郭尚輝

摘 要：為了滿足上海市城市軌道交通變電檢修高技能人才技能的培訓(xùn)和等級考核的要求，上海市申通地鐵集團(tuán)有限公司軌道交通培訓(xùn)中心開發(fā)了城市軌道交通供電仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。該文簡述了上海市城市軌道交通供電系統(tǒng)的基本組成和系統(tǒng)功能，介紹了城市軌道交通變電檢修高技能人才的技能要求，深入分析了上海城市軌道交通供電仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的開發(fā)原則，并且對該系統(tǒng)的組成及功能進(jìn)行了詳細(xì)介紹，闡述了該仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的實(shí)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通 供電系統(tǒng) 實(shí)訓(xùn)仿真系統(tǒng) 變電檢修 技能培訓(xùn)

中圖分類號：U22 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）09（a）-0024-02

目前，城軌變電檢修高技能人才的培訓(xùn)實(shí)操模式是以帶隊(duì)師傅在現(xiàn)場進(jìn)行講解，學(xué)員聽講解、觀看如何操作為主，很多情況下不能由學(xué)員真正地動手去操作。即使在線路非運(yùn)營時(shí)段的培訓(xùn)也只能進(jìn)行示意性的操作，無法把實(shí)際操作的每一步都進(jìn)行演練，培訓(xùn)效果較差。目前大部分的地鐵公司或者培訓(xùn)機(jī)構(gòu)不具備實(shí)訓(xùn)仿真系統(tǒng)，即使有，也只能完成部分功能的模擬培訓(xùn)，無法全方位地完成城軌變電檢修高技能人才的培訓(xùn)需求。

該文主要介紹了上海申通地鐵集團(tuán)有限公司軌道交通培訓(xùn)中心開發(fā)的城市軌道交通供電仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)針對真實(shí)城軌供電系統(tǒng)，在上海地鐵龍陽路實(shí)訓(xùn)基地、張江實(shí)訓(xùn)變電站內(nèi)配置供電專業(yè)教學(xué)、培訓(xùn)、考核設(shè)施設(shè)備，搭建城軌供電仿真實(shí)訓(xùn)平臺，以滿足城軌變電檢修高技能人才各技能等級的培訓(xùn)、考核功能的需要，為城軌變電檢修高技能人才提供專業(yè)實(shí)操、應(yīng)急故障處理及供電系統(tǒng)仿真培訓(xùn)，構(gòu)成多場景、多層次的綜合培訓(xùn)系統(tǒng)。

1 變電檢修高技能人才技能要求

為了保證城市軌道交通供電系統(tǒng)的正常運(yùn)作，城軌變電檢修高技能人才主要從事城市軌道交通供電系統(tǒng)110 kV及以下電壓等級的變配電運(yùn)行和設(shè)備檢修、調(diào)試、故障處理與維修[1-3]。

需要掌握的技能：變配電設(shè)備巡視檢查、運(yùn)行參數(shù)檢測、絕緣測量、運(yùn)行操作；變配電控制設(shè)備巡視檢查、運(yùn)行操作；控制回路檢修、校驗(yàn)；開關(guān)電纜設(shè)備故障處理；設(shè)備電氣調(diào)試；自動控制裝置檢測；直流電源設(shè)備檢修、故障處理應(yīng)急處置等[4]。

由此可見，為保證變電檢修高技能人才具備上述技能，除了掌握必要的專業(yè)知識和理論知識以外，還需要對其進(jìn)行科學(xué)系統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)培訓(xùn)，使其掌握正確的設(shè)備使用方法及規(guī)范的設(shè)備操作流程[5]，特別是故障處理和應(yīng)急處置的能力。

2 實(shí)訓(xùn)仿真系統(tǒng)的開發(fā)原則和需求

實(shí)訓(xùn)仿真系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)該遵循3個(gè)基本原則。

（1）仿真系統(tǒng)須以實(shí)際應(yīng)用為背景。該仿真系統(tǒng)應(yīng)該能夠模擬真實(shí)的地鐵線路所使用的供電系統(tǒng)，能夠模擬各種設(shè)備的操作需求，提供專業(yè)實(shí)操、應(yīng)急故障處理，實(shí)現(xiàn)多場景、多層次的環(huán)境和狀態(tài)模擬。

（2）仿真系統(tǒng)應(yīng)該具有可實(shí)現(xiàn)性和易操作性。實(shí)訓(xùn)方案以典型供電系統(tǒng)整體為對象，以變電所為單元，優(yōu)化配置所內(nèi)一次各電壓等級開關(guān)柜設(shè)備、電源設(shè)備等實(shí)訓(xùn)設(shè)備。對現(xiàn)場無法復(fù)現(xiàn)的設(shè)備如：再生制動系統(tǒng)等，采用多媒體教學(xué)仿真軟件，通過視頻或動畫方式復(fù)現(xiàn)其設(shè)備的主要功能和檢修維護(hù)方法。

（3）仿真系統(tǒng)能夠適用于不同層次的培訓(xùn)和考核需求。本實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)符合上海軌道交通11號線、12號線、13號線和16號線等多條線路設(shè)備的技術(shù)規(guī)格要求，內(nèi)部的元器件以及安裝工藝考慮最新技術(shù)發(fā)展要求，與最新已供貨運(yùn)營的設(shè)備保持一致。

3 實(shí)訓(xùn)仿真系統(tǒng)

3.1 系統(tǒng)組成

本城市軌道供電仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)是參照上海地鐵12號線等新線路供電設(shè)備配置情況進(jìn)行開發(fā)，該系統(tǒng)包括3個(gè)子系統(tǒng)：供電單元設(shè)備實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)、變電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)和多媒體教學(xué)仿真系統(tǒng)。

3.1.1 供電單元設(shè)備實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

該系統(tǒng)可完成運(yùn)行操作、低壓配電、繼電保護(hù)、電氣試驗(yàn)、開關(guān)電器、交直流電源、UPS系統(tǒng)等課內(nèi)實(shí)訓(xùn)，以及單元變電設(shè)備的拆裝、維修以及綜合布線、開關(guān)電器的檢測和維修、綜合實(shí)訓(xùn)和技能等級鑒定等實(shí)踐教學(xué)任務(wù)。主要配置交直流電源系統(tǒng)、UPS系統(tǒng)、400 V開關(guān)柜、信號控制屏、繼電保護(hù)屏和必要的檢測試驗(yàn)裝備及工器具。圖1為供電單元設(shè)備實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室。

3.1.2 變電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

該系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行操作、低壓配電、繼電保護(hù)、電氣試驗(yàn)、開關(guān)電器、直流電源、綜合自動化系統(tǒng)、牽引供電系統(tǒng)等課內(nèi)實(shí)訓(xùn)、綜合實(shí)訓(xùn)和技能等級鑒定的實(shí)踐教學(xué)任務(wù)。按照標(biāo)準(zhǔn)牽引降壓所進(jìn)行布局架構(gòu)，各類實(shí)物設(shè)備應(yīng)在滿足上海地鐵最新供貨標(biāo)準(zhǔn)要求前提下，充分考慮培訓(xùn)要求，設(shè)計(jì)能滿足各種故障模擬設(shè)置、方式切換的措施，設(shè)置為黑盒方式，學(xué)員在排查時(shí)無法看到。變電實(shí)訓(xùn)設(shè)備按軌道交通供電變電所實(shí)際情況分區(qū)布置，組成一個(gè)具備實(shí)際場景和操作功能的實(shí)訓(xùn)變電站，從而使學(xué)員盡可能快地建立起城市軌道交通供電系統(tǒng)的整體概念。圖2為變電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室。

3.1.3 多媒體教學(xué)仿真系統(tǒng)

為保證良好的實(shí)訓(xùn)效果，在上述的實(shí)訓(xùn)室內(nèi)還分別配置多媒體牽引供電教學(xué)仿真系統(tǒng)，采用一體化工業(yè)觸摸屏，該系統(tǒng)采用動畫的形式，可實(shí)現(xiàn)牽引供電設(shè)備工作原理、開關(guān)設(shè)備內(nèi)部構(gòu)造、變電所配套圖紙檢索、設(shè)備說明書、維修手冊等內(nèi)容的講解，以及個(gè)人知識考核測試等功能。多媒體牽引供電實(shí)訓(xùn)軟件也可組網(wǎng)安裝于網(wǎng)絡(luò)多媒體教室中供教師統(tǒng)一授課及學(xué)員考核評估。圖3為多媒體教學(xué)仿真系統(tǒng)。

3.2 系統(tǒng)功能

供電仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)面向城市軌道交通應(yīng)用領(lǐng)域，應(yīng)用于城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)行業(yè)深度技術(shù)培訓(xùn)與考核評估。系統(tǒng)采用動畫、語音、教學(xué)視頻、虛擬仿真等多媒體技術(shù)，通過電腦軟件對使用人員進(jìn)行牽引供電和電力配電系統(tǒng)供電方式、設(shè)備構(gòu)造等知識講解以及牽引供電故障模擬、設(shè)備仿真操作等方面的培訓(xùn)。

供電仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)總體功能包括原理教學(xué)、仿真模擬和考核評估3個(gè)部分。

3.2.1 原理教學(xué)

系統(tǒng)通過動畫與語音結(jié)合的形式，將城軌牽引供電系統(tǒng)知識，運(yùn)用生動、形象的方法講解給學(xué)員，從而克服以往理論教學(xué)枯燥、乏味、效果較差等一系列缺陷。

3.2.2 仿真模擬

培訓(xùn)的操作主要針對全線35 kV和1500 V可遙控的開關(guān)和刀閘的操作，通過計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)仿真，使學(xué)員可以在電腦上模擬操作，學(xué)習(xí)現(xiàn)場正常倒閘、故障處理等工作流程，操作界面與現(xiàn)有現(xiàn)場應(yīng)用軟件保持一致。

3.2.3 考核評估

教員監(jiān)控管理系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)組織訓(xùn)練與成績考核，并對訓(xùn)練和考核過程進(jìn)行監(jiān)控。教師以任務(wù)形式編制教學(xué)、訓(xùn)練及考核任務(wù)。學(xué)員所有操作會被詳細(xì)的記錄下來，可以實(shí)現(xiàn)情景化的教學(xué)、演練、考核。教師可以向不同的學(xué)員發(fā)送不同的任務(wù)，也可進(jìn)行統(tǒng)一任務(wù)訓(xùn)練。教員控制計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與各功能模塊相連。教員能夠通過教員控制臺完成對系統(tǒng)的維護(hù)、數(shù)據(jù)管理、用戶管理、故障實(shí)時(shí)設(shè)置或預(yù)設(shè)、故障管理、成績評判、成績管理、編制考核任務(wù)、通知學(xué)員考試、實(shí)時(shí)監(jiān)控等功能。

該模塊可驗(yàn)證考核學(xué)員對牽引供電知識的掌握情況。包括練習(xí)模式和考試模式，兩種模式下都能以人員、技術(shù)等級、知識面進(jìn)行分類，針對學(xué)員的不同技術(shù)等級進(jìn)行練習(xí)和考試，最后匯總顯示考試結(jié)果，有助于了解及分析學(xué)員的學(xué)習(xí)效果。

4 結(jié)語

針對目前城軌變電檢修高技能人才的培訓(xùn)和考核需求，上海申通地鐵集團(tuán)有限公司軌道交通培訓(xùn)中心進(jìn)行了城市軌道交通供電仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的開發(fā)。該系統(tǒng)參照上海實(shí)際線路供電設(shè)備的配置情況，從原理設(shè)計(jì)、硬件布置、模擬仿真等環(huán)節(jié)中充分考慮仿真系統(tǒng)的真實(shí)性、可操作性、使用廣泛性等基本原則，滿足了城軌變電檢修工各技能等級的培訓(xùn)、考核功能的需要，為軌道交通人才培訓(xùn)提供堅(jiān)實(shí)的硬件保障。

參考文獻(xiàn)

[1] 上海申通地鐵集團(tuán)有限公司軌道交通培訓(xùn)中心.城市軌道交通概論[M].北京：中國鐵道出版社，2012.

[2] 鐵道部電氣化工程局電氣化勘測設(shè)計(jì)院.牽引供電系統(tǒng)[M].北京：中國鐵道出版社，1988.

[3] 上海申通地鐵集團(tuán)有限公司軌道交通培訓(xùn)中心.城市軌道交通接觸網(wǎng)技術(shù)[M].北京：中國鐵道出版社，2011.

[4] 上海申通地鐵集團(tuán)有限公司軌道交通培訓(xùn)中心.城市軌道交通變配電技術(shù)[M].北京：中國鐵道出版社，2012.

[5] 上海軌道交通培訓(xùn)中心.上崗證培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)化文件—供電檢修工[S].2015.