【关键词】数控机床；故障诊断；教学方法
我国在故障诊断技术方面起步较晚,1979年才初步接触设备诊断技术，近年来得到迅速发展。目前国内对装备的故障诊断技术,尤其是板级故障诊断技术的研究有了较大的进展。经过二十多年的研究与发展,我国的故障诊断技术己广泛应用于军工、化工、工业制造等领域,如数控机床、汽车行业及发电厂等。
一、数控机床故障诊断与维修行业人才结构
1.蓝领层
数控操作工：精通机械加工和数控加工工艺知识，熟练掌握数控机床的操作和手工编程，了解自动编程和数控机床的简单维护维修。其岗位适合中职学校组织培养。此类人员市场需求量大，适合作为车间的数控机床操作技工。但由于其知识较单一，其工资待遇不会太高。
2.灰领层
（1)数控编程员：掌握数控加工工艺知识和数控机床的操作，掌握复杂模具的设计和制造专业知识，熟练掌握三维CAD／CAM软件，熟练掌握数控手工和自动编程技术。其岗位适合高职、本科学校组织培养，适合作为工厂设计处和工艺处的数控编程员。此类人员需求量大，尤其在模具行业非常受欢迎，待遇也较高。
（2)数控机床维护、维修人员：掌握数控机床的机械结构和机电联调，掌握数控机床的操作与编程，熟悉各种数控系统的特点、软硬件结构、PLC和参数设置，精通数控机床的机械和电气的调试和维修。其岗位适合高职学校组织培养，适合作为工厂设备处工程技术人员。目前非常缺乏，其待遇也较高。
3.金领层
数控通才：具备并精通数控操作技工、数控编程员和数控维护、维修人员所需掌握的综合知识，并积累了大量实践经验，知识面很广。能自行完成数控系统的选型、数控机床电气系统的设计、安装、调试和维修，能独立完成机床的数控化改造，是企业(特别是民营企业)的抢手人才，其待遇很高。其岗位适合本科、高职学校组织培养。
对于这三类人才主要有两个来源：一是大学及职校机电一体化或数控技术应用等专业的毕业生，他们具有不同程度的理论知识和较强的动手能力，最大的缺陷就是学校难以提供的工艺经验；另一个来源就是从企业现有员工中挑选人员参加不同层次的数控技术中、短期培训。这些人员一般具有企业所需的工艺背景及比较丰富的实践经验，但是他们知识面较窄，特别是对计算机应用技术和计算机数控系统不太了解。[3]
因此，数控机床故障诊断与维修的教学应围绕怎样使学生具备丰富的实践经验进行。
二、当前数控机床故障诊断与维修的教学现状
(一)学校师资力量严重不足
数控技术在近几年的广泛应用，引起了数控人才的大量需求，同时造成数控师资、特别是同时具备相当的理论知识和丰富的实践经验的数控师资队伍严重不足。[2]
有些学校从社会上引进了一些具有丰富实践经验的工程技术人员，用来充实教师队伍。但是，由于有关规定的限制，这些人被排除在外。因此一些学校只有聘用丰富实践经验的工程师作为学校的兼职老师，按劳付酬。[5]
(二)实训设备种类多，且与教材不配套
由于数控机床有多种系列，如法那科系列、西门子系列、三菱、华中系列、广州数控系列等，其控制系统及故障表现形式多种多样。当前数控机床故障诊断与维修的相关高职、高专类教材中讲解的数控机床故障诊断与维修的典型案例主要针对市场上的一些主流数控机床，使得理论教学与实训教学并不是十分的配套，一定程度上影响了本专业的教学质量。
三、如何开展数控机床故障诊断与维修专业课程教学
(一)师资队伍的建设
1.学校从机电一体化及数控技术相关的专业中录用本科生或硕士生，他们具有扎实的基础理论知识。可是他们缺乏实践经验，为此学校可将青年教师有计划地送到企业去挂职锻炼，将实战培训的重点放在工艺知识、故障诊断和故障排除等方面。
2.学校从数控设备多的企业招聘有丰富的现场经验、组织能力强的故障诊断技术人员，这样的人才在数控技术实训中能很快把握实训要点。
(二) 数控机床故障诊断与维修实训中心的建设
数控机床故障诊断与维修实训中心应从基础理论教育到实验、实践环节建立一套完整的实验、实习体制。为满足教学需要一般应建立以下几种实验室。
1.数控原理实验室
包括数控原理、数控机床电气控制、主轴系统、伺服系统、机床检测与调试技术等基础实验。
2.与教材配套的数控机床故障诊断与维修综合实验室
本实验室应可以完成数控系统的功能、结构、安装、参数设置以及调试等多项实验，其应用范围包括：
（1)教师讲授数控原理、调试维修以及参数设置的平台；
（2)学生验证教学内容和基本原理的对象；
（3)学生调试、参数设置、故障诊断、维修等实训实习项目的配套设备。
(三)改革教学方法
关键词:数控机床 电气设备 维修 故障
中图分类号:TM6 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)09(a)-0145-01
所有机床的电气设备在运行过程中会出现多种不同类型的故障。然而引起机床电气设备产生故障的原因,一方面源于机床电器元件在运行过程中的自然老化,另一方面源于机床设备在平常运行过程中的保养与维护工作不到位而致,由此就出现了小故障发展为大事故的现象。除了以上两方面的原因以外,电气维修技术者在处理电气故障时的误判断、误测量及操作方法不正确进而酿成了事故范围扩大的局面,也为其中的一个原因所在。因此,为了确保机床能够正常运行,以压缩因电气修理的停机时间,提高机床的劳动生产率及利用率,就务必对机床电气设备的维护与保养工作引起足够的重视。目前,数控机床电气维修技术由于还未形成一个完善、成熟的理论体系,所以,笔者就自己的工作经验及多年的业务基础对数控机床电气维修技术进行了整理和总结,以供参考。
1 数控机床的维护与保养
具体来讲,数控机床的维护与保养需以各机床型号、种类、实际运用情形为依据,以机床的操作说明书作为参考,有必要规划并制定定级、定期的维护与保养工作制度。
1.1 提高数控系统的维护力度
提高数控系统的维护力度,需从以下几点入手:(1)对存储用电池进行定期替换。为了防止RAM内信息丢失,在替换电池时需在数控系统供电的情况下进行该项工作。(2)就日常维护规章制度及操作规程应严格执行并遵照,尽可能的少开强电柜门及数控柜门。(3)就数控柜的散热通风系统应及时定期的进行清理。定时维护数控系统的输入／输出装置。定时查看并替换直流电动机电刷。每年对数控铣床、数控车床等查看一次。定时查看、替换电动机电刷。
1.2 提高数控机床的生产利用率
以机床电气方面而言,为了提高数控机床的生产利用率,应从以下三个阶段进行:第一阶段,即为组成机床的整套电气控制体系硬件的电子元件在寿命与性能上的“磨合”阶段,由于该阶段为故障率趋向下降的阶段,若能保证在该阶段内不断开动机床,那么该“磨合”就会缩短其工作时间,同时,也能对一年的维修期进行充分的利用。第二阶段,即对效能进行充分发挥的阶段。创造最佳的平时维护与保养条件,对机床进行合理使用,那么机床正常运行的期限最少大于5年。第三阶段,即为系统效能下降阶段,8至10年左右的寿命期限为数控系统的平均使用寿命期限。
1.3 加大操作人员的培训工作以提高其综合素质
加大操作人员的培训工作以提高其综合素质,对操作机床电气系统的技术人员来说尤为重要,原因是:(1)在数控机床电气控制系统中的CNC系统更换、升级较快,若未能跟紧发展的步伐来进行相应专业方面的培训与学习,那么CNC系统的相关新信息、知识就不能及时的掌握和运用。(2)由于数控机床是一种特殊的机电一体化产品,其涉及的知识范围较广,同时普通机床的使用难度远远不及数控机床,所以,很有必要对操作人员的素质提出更高的要求,以适应发展。因此,对数控操作技术人员必须进行相应操作上的培训与学习,同时制定出一套符合实际要求且操作有效的关于数控机床在管理和使用方面的措施与方案。
2 几种常见的数控机床电气故障
2.1 电源故障
整个机床正常工作时的能量来源于电源。就我国而言,由于国家的电力不足、电网质量较低,以及人为等因素会致使电源出现故障,故此,应充分考虑这些因素给机床电气系统正常工作时带来的影响进行电源设计。
2.2 硬件故障
通常情况下,元器件质量等造成硬件故障。通过修复甚至替换这些元器件等才可有效解除硬件故障。
2.3 软件故障
通常情况下,数控机床的PLC逻辑控制程序中所产生的故障即为软件故障,解除此故障的方式为:输入或是改动一些数据甚至于采取修复PLC程序的方式解除此类故障。除此之外,采取程序归零的方式也是一种排除软件故障而行之有效的渠道。在软件故障中也包括零件加工程序故障。
3 数控机床电气维修技术的探究和讨论
3.1 进行数控电气故障的检查工作
数控机床电气故障的检查工作包括:(1)查询故障产生的原因、表象、后果。(2)检查各电控装置是否有报警迹象,机床各部件是否处于正常工作状态。(3)检查局部是否存在保险烧坏的现象等。通过常规电工仪表检测各组直、交流电源电压等,从其中找出可能存在的故障。
3.2 电源故障维修和排除
数控机床电源故障维修和排除的措施:一方面,进行电源重设计和安装。另一方面,维修、替换出现故障的电子元器件。
3.3 工作台定位不准故障的维修
通过分析和研究,以下3点是产生工作台定位错误的可能性原因:(1)编码器联轴节出现磨损现象。(2)测量电路不佳。(3)由于同步齿形带出现磨损现象,致使检测到的工作台转数与实际转数不吻合。以上述原因为依据,检查编码器联轴节与同步齿形带,整体判断由于测量电路不佳而产生故障的可能性极大。
3.4 控制轴运行故障的维修
致使控制轴运行产生故障的原因为:闭环电路检测信号线出现折断的现象。当出现上述故障时,应采取重新接线的措施来消除故障,达到维修故障的目的。
4 结语
数控机床的电气设备是一种结构较复杂、自动化程度较高的先进加工设备,是企业生产的关键及重点设备。只有正确操作、精心维护数控机床的电气设备才能使其发挥高效益,产生高经济,也只有这样才能确保设备的利用率;及时发现和消灭电气设备出现的故障隐患,保证数控机床正常运行。
一、提高数控维修实训教学的基本思路
1.数控维修实训设计的指导思想
数控维修实训教学应该以“必须够用”为指导原则，采用一体化教学模式，将理论课与实训课有机融合在一起，着重于提高数控维修实践操作能力，体现技工院校实践应用性人才培养特色。
2.数控维修实训的总体方案设计
数控设备的型号繁多，数控机床结构和数控系统存在多样性。技工院校学生由于学校起点比较低、基础知识较为薄弱，学习数控维修技术存在不小的困难。想要有效提高数控维修实训教学质量，就要结合技工教育特点，着重于培养提高学生自主学习能力，使学生触类旁通，掌握数控维修基本原理与基本方法。为了达到这个目标，笔者认为数控维修实训教学总体方案可以设计为“三个层面训练”与“六个模块结构”。其中，三个层面训练指的是基本技能训练、专业技能训练和综合技能训练，六个模块结构包括电工操作模块、电气故障诊断与维护模块、钳工操作模块、电力拖动控制模块、卧式床故障诊断与维修模块和数控维修高级工考核鉴定模块。
二、数控维修实训系统平台设计
笔者所在学院作为在江西省名列前茅的技工院校，数控专业是学院拳头专业，现拥有两个专业数控车间，基本能够满足学生实训教学的需要。为了实现上述三个层面训练以及六大模块教学活动的教学目标，学院设计开发出数控维修实训系统平台，平台采用模块化结构设计，每个模块之间留下端口，以便满足不同模块实训操作的需要。这套数控维修实训系统平台具有生产型机床功能，学生通过操作本套数控维修实训系统平台，能够完成数控机床的拆装、数控机床结构与性能分析、数控机床基本技能与专业技能操作训练、数控机床故障诊断与维修等功能。
三、提高数控维修实训教学质量的对策
1.以就业为导向制定实训教学课程标准
技工院校课程教学应该以就业为导向、社会需求为依据制定人才培养方案。理论教学和实训教学都应该围绕培养数控技术专业人员为教学目标，结合国家职业资格标准、行业标准和企业标准的要求制定数控维修实训教学课程标准和实训教学内容，以满足技工院校培养企业生产管理人才的需要。以就业为导向制定的数控维修实训课程标准应该贯彻实现“知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观”的课程功能，使以就业为导向的原则贯彻执行于实训日常教学活动中。
2.建立以培养职业能力为主线的数控维修实训教学课程体系
技工院校面向社会培养生产管理一线技术人才。因此，实训课程教学目标与教学内容不仅要贴近生产管理一线，还要紧跟社会发展。在建立以培养职业能力为主线的教学课程体系中，必须根据技工教育规律对实训课程进行改革，以就业为导向、按工作过程的实际需要进行设计，打破传统将理论基础知识、专业知识与专业实训分隔式教学模式，建立以职业能力为主线的课程体系，将数控维修实训教学分成六大模块，即电工操作模块、电气故障诊断与维护模块、钳工操作模块、电力拖动控制模块、卧式铣床故障诊断与维修模块和数控维修高级工考核鉴定模块，将专业知识分解到各个模块实训教学中，着重于提高学生的职业能力，由简到繁、由浅入深安排模块教学活动。
3.建立校企合作实训教学新模式
在电力能效监控管理系统中，提出了基于小波包的特征提取和BP（back propagation）神经网络相结合的方法，对三相整流电路中故障晶闸管位置进行诊断和识别.根据整流电路原理，对22种故障情况分别进行编码.建立三相整流电路故障模型，采用小波包分解的方法，对直流端输出电压的采样数据进行特征提取，构建特征向量，作为BP神经网络的训练样本，将对应故障的编码作为网络输出，用简化的训练好的神经网络即可以实现整流电路的故障位置识别.仿真结果证明，采用小波包特征提取，作为神经网络训练样本，既可以简化神经网络训练结构，又可以准确实现故障定位识别.研究具有很大的工程实践意义.
关键词：
电力能效测评； 小波包； 特征向量； 神经网络； 整流电路； 故障识别
中图分类号： TM 92文献标志码： A
Abstract：
In the power energy efficiency management system，the feature extraction based on wavelet packet combining with back propagation（BP） neural network was proposed and applied to thyristor fault diagnosis and identification in the threephase rectifier circuit.According to the principles of rectifier circuit，22 kinds of fault were encoded respectively.The fault model of threephase rectifier circuit was set up.Using the wavelet packet decomposition method，feature extraction of the DC output voltage was conducted to construct the feature vectors，which was saved as training samples of BP neural network.The corresponding fault codes were used as the network output.This simplified trained neural network could recognize the fault position of the rectifier circuit.The simulation results showed that the wavelet packet feature extraction，used as the neural network training sample，not only simplified the structure of neural network training，but also located the fault thyristor accurately.It indicated the engineering significance.
Keywords：
electric energy efficiency evaluation； wavelet packet； feature vector； neural network； rectifier circuit； fault identification
三相整流电路广泛应用于电气设备中.晶闸管本身损坏以及触发脉冲一场导致的不导通和误导通都会使该晶闸管所在的整流电路发生故障以至于整流电压畸变.因此，对电力电子电路实现在线实时监测和故障诊断显得很有必要.在对故障诊断快速性和准确性要求越来越高的同时，人们也不断寻找如何对三相全控整流电路中故障晶闸管快速、准确地定位，应用先进的算法实现智能故障诊断也越来越受到重视.
传统的检测方法有电压电流检测法、傅里叶分析法、频谱分析与神经网络相结合、粗糙集与神经网络等.近年来，基于神经网络的故障诊断越来越成为研究的热点.文献[1]将故障波形的采样数据作为神经网络训练样本，将训练好的神经网络用于整流电路的故障诊断.文献[2]将直流母线电压的采样值作为人工神经网络的输入进行故障诊断.直接将采样数据作为神经网络的输入时，采样数据过多会造成训练网络庞大，训练过程缓慢，采样数据过少则样本特征不明显，导致结果偏差.采用BP（back propagation）神经网络算法进行故障识别的理论相对比较成熟，但是在工程实现上面临很大的困难.文献[3]中仅实现了晶闸管故障类别的诊断.
本文提出采用小波包特征提取与BP神经网络故障识别相结合的方法，将22种故障电路的电压波形数据通过小波包分解，提取特征向量作为神经网络输入进行训练，大大简化了神经网络结构.根据该训练好的神经网络，能够准确地利用电路的输出波形进行故障晶闸管的定位，可以在电力能效监控系统中得到应用.
1电力能效监控管理系统
电力能效监控管理系统采用分布式结构，分为现场监控层、通讯管理层和系统管理层，如图1所示.该系统主要实现信号采集、信号传输、信号处理.通过对系统设备信号的实时采集，实现电气系统中的设备状态监控和故障监测，提高了电气系统的安全可靠度；通过对能效监控管理系统的实时数据和历史数据进行多维度的处理和分析，为制定合理的综合能耗管理方案提供数据依据.
在电力能效监控管理系统中已经实现了对各用电设备的监控和管理.在电气系统中，整流电路在线监控和故障快速诊断也很有必要.图2为整流电路监测系统结构.整流电路监测流程为：电压信号经过电压传感器送进信号调理电路，经A/D转换，由DSP系统对采集到的信号进行参数处理和传输，通过现代化的高速通信网络传输到上位机，将数据作为训练好的神经网络样本，进行故障诊断识别.
2小波包分析
小波分析由于其对信号的时频分析特性，已经被广泛应用.在工程应用领域，特别是信号处理、图像处理、语音分析等领域，小波变换被认为是信号分析工具和方法上的重大突破[4].小波包分解为信号提供了一种非常精细的分析方法，它将频带进行多层次划分，对小波分解没有细分的高频进一步分解，并能够根据被分析信号的特征，自适应地选择相应频带，使之与信号频谱相匹配.小波包变换将信号分解至独立的频带中，这些频带的信号能量对状态监测非常有用.
图3为小波包分解树结构.小波分析是将信号s分解成低频a1和高频d1两部分.在分解中，低频a1中失去的信息由高频d1捕获.在下一层分解中，又将a1分解成低频aa2和高频da2两部分，低频aa2中失去的信息由高频da2捕获.以此类推，可以进行更深层次的分解.对小波包分解系数重构，提取各个频带范围的信号特征.小波包分解时，有
4三相整流电路故障识别
电路中某处晶闸管发生故障后，输出波形为非平稳信号.由于输出各个故障波形的各个频率成分的能量不同，提出了基于“能量故障”的故障诊断识别模式[6-8].故障识别过程如图5所示.直接提取各个故障波形中各个频率成分能量的变化作为神经网络的输入，在能够表征各个故障特征的同时，使得输入数据大大减少.由于单个晶闸管故障的6种波形相同，但相位
不同，因此在A相电压上升过零点时开始采样，采样间隔0.000 1 s.经过1个周期（0.02 s）得到200个数据样本.
4.1小波分解
对200个数据样本进行三层小波包分解，分别提取第三层从低频到高频8个频率成份的信号特征.图6为VT1开路时的故障波形和小波包分解树结构，其中：（0，0）代表原始信号s，即数据样本；（1，0）为小波包分解的第一层低频系数；（1，1）为小波包分解的第一层高频系数；（3，0）为第三层第0个结点的低频系数；（3，1）为第三层第0个结点的高频系数.其他以此类推.
4.2小波重构
对小波包分解系数进行重构，提取各频带范围的信号.用S（13m）表示各结点的重构系数（m=0，1，…，7）.则总信号可表示为S1=S（130）+S（131）+S（132）+S（133）+S（134）+S（135）+S（136）+S（137）.晶闸管VT1开路时输出电压的各结点重构系数如图7所示.
4.3构造特征向量
由于晶闸管故障时输出波形的各频带的能量
有一定的变化，因此，以能量为元素可以构造一个根据以上步骤，每种故障时的输出波形可构造一个特征向量.以单个晶闸管故障为例，6种故障状态可产生6组特征向量，如表2所示，其中：s0表示正常状态下的特征向量；si表示VTi故障时的特征向量（i=1，2，3，4，5，6）.
4.4建立BP神经网络
根据已总结的故障模式种类，将各状态下经小
波包分解的特征向量作为输入，将对应编码构建一个矩阵作为输出，设置一个三层的BP神经网络[9]，其参数设置如表3所示.神经网络训练迭代过程如图8所示.
4.5故障模式识别与方案验证
训练完成后，提取单个晶闸管故障波形数据和加入随机噪声.经小波包分解进行特征提取，将特征向量作为训练好的神经网络的输入再进行检验.未加噪声的训练结果如表4所示，平均诊断误差为0.000 5.表5为加随机噪声后的训练结果，平均诊断误差为0.055 2.
5结论
本文提出了应用于电力能效监控管理系统的对整流电路进行故障诊断和识别的方法.先建立模型，采集故障波形数据，进行特征提取等处理，以此作为输入样本，建立一个训练好的神经网络.再通过对故障监控数据的采样、特征提取，作为神经网络的输入，即可判断出三相整流电路中晶闸管故障的准确位置.采样数据经小波包分析处理后作为输入样本，简化了神经网络的结构.本文以波形数据最相近的单管故障为例进行研究，仿真结果验证了该方法的实用性.
参考文献：
[1]郑连清，王腾，邹涛.基于神经网络的三相全控桥整流电路故障诊断[J].重庆大学学报，2004，27（9）：72-75.
[2]王孟莲，龙飞.基于人工神经网络的整流电路故障诊断[J].武汉理工大学学报：交通科学与工程版，2013，37（3）：578-580.
[3]田质广，赵刚.基于小波包与Elman神经网络的整流电路故障诊断[J].系统仿真学报，2009（10）：2981-2984.
[4]胡昌华.基于MATLAB的系统分析与设计―4―小波分析[M].西安：西安电子科技大学出版社，1999.
[5]王兆安，刘进军.电力电子技术[M].5版.北京：机械工业出版社，2009.
[6]钱苏翔，杜琦，顾小军，等.基于小波包特征能量提取的变压器绕组变形故障诊断[J].机械设计与制造，2012（9）：135-137.
[7]陈少东，李宏.晶闸管整流装置的几种故障处理方法浅析[J].电子测试，2013（3/4）：34-37.
关键词：神经网络；程控交换机；故障诊断
中图分类号：TN915.08文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)25-6184-03
Research on the Fault Diagnosis Method Based Neural Network for Program-controlled Switches
ZHOU Ming-yi1, CHENG Wen-qing 2, ZHAO Jian-li2
(1. Beijing Power Supply Company, Beijing 100000, China; 2. North China Electric Power University, Baoding 071003, China)
Abstract: Program-controlled switches have much features with program control, software and hardware modules, a special chip highly integrated, each part closely related. so often somewhere small fault can lead to chain reaction, Even to the extent that the entire equipment paralysis, affect the normal communication quality, extremely produce serious consequences. This article analysis the program-controlled switches composition structure and hardware fault, obtained the relevant data of the PABX fault analysis, and used neural network method to design a program controlled switch fault diagnosis system. The simulation test shows that the method can quickly and accurately locate the faults. The system has a certain theoretical guiding significance to raise fault management level for the program-controlled exchange equipment.
Key words: Neural network; PBX; fault diagnosis
程控交换机在话路网、控制方式、程序软件以及接入业务等方面一直处于突飞猛进的发展过程中。例如，程控交换机最初只能接受普通模拟电话业务，但随着软、硬件模块化的发展，现在程控交换设备可以进行各类N-ISDN（窄带综合业务数字网）设备的接入，可以综合处理各类终端的数据、传真、图像等多媒体业务。程控交换机服务功能的不断增加使得它在现在通信中发挥着举足轻重的作用，人们对它工作的可靠性也提出了更高的要求[1-2]。目前使用的程控交换机虽然多数可以通过维护终端查看设备的告警性能，但由于设备告警系统的复杂性，必须由经验丰富的专业人员才能进行处理。本文设计了一个程控交换机故障诊断系统，将分析判断的工作交给故障诊断系统进行，只需将程控交换机的告警参数接入到系统，经过训练的神经网络可以自动分析得出故障原因，实现快速准确的故障定位功能。
1 程控交换机的基本结构
程控交换机的基本结构包括电路模块、交换网络模块、管理通信模块[3-4]。具体介绍如下：
1.1 电路模块
1.1.1 用户电路
数字交换网络交换的是数字语音信号，而用户线上传输的一般是模拟信号以及-48V直流电压和铃流等带外信号，所以用户线信号进入数字交换网络前必须进行处理（如滤波、变换等）。这项工作是由用户电路（SLC）完成的。用户电路是用户线和交换网路或其他电路（如扫描电路）之间必不可少的接口。程控交换机的用户电路具有七种功能，即馈电、过压保护、振铃、监视、单路编译码器、混合电路和测试。这七种功能通常又简称为BORSCHT功能。模拟交换机的用户电路出没有编译码器外，其余六种功能完全一样。用户电路一般用集成电路实现。
1.1.2 中继电路
中继器是中继线与交换网络以及控制系统间的接口电路，它传输的信号不仅包括语音信号还包括各种局间信号。中继器一般由保护电路、信号互换电路、用户线信号电路和隔离电路等组成。其中信号互换电路用来指定中继线工作方向（出中继或入中继）和指定信号形式。用户线信号电路则用来在出入中继期间用户电路断开时，代替用户电路向话机馈电、铃流的接通和断开、传输信号等功能。隔离电路的功能则用来分离开中继器是中继线和交换网络以及控制系统间的接口电路。
1.2 交换网络模块（SM）
程控交换机最基本的功能就是在各条用户线之间、用户线和中继线之间或中继线与中继线之间建立起语音信号临时通道。
交换模块（SM）由主控单元与接口单元组成，主控单元通过接口单元配上不同的接口电路就可以构成不同的交换模块，提供不同的业务功能。
交换模块（SM）的主控单元主要有主处理机（MPU）、模块内通信控制点（NOD）、模块通信板（MC2）、光纤接口（OPT）、模块内交换网板（NET）、数据存储板（MEM）、音信号板（SIG）和信令处理板（MFC、 LAP）等构成，各电路均按双备分方式配置。
1.3 管理通信模块（AM/CM）
管理通信模块（AM/CM）由中央处理模块（CPM）、中央交换网（CNET）、通信控制模块（CCM）、同步定时系统（STM）、业务线路接口模块（LIM）和后管理模块（BAM）几部分组成。
1.3.1 中央处理模块（CPM）
CPM包括主处理板（AMP）、中心数据板（CDP）、总线控制板（BCP）、内置服务处理板（ISP），完成系统全局数据的存储和处理，并负责对AM/CM中的单板管理。CPM到CCM有HDLC链路，再通过CCM到各模块的HDLC链路来控制各模块的工作。其中AMP板完成对中心模块的数据管理、设备管理、维护、告警、流量统计及负载控制等功能。
1.3.2 中央交换网（CNET）
CNET是一个大型交换网，包括交换网通信控制板（NCC）、总线驱动板（BDR）、总线交换网板（CNU）、边缘交换网板（SNU）。
CNET为三级结构，由中心交换网板CNU和边缘交换网板SNU组成，其中CNU板为中间级，SNU板为输入输出级。NCC完成交换网络的时隙分配、接续控制，控制本模块单板与其它模块的通信。BDR板的主要功能是进行总线驱动，增强NCC总线驱动能力，以实现网控功能。
1.3.3 通信控制模块（CCM）
CCM是模块间通信的核心，包括帧交换网板（FSN）、总线控制板（BAC）。
BAC是通信控制模块的总线管理控制板，负责完成对通信控制模块帧交换网的通道配置、总线仲裁，对通信控制模块中各单板的工作状态进行监控，完成CCM与外界的通信，同时BAC板具有帧交换的功能，参与整个通信控制模块的帧交换工作。
FSN是通信控制模块的帧交换板，用于实现多个HDLC通道的HDLC信令链路交换。它接收来自各接收通道的信息包，根据其中的目的地址发送到相应的通道，通过交换总线实现板内、板间接收单元到任意发送单元的交换。同时，FSN与其它模块单板相连，实现各模块之间的信令交换。
1.3.4 同步定时系统（STM）
STM从上级交换设备提供的时钟基准中提取恢复时钟信号，输入交换机可用时钟，并将时钟信号输出到其它各个模块。它和AMP板通过串口线直接连接，接受AMP的控制。
1.3.5 业务线路接口模块（LIM）
LIM包括各类业务接口板（OBC、E16、STU等）和高速信号接口板（QSI），主要完成业务数据与信令数据的复核和分解，提供传输线路驱动接口，使中心模块与其它网络设备相连。
QSI板是LIM的核心板，是LIM同中心模块其他设备相连的枢纽。在发送方向，它将从本模块中各业务接口板接收下来的数据进行码速变换，传送给中心交换网络CNET；同时将信令数据传送到通信控制模块CCM。在接收方向，将中心交换网送来的高速信号数据进行分发，送给本模块的业务接口板；同时也将通信控制模块CCM送来的信令数据进行分发，送给本模块各业务接口板。
1.3.6 后台管理模块（BAM）
BAM以LAN的形式将维护台、特服台、计费台、服务器等组成后台终端系统，由一台装有专用软件的计算机终端构成，通过HDLC链路与AM/CM通信。
2 人工神经网络方法
神经网络的全称是人工神经网络(artificial neural network，ANN)，是在现代神经生物学研究成果的基础上发展起来的一种模拟人脑信息处理机制的网络系统，它不但具有处理数值数据的一般计算能力，而且还具有处理知识的思维、学习和记忆能力。
2.1 BP网络
BP神经网络又称为误差反向传播（Back Propagation）神经网络，它是一种多层的前向神经网络。在人工神经网络的实际应用中，BP网络广泛应用于函数逼近、模式识别/分类、数据压缩等，80%~90%的人工神经网络模型是采用BP网络或他的变化形式，它也是前馈网络的核心部分，体现了人工神经网络最精华的部分[5]。
2.1.1 BP神经元模型
如图1所示给出了一个具有R个输入的基本的BP神经元模型结构。图中每一个输入被赋予一定的权值，与偏差求和后形成神经元传递函数的输入。
BP网络属于多层网络，其神经元常用的传递函数包括log-sigmoid型函数、logsig、tan-sigmoid函数tansig，以及线性函数pureline。在隐层中常常采用sigmoid函数进行中间结果的传递，而在最后输出层用线性传递函数进行值域扩展。
2.1.2 BP算法
BP网络的学习是有指导学习，训练过程需要提供输入向量p和期望响应t，训练过程中网络的权值和偏差根据网络误差性能进行调整，最终实现期望的功能。前向型神经网络采用均方误差作为默认的网络性能函数，网络学习的过程就是使均方误差最小化的过程。
BP算法的迭代公式可以表示为： (1)
其中xk代表当前的权值和偏差，xk+1代表迭代产生的下一次的权值和偏差，gk为前误差函数的梯度，ak代表学习速率。
3 基于神经网络的程控交换机故障诊断
程控交换机是由相互关联的一系列单板相互配合完成一定功能的通信设备，当某单板故障告警时会导致其它单板无法完成预定功能而告警，接着又会导致另一些相关单板的告警。通过理论分析相关单板的关联关系，整理出完备的设备告警关联关系数据，设计BP网络模型并对其进行训练，可实现对故障的迅速准确定位。
基于神经网络的程控交换机故障诊断的方法步骤如下：
1) 通过分析，抽取反映程控交换机的故障参数，如（x1,x2,…xn）作为网络的输入模式。
2) 对被检测对象的状态类别进行编码。
3) 进行网络设计，确定网络层数和各层神经元数。
4) 用各种状态样本组成训练样本，输入网络，对网络进行训练，确定各个单元的连接权值。
5) 用训练好的网络对待检测对象进行状态识别，即把待检对象的特征参数作为网络输入，根据网络输出确定待检对象的状态。
通过对通信管理模块和交换模块的分析，可分别得到程控交换机构成单板间的关联关系，如图2和图3所示。另外，电源板（PWX）和时钟板（STM），任意一类告警都会导致整个设备的工作异常，为最高级且独立的告警，应用神经网络时未予考虑。
BP神经网络的层数设计为两层，其中隐层有14个神经元，传递函数为logsig型函数; 输出层有9个神经元，传递函数为pureline线型函数。神经网络模型如图4所示。
从模型中可以看出，系统的输入、输出均为9维向量，输入的每一位代表9个不同的程控交换机单板，输出的9位中，1代表故障单板，0代表无故障。
由于该系统所处理的数据量不大，所以模型没有设计作为数据缓冲的输入层。训练精度设定为1e-5时，经过98次迭代就可以达到要求精度，仿真结果如图5所示。
该系统神经元数目不多，需要确定的权值、偏差数目也相对较少，所以选用对于小型神经网络收敛速度快、精度高的trainlm函数作为训练函数。通过大量的测试数据验证，诊断结果快速准确，满足系统设计的各项要求。
系统在验证测试过程中，训练精度分别设定为1e-5、1e-4、1e-3时，各需要经过98、47、12步迭代才能达到要求精度，可见随着精度的提高训练时间会加大，即迭代次数也会增加。检测结果的数据表明训练精度越高，得到的结果误差越小，系统可靠性也越高，反之，训练精度越低，得到的结果误差越大，系统可靠性也越低。
4 结束语
通过对程控交换机基本结构及其组成的分析，分别得到程控交换机通信管理模块和交换模块相关单板间硬件故障时的关联关系，并应用神经网络的方法设计了一个程控交换机故障诊断系统。经仿真测试验证该方法能迅速准确地对故障进行定位，对提高程控交换设备的故障管理水平具有一定的理论指导意义。
参考文献：
[1] 陈宜勋. 程控交换机在使用中的故障分析与处理[J]. 煤炭技术，2004,23(4):29-30.
[2] 阮琳. 对程控交换机呼叫前转业务失败故障的分析与处理[J]. 电信科学，2004,20(5):73-74.
[3] 马志强. 程控数字交换技术[M]. 西安：空军工程大学，2002.
关键词 虚实融合 汽车维修 实训教学
中图分类号：G424 文献标识码：A
Application of Actual Situation Fusion Technology
in Automotive Repair Teaching
YANG Lianfu
（Dalian Vocational & Technical College， Dalian， Liaoning 116035）
Abstract With auto repair practice teaching or training development， how to reasonable use equipment， instruments， improve teaching efficiency and effectiveness become a problem faced by professional educators. In order to reduce the loss of training equipment， improve the quality of teaching or training， the actual situation fusion technology has become a research direction. "Actual situation fusion" technology is the organic combination of "virtual simulation" and "physical education"， and provides a good reference for teaching and training. How to develop and utilize the actual situation fusion technology is the focus of the content.
Key words actual situation fusion； automotive repair； practice teaching
随着职业教育技术的发展，特别是汽车维修技术教育教学的不断革新，传统的汽车维修技术方面在教学、培训等方面凸显出诸多问题：例如设备数量的不足问题、学生数量多而教师人数少的问题、实训耗材的耗费成本日益增多的问题。
所以在教学或培训过程中，采用“虚实融合”技术成为了逐渐易于接受的一种方式。“虚实融合环境”即是将“虚拟仿真”和“实物教学”有机结合，形成既有“虚拟”又有“实际操作”的真实教学环境。“虚实融合”即克服了“虚拟教学”无“真实感”缺点，又解决了“实际操作”出现的规模与质量之间矛盾等诸多问题，如何有效解决这个问题，已经成为职业教育和职业培训的重要课题，特别是在汽车维修的教学中越发重要。
1 当前汽车维修教学中软硬件的使用状况
目前，汽车维修以及发动机仿真教学软件的开发和使用已经很成熟了，特别是发动机运行台架实物教学也是普遍使用，但是软件与硬件的使用还是独立的，没有有机结合，使得在教学和培训过程中产生很多不足。其实，虚实融合技术在职业教育发展发达的国家如德国等发展较为成熟，应用很广。目前，国内在“虚实融合”教学方面的研究虽然众多，但是研究成果及应用极为有限，主要存在以下几个问题：（1）虚实的结合不够，没有更好地形成有机整体，还是那种独立或者相对独立的个体，只是在应用的空间上在转换；（2）虚拟与真实之间的数据通讯存在断层，导致部分“虚拟”技术本身采用的虚假的数据，而不是实时数据；（3）由于存在各种缺陷，所以没有形成有效的应用规模。
2 虚实融合技术规划与实施
随着汽车技术的不断发展，要进行有效的学习或培训，就要建立课堂与企业实际工作相融合的训练模式，开发虚实融合的技术和系统。它是一套由嵌入式软件、多媒体仿真教学软件、远程控制模块、转发器、接收器、通讯接口、汽车发动机总成实训台共同构成，用于汽车故障诊断与维修作业的汽车虚实融合的实训系统。
系统的开发基于虚实融合工作环境下发动机教学，包括硬件系统和软件系统的开发。硬件系统包括大众AJR电控发动机1台，1台电脑、投影仪、网络等设施，形成可以实施教学的发动机教学实验台，即“虚实融合”的“实”。
软件系统开发是本课题的研究重点，即“虚实融合”的“虚”。就是以AJR发动机实物为基础，进行虚拟仿真，实现“虚”和“实”的高度融合：实时采集发动机动态数据，在PC机上进行故障检测与排除的模拟；远程控制加速、减速控制以及设置故障等，避免了人为在实验台上设置故障而出现的各种弊端；在PC机上进行结构方面的仿真学习等等；解决了学生人数众多围堵在一台设备上的尴尬。
所以要开发以下的软件或模块与硬件系统相匹配使用。（1）设计开发“车载电控单元通讯接口”，与车辆匹配，并能与电脑进行接口，通过无线技术等进行通讯，实现动态的数据采集。（2）开发“车辆故障远程控制模块”，用于进行远程控制故障设置，实现故障设置的私密性和便捷性。（3）通过TCP和计算机串行指令，采集数据，计算电压的数值，为波形采集收集有效的数值，实现如下功能：①实现发动机的远程起动和停止调控。在电脑上进行控制，控制发动机的点火和熄火。电子燃油泵运转向发动机提供燃油；使用鼠标点击“起动按钮”，发动机点火，相应时间符合相关规定。②实现发动机转速的鼠标加速与减速控制。使用处在远端的PC机鼠标点击“加速按钮”，远端的发动机转速随之变化，这样就实现了远端发动机实时数据的变化，进而反映在电脑上，方便了教师和学生对数据的分析。同时可以进行波形的采集和分析。③完成远程故障设置。用PC机在菜单中选择相应故障设置序号和故障现象，故障即可会在发动机上显现。也可以在电脑上清除故障，电脑上储存故障的检查和排除步骤。也可以用故障检测分析仪进行诊断。这样在故障设置上方便了许多，而且也减少了设备的损耗。④实现分析。设置了故障后，学生可以在电脑端进行分析和判断。这样，避免了众多学生集聚在一台发动机上的现象。学员可以不在发动机上进行分析和判断，而各自在众多的终端上操作，进行故障现象的查看、数据流的读取、波形的分析等等。
3 虚拟融合的发动机教学系统主体设计
图1 汽车故障诊断系统远程控制系统
首先要开发车载电脑接口，用于和车辆的通讯，采集动态数据。其次，开发远程控制单元，来执行相关的故障设置和清楚命令。第三，通过指令传输，采集的数据分析和整理，形成波形图，进行波形自动测试。第四，实现单片机与车辆电脑接口的通讯连接，实时采集车辆数据信息，如图1所示。
最后是诊断系统软件的开发与设计，建立一个功能齐全、性能良好、响应及时、能与车载电子系统对接，能根据诊断系统检测到的故障自动输出数据的实时系统。
4 对虚拟融合的发动机教学系统在实践运用中的思考
虚拟融合技术的发动机教学系统在实践中的运用，必将增强教学效果，提高教学效率，增加教学容量。但是需要教师或使用者熟悉设备和系统的特点、结构和原理，以方便进行有效的维护。此外，在条件允许的情况下，虚实融合的发动机教学系统完全可以利用在考评和鉴定过程中，充分发挥其故障设置、清除等的独特优势。
本文是大连市职业技术教育科学研究院2013年度重点立项课题“基于虚实融合环境下的发动机实训教学系统的研究”研究成果之一
参考文献
[1] 李红美.虚实融合环境下的学习活动及其设计[J].中国电化教育，2013：23-29.
[2] 赵沁平.虚实融合的协同工作环境CAR-CA工程技术研究进展[J].中国工程科学，2009：25-31.
目前,汽车信息电子技术化已经被公认为是汽车技术发展进程中的一次革命。信息电子技术的应用程度被看作是衡量现代汽车水平的重要标志。增加汽车信息电子设备的数量,促进汽车信息电子化是夺取未来汽车市场的重要的有效手段。车上信息电子装置在整个汽车制造成本中所占的比例由过去的16%增至40%以上。一些豪华轿车上,使用单片微型计算机的数量甚至更多,电子产品占到整车成本的50%以上,目前信息电子技术的应用几乎已经深入到汽车所有的系统中来。如汽车电子控制系统等。由于汽车上的电子电器装置数量的急剧增多,为了减少连接导线的数量和重量,网络、总线技术在此期间有了很大的发展。通讯线路将各种汽车电子装置连接成为一个网络,通过数据总线发送和接收信息。电子装置除了独立完成各自的控制功能外,还可以为其它控制装置提供数据服务。由于使用了计算机网络化的设计思路,简化了布线,减少了电气节点的数量和导线的用量,使装配工作更为简化,同时也增加了信息传送的可靠性。通过数据总线可以访问任何一个电子控制装置,读取故障码对其进行故障诊断,使整车维修工作变得更为简单。而这一切都归功于信息电子技术尤其是总线结构的发展。当前汽车电子技术发展向集中综合控制的方向发展:将发动机管理系统和自动变速器控制系统,集成为动力传动系统的综合控制(PCM);将制动防抱死控制系统(ABS)、牵引力控制系统(TCS)和驱动防滑控制系统(ASR)综合在一起进行制动控制;通过中央底盘控制器,将制动、悬架、转向、动力传动等控制系统通过总线进行连接。控制器通过复杂的控制运算,对各子系统进行协调,将车辆行驶性能控制到最佳水平,形成一体化底盘控制系统(UCC)。
由以上事实分析可知,信息电子技术在汽车领域已经大量使用,作为新时代的汽修技术人员,必须掌握新兴的信息电子技术才能在未来的汽车维修领域发挥更大力量。
汽修技术本身是一门综合性很强的技术。不同车型故障不同;同一车型不同时期的故障不同;同一故障在不同的路面上的反映不同。现代维修企业,如果没有比较先进的检测设备,要在简陋的环境下解决复杂的疑难问题,这就要求维修技术人员的维修技术相当过硬。针对汽车维修行业技术人员的文化知识水平普遍不高的现实情况,对他们进行行之有效的、有针对性的新兴信息电子技术培训,就成为提高汽车维修技术水平的必然选择。
维修人员首先要掌握电子计算机使用技术。随着信息社会的发展,电子计算机为主的高科技技术在汽车上应用越来越多。电控汽车是汽车的主导产品和发展方向。因此,汽修技工必须要掌握电子计算机使用技术,会用电子计算机查找维修资料、检测故障代码、寻找故障排除的手段、网上技术咨询和网上修车等。而这一切均依赖于新兴信息技术培训。因此信息技术培训可以采用多种技术方式尤其是结合修车查找资料等网上作业进行实际的操作演练。这样迅速提高维修技术人员的技术水平,因此可以大大调动他们的积极性与实际维修效果。比如下载某发动机管理系统的相关程序。可见,对汽修技工进行信息技术培训是必要的也是可行的。
其次要掌握好较为全面的电子技术,包括模拟电子技术、数字电子技术、单片机原理与接口技术、传感器技术等,这些都依赖于电子技术培训。
ECU是英文单词组合缩写,意为“电子控制单元”,简要的说就是车载电脑。现在很多轿车发动机大都用电子燃油喷射系统,其中有一个形似方盒子的控制元件就叫“ECU”,简单地说,ECU由微机和电路组成。而微机就是在一块集成芯片上集成了微处理器(CPU),存储器和输入/输出接口的单元。所以ECU就是单片微型计算机(简称单片机)。发动机管理系统就是以单片机为核心,把各种检测器或者传感器采集来的各种信号(比如进气量、项位角等)进行相应的模拟/数字技术处理通过总线传送到单片机(或ECU)里,然后在经过相应的程序控制与数据处理,从而产生相应的控制信号,指定执行机构进行相应的操作(加大节气门开度)。
现在一些中高级轿车上,不但发动机上应用ECU,在其它许多设备上都可发现ECU的踪影。例如刹车防抱死制动系统、4轮驱动模式转换系统、电控自动变速器、主动悬架调节系统、安全气囊系统、以及多向可调电控座椅等都配置有各自的ECU模块对其进行控制。运用修车的现场实例加以指导与讲解,学习效果会更好。
1.安全制度的完善与落实。
1.1生产信息。生产信息的上传于下达，是乘务管理中至关重要的一个环节。利用每日重点工作跟进表、月度重点工作指引表、轮值骨干电话抽问和员工抽问反馈等多种形式，确保信息传达落实到位。
1.2安全检查。在安全检查方面一般通过日常、专项以及节假日检查等方式开展，遵循“现场、现点、现务”的检查原则，深入一线，发现安全隐患，及时处理，发现违章作业，及时指正，营造良好的安全环境。
1.3安全演练。安全演练通过“双盲”、尾班车等实作形式的开展，让员工掌握在非正常行车组织时对安全关键点的把控，达到在突发应急情况下，故障处理思路清晰，处理步骤紧凑，OCC指导司机介入及时有效和救援程序掌握熟练的目的。3.4安全台账。安全台账通过规范全员安全档案，对员工安全台账、消防台账、演练台账等各个方面的台账进行完善，同时对于消防演练，安全演练等演练的全过程进行记录，分析，总结，为安全工作提供实时数据和参考流程。
1.5应急响应。结合骨干人员的家庭住址，制定应急情况下的响应程序，采用就近支援的方式，力求将有限的资源合理的布置到每一个需要关注的点，避免支援人员扎堆，疏忽关键控制环节。同时利用Glink软件建立乘务应急响应群组，从应急消息、应急响应、人员安排、过程控制和事后跟进等方面发送实时消息，确保应急信息的及时性和有效性。
1.6安全奖惩。通过对员工安全奖惩管理办法的完善，对表现优秀的员工，以年度、季度、月度的形式评选“安全之星”、“应急能手”、“施工能手”等荣誉称号，树立先进典型；同时对于发生安全违章的员工，根据“四不放过”原则，进行教育和整改。
1.7保障制度。制定行之有效的安全保障制度，确保调车、调试、出厂、回厂、施工、降级行车组织等关键作业安全可控，实现车厂管理：点点可控、面面俱到，正线管理：死守两端、统筹中央。
二、技术链式体系
1.运营情况分析。
1.1每周运营分析。每周进行一次线网内运营事件和本线运作情况的数据分析，全面了解设备状态和故障情况。
1.2每月技术月报。每月进行一次本线时刻表使用、晚点分析和故障情况的统计，对故障发生的时间、地点、故障类型进行预测，并做好防范措施。同时将设备情况反馈给相应的部门进行维护和检查，确保车辆和信号系统的稳定。
2.数据透视的应用。利用EXCEL中数据透视的功能对本线所有列车的故障情况进行统计，可以按照日期、时间段、地点、故障类型、车底、驾驶模式六大类进行统计和分析，从分析结果可以对故障发生的时间、地点和类型进行预测，随着数据量的增多，预测结果的准确度也将越高。根据预测结果，提前对司机开展故障处理的预防性培训。
3.运营风险点控制。对于乘务司机操作流程的变更、设备设施的技术改造，都将会改变目前司机的操作步骤和习惯，给乘务运作带来风险。因此，技术网络需要对新程序、新设备进行测试和试验，对安全风险进行评估，将优化后的操作流程再用于学习和执行。
4.乘务技术小组。组织员工成立乘务技术小组，通过学习交路编排、使用TNS系统、参与事件分析会、提供合理化建议和分享行车经验等途径，参与乘务管理和规章制度的编写，使制度流程的制定更加合理和符合生产需求，从而进一步提高生产效率和安全保障。
三、培训链式体系
1.体检式培训。建立员工个人培训数据库，从新员工进入分部后就开始记录员工在日常培训和正线行车中的设备操作习惯、处理故障能力，业务薄弱环节和应急反应能力，根据各方面数据的统计进行评分，形成员工个人素质评价体系。当有员工在正线需要进行故障处理时，正线轮值和OCC指导司机可以根据该名员工在培训数据库中容易出现的习惯性违章和业务薄弱环节进行重点提醒，防止人为误操作和故障处理不当导致救援情况的发生。
2.链式培训。以“学员培训－回炉培训－应急演练－应知应会评估－晋级培训”为一个链式周期，重点做好关键时间结点司机的业务培训和效果评估，确保业务技能扎实过关。对于业务技能出色、心理素质过硬的司机，则按照中间轮值-终点站轮值-OCC指导司机-培训师的发展路线，做好骨干人才的培养。
3.整合培训资源。按照“一规章、一课件、一视频、一练习”的要求分规章文本、故障处理、应急组织、操作流程和降级行车五大模块，完善、整合培训资源，丰富授课资源，涵盖知识全面，提高培训质量。
四、三大体系的联动运转
作为乘务管理的三大体系，对安全生产起到了举足轻重的作用。技术体系，通过对历史数据的横纵对比，预测下阶段可能出现较多的列车故障，整理处理程序和注意事项，为安全生产提供技术指导；培训体系，通过对员工业务技能的分析，归纳本线常见故障及其处理方法，每天候班前进行实作轮训，同时结合技术网络所作的故障预测，开展相应的预防性培训，为安全生产提供业务保障；安全体系，通过研究各岗位关键作业的风险与对策，加强员工安全教育，通过完善的安全制度来保障正线与车厂的平稳运作，并利用安全检查和评估检验员工的培训效果，为下一阶段的安全工作指明方向。
五、结语
关键词：维修电工 分块法 通俗化
中图分类号：TM07 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）11（a）-0000-00
在高级维修电工培训过程中，结合学生的特点，同时在教学中不断总结，在方法上不断探索，从高级维修电工的几个项目上总结教学方法，由此可得知总的教学方法主要以围绕分块式讲述、分块式联系，将一整体分解成若干块，再有序的统一起来，让复杂的东西看起来分散的，但分散的合起来又是统一的整体，让复杂的东西简单化，让学生学起来更容易接受和理解，总体而言，复杂的就是简单的叠加。下面，主要从高级维修电工几个项目分别探讨：
1、项目一学习：电路改装与调试
本项目涉及PLC改装电路及变频器改装电路，但从PLC这块来讲，首先，在理论学习上，将PLC理论学习通俗化，将其比喻为一个“人”，作为一个人，眼睛、耳朵、味觉等都是用来接收外界信息，也就可以比喻成PLC的输入部分，那么手、脚、行为行动等用来执行大脑发出的命令，也就可以比喻成PLC的输出部分，那么每个人的思想（大脑所想的想法），就是PLC中的我们所要编写的程序。这样，我们通过某个事列，某个人的行为，简单的来比喻PLC，这样，就不难理解PLC工作原理的过程。其次，在PLC实操方面来讲，在明白了PLC的工作原理，从设计方面，我们可以将PLC的设计展开为三个方面来学习分析，我们可以看成三块：硬件、软件和调试。在进行PLC设计时，我们可以先从硬件角度考虑，第一，硬件中PLC的选择，用什么输出方式的PLC；开关按钮的选择，是带复位的，还是不带复位的；这些硬件的选择，对后续PLC软件的编写会有影响的，从而由这些选择或已给定的硬件，绘制I/O接线图，同时画出I/O分配表。在硬件上，确保没有错误的发生；第二，根据改装电路的控制要求，将被改装电路控制要求分析透彻，将其转化为程序，并将其正确的写出来，然后将程序写入PLC中，第三，再做最后一块--调试，看看在编写程序的执行下，硬件是否按照控制要求正确执行，有时候硬件设计是对的，程序也是对的，但是二者没有衔接起来，也会出现错误。在学习此块内容上，重点做好每一块内容，并保证基本无误，此项目的学习就是对它进行肢解，化繁为简。
2、项目二学习：设备排故
设备排故，通俗点讲，我们可以认为我们就是名“医生”，“哪儿痛，医哪”，在排故前，想正确将故障排除，必须对设备的原理图吃透，能正确分析图纸的工作原理，针对X62W、T68机床电路图，在分析图纸中，我们将图纸分为主电路和控制电路两块，想X62W电气原理图主电路中，有三台电动机，我们再将主电路分成三小块，每台电动机看成一块，由此控制每台电动机的控制电路也将其分成三块来分析，分析完后，在找出这三部分电路之间的联系，由此再把他们合成一个整体电路。
在排故过程中，电路中将出现2到3个故障点，首先，通过通电试车，观察现象，确定了故障现象就可以参照电器原理图确定故障在哪部分，是在公共电路上，还是在某一条支路上，是在主电路，还是在辅助电路，把范围缩到最小。判断发生的范围，如某电动机缺相、某控制电路某一接触器不能正常工作或不吸合，在借助于万用表进行测量，由此判断故障点的所在，从而排除故障，化繁为简，各个击破，养成良好的习惯，这样学习会层次分明，调理清晰，学生更容易上手。
3、项目三学习：电子电路调试与维修
掌握必备的模拟电子、数字电子理论基础，对于电子电路调试与维修，打下扎实的基础，我们必须理解和熟练分析该电路的原理，就拿脉宽调制电路来说，首先必须认识“它”，掌握给电路的原理，该电路主要由五部分组成：电源部分、方波--三角波发生器、给定电路、PWM脉宽发生器、驱动部分；每一部分都是典型的小电路，在理论学习中也是重点学习部分，那么，我们在分析电路原理时，会将这五部分逐一分析，除了分析其原理，还应熟练借助于示波器测试几个电路产生的波形，这样更有助于我们去理解，分析完毕，再将几部分电路合为一整体看待，那么，原理分析的透彻，对该电路检修便容易多了。在此项目考核内容上，涉及故障点的排除，排除故障方法与机床排故类似，首先观察其电路的工作现象，其次，根据电路发生的现象，判断故障发生的范围，并缩小范围，再次，借助于示波器、万用表等工具查出故障所在，从而判断故障点。
在此项目中，无疑将复杂电路进行拆分，分析其原理，测试其波形，最后将几部分合为一体，此方法简单，有效。
4、项目四学习：电力电子线路装调与维修
此项目可分为两块：主电路和触发电路，简单说，就是用弱电控制强电，对于此项目要具备相应的电力电子基础知识，同时会用示波器测试主电路的直流电压波形和触发电路的触发脉冲波形。
在此项目接线操作上，也将该三相全控桥式整流电路分为2部分，即：主电路和触发电路。逐一接线，先接主电路，再接控制电路，完成后，严格进行检查，此项目输出直流电压较高，因此，每完成一步，要保证正确，并借助于万用表核查，让学生有深入浅，由模糊到清晰，为了达到锻炼目的，教师先演示，然后由每位同学独立完成，并测试直流电压脉动波形，包括α=0°、α=30°、α=60°、α=90°的波形，除了会测试波形，还要明白波形是如何产生的，在控制电路部分，要求掌握触发电路工作的原理以及触发脉冲的形式，最后，再搞清楚主电路和触发电路是什么关系。先分后合，先分指的是拆开分析；后合，指的后续组合成一整体。
总之，在分块式训练过程中，每一块的训练，除了在理论上讲解清楚，要在实践中寻得方法，让学生能够举一反三，授之以渔，除了通俗化教学，在培训过程中，还辅以媒体教学，行为导向等教学方法等，同时教会学生借助于万用表、示波器等工具的使用，总结学习方法、交流经验，像机床排故和电子排故，总体方法类似，所以在学习中，不断总结达到专业理论知识融入到实训环节，将实训环节结合企业的现场情况，让学生的知识与企业接轨。
参考文献：
[1]任伟.《维修电工职业技能实训与鉴定》项目化课程设计与实施[J]，工业技术与职业教育，2015（02）.
[2]赵欣，陈文贵.高级维修电工一般能力倾向探析 [J]，教育与职业，2007（20）.
购物车(0)