(jī)的工作原理，提升他們的實(shí)踐操作能力。此外，實(shí)訓(xùn)臺(tái)的設(shè)計(jì)還充分考慮了團(tuán)隊(duì)協(xié)作的需求。在鐵路信號(hào)機(jī)的故障處理過程中，團(tuán)隊(duì)協(xié)作是至關(guān)重要的。因此，我們?cè)趯?shí)訓(xùn)臺(tái)上設(shè)計(jì)了多個(gè)工作站，使得學(xué)生可以在處理故障的過程中分工合作，模擬真實(shí)的故障處理流程。這不僅有助于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神，也能夠提升他們的溝通技巧和問題解決能力。

鐵路信號(hào)機(jī)實(shí)訓(xùn)臺(tái)的另一大特點(diǎn)是其模擬故障的全面性。我們考慮了從最常見的硬件故障，到軟件故障，再到由于環(huán)境變化引起的故障等各類可能情況。這種全面的故障模擬能讓學(xué)生有機(jī)會(huì)接觸和處理各種不同類型的故障，從而更好地準(zhǔn)備他們的實(shí)際工作。當(dāng)然，實(shí)訓(xùn)臺(tái)的設(shè)計(jì)也反映了對(duì)現(xiàn)代教育理念的理解和追求。在實(shí)踐教學(xué)過程中，我們更注重啟發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，希望他們能夠在操作中發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，而不僅僅是機(jī)械地按照教科書上的內(nèi)容進(jìn)行操作。因此，我們?cè)谠O(shè)計(jì)過程中盡可能地增加了學(xué)生的操作空間，使他們?cè)趯?shí)踐操作中獲得更多的發(fā)揮和創(chuàng)新的機(jī)會(huì)。這個(gè)實(shí)訓(xùn)臺(tái)在提供真實(shí)模擬環(huán)境、培養(yǎng)故障診斷處理技能及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等方面具有顯著的實(shí)用性和教學(xué)價(jià)值，對(duì)于鐵路信號(hào)機(jī)的教學(xué)和訓(xùn)練有著重要的作用[4]。

4 鐵路信號(hào)機(jī)實(shí)訓(xùn)臺(tái)的智能化設(shè)計(jì)與優(yōu)化

當(dāng)談到鐵路信號(hào)機(jī)實(shí)訓(xùn)臺(tái)的智能化設(shè)計(jì)與優(yōu)化，我們首先考慮的是引入電腦輔助教學(xué)系統(tǒng)。這一系統(tǒng)的獨(dú)特之處在于，它可以記錄每一次操作過程并分析操作結(jié)果，給出具有針對(duì)性的指導(dǎo)和建議。這個(gè)系統(tǒng)并不是簡(jiǎn)單地告訴學(xué)生正確的答案，而是引導(dǎo)他們思考問題，理解問題背后的原理，提高他們解決問題的能力[5]。此外，系統(tǒng)還可以記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和成績(jī)，讓教師能夠?qū)崟r(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況。

然后，我們將虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)引入實(shí)訓(xùn)臺(tái)。使用VR 眼鏡，學(xué)生可以模擬真實(shí)的信號(hào)機(jī)室環(huán)境，觀察信號(hào)機(jī)的工作過程，甚至可以模擬出各種不同的故障情況，以此訓(xùn)練他們的應(yīng)急處理能力。這種真實(shí)的環(huán)境模擬，不僅可以增強(qiáng)學(xué)生的操作經(jīng)驗(yàn)，還能提高他們面對(duì)復(fù)雜情況的應(yīng)對(duì)能力。此外，我們還利用物聯(lián)網(wǎng)（IoT）技術(shù)，通過在實(shí)訓(xùn)臺(tái)上布置多個(gè)傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)控實(shí)訓(xùn)臺(tái)的運(yùn)行狀況。這些傳感器可以監(jiān)測(cè)到實(shí)訓(xùn)臺(tái)的溫度、濕度、振動(dòng)等各種參數(shù)，當(dāng)這些參數(shù)超出正常范圍時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，并提供解決方案。這不僅提高了實(shí)訓(xùn)臺(tái)的運(yùn)行效率，也提供了一個(gè)安全可靠的學(xué)習(xí)環(huán)境[6]。

我們還考慮了使用大數(shù)據(jù)和人工智能（AI）技術(shù)來提升實(shí)訓(xùn)臺(tái)的智能化程度。通過收集和分析大量的操作數(shù)據(jù)，AI 系統(tǒng)可以學(xué)習(xí)并模擬各種復(fù)雜的故障情況，為學(xué)生提供更真實(shí)、更具挑戰(zhàn)性的訓(xùn)練環(huán)境。同時(shí)，AI 系統(tǒng)還可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)建議，幫助他們更有效地學(xué)習(xí)。智能化設(shè)計(jì)也為實(shí)訓(xùn)臺(tái)提供了自主學(xué)習(xí)的可能性。例如，集成的AI 教學(xué)輔助系統(tǒng)不僅能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控學(xué)生的操作過程，還能夠自動(dòng)分析操作錯(cuò)誤，并給出反饋和建議，這就大大增強(qiáng)了實(shí)訓(xùn)臺(tái)的教學(xué)能力，使學(xué)生可以在不需要教師全程指導(dǎo)的情況下自主進(jìn)行操作訓(xùn)練[7]。

在鐵路信號(hào)機(jī)實(shí)訓(xùn)臺(tái)的設(shè)計(jì)中，我們深入理解了現(xiàn)代科技手段對(duì)教育培訓(xùn)設(shè)施的可能影響。我們認(rèn)識(shí)到，智能化是未來鐵路信號(hào)機(jī)實(shí)訓(xùn)臺(tái)的一個(gè)重要發(fā)展方向，它能夠?yàn)殍F路信號(hào)教學(xué)提供更豐富、更精準(zhǔn)的支持。

我們致力于利用最新的科技手段，如人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)等，來提升鐵路信號(hào)機(jī)實(shí)訓(xùn)臺(tái)的智能化程度。例如，通過運(yùn)用人工智能技術(shù)，我們可以讓實(shí)訓(xùn)臺(tái)具備更高級(jí)的故障模擬能力和更智能的教學(xué)輔助功能。

5 結(jié)論

該實(shí)訓(xùn)臺(tái)的設(shè)計(jì)可以幫助教師更高效地展開信號(hào)實(shí)訓(xùn)教學(xué)工作。學(xué)生通過掌握實(shí)訓(xùn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)組成和操作步驟，可以更貼合鐵路現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工作場(chǎng)景進(jìn)行故障處理，可以在室內(nèi)就完成教師設(shè)計(jì)的故障的排查演練。教師通過在實(shí)訓(xùn)臺(tái)上設(shè)計(jì)故障更加便捷高效，不會(huì)出現(xiàn)一次性故障，不斷更換線路的情況發(fā)生。而且設(shè)計(jì)的實(shí)訓(xùn)臺(tái)在學(xué)生操作時(shí)更加便捷，恢復(fù)設(shè)備狀態(tài)的方法更加簡(jiǎn)單。該設(shè)備在擺放的時(shí)候相較于以往的實(shí)訓(xùn)臺(tái)更加輕巧，易打理。綜上所述，該實(shí)訓(xùn)臺(tái)在實(shí)踐教學(xué)中可以提高教學(xué)效率，使用時(shí)更加便捷，故障的處理更貼合實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)，有助于學(xué)生提高信號(hào)機(jī)維護(hù)維修的技能訓(xùn)練。