“卓越计划”下的城轨车辆电气课程教学改革探讨
中图分类号：G710 文献标识码：A
城市轨道交通车辆电气是城市轨道交通车辆工程专业的特色课，其任务是让学生掌握城市轨道车辆上的主要电气设备如牵引系统、辅助供电系统、电子电气控制、照明、车门等的结构、工作原理以及维护、维修相关知识与技能，培养学生在城市轨道交通电气领域解决问题的思维方式，为今后从事相关工作和科学研究奠定基础。
一、课程的特点及存在的问题
从课程体系来看，车辆电气属于城市轨道交通车辆工程专业里“电类”方向，有别于“机械类”方向。其先修课程包括电工学（电工技术与电子技术）、电力电子技术、电机及拖动、城市轨道交通车辆电力牵引与控制等，其后续课程有城市轨道交通车辆电气课程设计、生产实习、岗位实习、毕业设计等，因此，车辆电气在课程体系中具有承前启后的作用，对后续课程有重要的影响。
传统的车辆电气课程讲授过程主要集中在牵引系统、辅助供电系统等车辆电气系统的电路拓扑结构、工作原理等方面，理论性强，缺少与工程实践的联系。而我国目前城市轨道交通的快速增长需要大量的车辆检修、维修类的城市轨道交通工程人才，因此加强课程的实践性迫在眉睫。另外，上海工程技术大学的城市轨道交通车辆工程专业是教育部第一批卓越计划实施高校试点专业，而卓越计划的核心就是培养学生的工程实践能力和创新能力，所以车辆电气课程必须责无旁贷地深入、强化与工程实践的联系。
二、制定与修改大纲
城市轨道交通车辆工程专业定位为以车辆的设计、制造、运行维护及故障诊断等工程技术为主线，着力培养学生的工程意识、工程素质和工程实践能力，强化创新精神。车辆电气课程大纲的制定要围绕这一主题展开，在对车辆电气设备的结构、工作原理进行深入分析的基础上，根据车辆运营过程中所出现电气方面的故障进行分类、归纳，初步掌握快速定位故障、排除故障的能力，逐步提高学生的实践能力和创新能力。具体来说，大纲中明确要求对车辆牵引系统、辅助供电系统、控制回路及避雷器、高速回路断路器等的维修检修方法与技能以及其故障现象、故障特征等进行重点讲授，并就典型故障进行案例分析。这些内容与现场联系密切，在学时分配中占有一半以上的份额，这为学生毕业后顺利适应岗位需求打下坚实基础。
三、进行教材建设
目前国内外针对城市轨道交通行业进行人才培养的正规高等院校还比较缺少，尽管近年来一些高校陆续开设了相关专业和课程，但就课程设置、教材内容等方面还有很多问题需要完善和探讨。据调查，车辆电气设备故障是地铁车辆故障中比例最大的部分，如何快速定位故障，排除故障，保证运行安全、可靠显得尤为重要。鉴于此，上海工程技术大学城市轨道交通学院车辆系结合实际需要，编辑出版了《城市轨道交通车辆电气设备》教材。教材以当前国内地铁列车主流车型庞巴迪、西门子、阿尔斯通为主体，对车辆电气设备的结构、工作原理、常见故障及车辆新技术等进行了深入解析，符合“卓越计划”的培养目标。表1是教材内容与课时分配。
表1 城市轨道交通车辆电气设备教学内容与学时安排
课程章目
具体内容
建议学时
城市轨道交通车辆电气概述
车辆电气基本概念
2
城市轨道交通车辆电器
受电弓、高速断路器、交流/直流接触器等车辆高低压电器的结构、工作原理、维修相关知识与技能
6
（讲课学时：4）
（维修技能与方法：学时：2）
牵引电机及牵引变流器
牵引电机的结构、工作原理与控制方法;牵引变流器内部组成模块与主要保护功能的工作原理;二者基本检修、故障分析方法和手段
6
（讲课学时：2）
（检修方法学时：2）
（故障分析方法学时：2）
车辆辅助供电系统
辅助逆变器内部结构与基本工作原理、监控与保护电路、故障分析、维修方法
6
（讲课学时：2）
（维修技能与方法学时：2）
（故障分析学时：2）
综合线路图
城市轨道交通主电路、控制回路、辅助回路等的线路图
4
（结合现场图纸进行讲解）
电气故障案例
牵引系统、辅助系统、CCU及车门等常见故障案例分析
6
（结合现场典型故障来进行）
从表1的教材内容及学时分配中可以看出，维修检修方面的技能学习及故障分析、故障定位两部分内容在教学过程中占有约三分之二的教学时间。教师在相应内容讲授过程中，要充分结合现场故障案例来进行，例如在对车门故障讲解过程中，以“列车运行中客室车门系统错误打开”故障为例，结合门控电路进行故障定位。下图给出的是与之对应的各级名称及具体分析。
代号
含义
代号
含义
P1
运行途中门开启
X3
轴断裂
P2
控制器未阻止门在运行途中打开
X4
无电压
P3
驱动马达无法驱动轴单元
X5
紧急事件指令失效
P4
驱动马达不接受控制器命令
X6
紧急限止开关失效
P5
开门未被紧急事件单元检测到
X7
关门锁定指令失效
P6
紧急手柄开启未被检测到
X8
开关单元弹簧失效
P7
门扇打开未被检测到
X9
开关控制阀卡死
X1
齿带破损或被撕裂
X10
人为拉动紧急手柄
X2
驱动马达不工作
图1 地铁车门某故障发生时的分析
综上所述，卓越计划的实施是一个综合过程，需要在教学各环节中充分践行其主旨，挑战其中的各种变革，真正实现“卓越工程师”的培养目标。就城市轨道交通车辆电气设备这门课程而言，其中还有很多问题需要去提高、完善，只有不断地加强理论与实践的结合才能逐步提高学生的培养质量，达到培养目标。
（通讯作者：李小波，1974―，女，山东烟台人。上海工程技术大学城市轨道交通学院，副教授，工学博士，研究方向为轨道交通车辆电力牵引、地铁列车电气设备故障检测和诊断等。）
