《机车电力传动》本科课程教学实践与思考

【摘要】针对本院机辆工程专业的相关课程设置，论证了《机车电力传动》课程开设的必要性，探讨了课程设置的基本思路。通过教学实践，分析了存在的问题及今后教学需要修正的地方。

【关键词】机辆工程 机车电力传动 本科教学

【中图分类号】G642 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2019）33-0256-01

一、引言

机车电力传动是铁路及轨道交通相关院校机辆工程专业的一门综合性专业课程，目前我国原铁道部下属的大专院校包括西南交通大学、北京交通大学、大连交通大学等均开设该课程。地方院校中包括上海工程技术大学、上海应用技术大学以围绕城市轨道交通，向铁路及其它领域辐射为教学目的，也开设了该专业课程。应用型本科的课程设置与原有铁路院校的课程设置必然存在一定的差异性，课程的教学也存在很大的差异性，特别是教学的重点内容和教学模式。为此，本文探讨及阐述了如何提高机车电力传动在应用型本科教学当中的质量和教学效果。

二、教学内容设置基本思路

我院的机车电力传动课程，采用的教材是北京交通大学出版社的《列车传动与控制》，主要学习电机学基本理论和原理、结构，牵引电机与主变压器、机车电器、机车电气线路、控制原理和常见故障处理等内容。使学生掌握电力机车的控制理论和主型机车主、辅、控电路结构，为学生专业技术实训打好基础。先修课程包括《电工电子学》、《自动控制原理》、《机车总体及走行部》等。

本校以培养一流应用技术型人才为办学目标，在强调理论扎实的基础上，重点需要提高学生的动手及解决问题的能力。为此，从2017年开始课程的教学大纲及教学计划不断调整，基本思路如下：

1.从原来的64学时改为现在的32学时，把理论的内容放在课堂上，把实际操作的内容和实践部分放到专业实习实践当中。专业实习实践是在大四的第一学期末，实习地点为申通地铁公司的龙阳路培训基地。通过半个月的实习，学生可以亲身见到并经历到地铁当中的受电弓、主辅变压器、整流逆变单元、断路器及保护等等，并有机会到车上看到实物的工作状态。

2.弱化原有的电机原理部分，增加机车电力传动系统的授课比重，包括交流电机的矢量控制、直接转矩控制等内容重点详解。交流电机的变频控制技术是当今的主流技术，把这部分内容加以突出，有助于学生对新技术的理解，提高学生的综合水平及竞争力。

三、教学实践与思考

根据课时量对《机车电力传动》的教学内容的初步安排如下：

1.绪论部分2学时，主要讲解机车电力传动系统的概述、电力机车及轨道车辆等的工作原理。

2.直流电机的基本结构和运行分析，该部分设置为8个学时，包括：直流电机的基本结构和运行分析、直流电机的电枢绕组、直流电机的感应电势和电磁转矩、直流电机的启动、制动和调速等实际运用的内容。

3.交流电机的基本结构和运行分析4學时，包括：交流电机的绕组、电势、磁势、机械特性、工作特性、调速等内容。

4.交流电机的稳态调速设置2学时，动态调速设置了4个学时。稳态调速包括：交流电机的特性和变频调速基础；动态调速包括：交流电机的矢量控制技术、直接转矩控制技术等。由于这两部分内容涉及电机的控制算法，对于本科阶段的学生来说有一定的难度，因此放慢速度、重点讲解，补充并扩展一些必要的基础知识，如矢量控制和直接转矩控制算法本身的起源，后面的发展，直到目前的状况。包括算法中的每一个字母代表的具体含义，都给学生讲清楚明白，这也是对老师自身的一个考验。

5.牵引变流电路4个学时，这部分内容需要用到《电力电子技术》的知识，包括：牵引变流元件介绍、脉冲整流器工作原理及控制、牵引逆变器工作原理及中间变流环节及控制，脉冲整流器的内容是该部分的重点。其中两电平脉冲整流器和三电平脉冲整流器对机辆专业的学生来说尤显偏难，主要原因是基础知识相关性太少，内容比较抽象，不容易理解，偏电专业内容较多。这部分内容必须结合实物，多媒体等手段，把复杂的电学知识从应用的角度给学生进行阐述，让学生先明白每个零部件设置的目的和作用，再来学习原理，这样不断反复的传授和交流，使学生渐渐有了电学的思维，进而理解整个内容。

6.动车组牵引传动及控制，6学时，分成三个板块，分别介绍CRH1、CRH2和CRH3型列车的传动及控制系统的构成、工作原理及三者的差异，让学生通过对比的方法，加深理解和印象。

7.习题和复习课2学时。正如前述，机车电力传动是一门综合性非常强的课程，涉及的专业课程较多，知识具有一定的深度，虽然前面对每个板块都有了详尽的讲解和阐述，但是到了学期末尾，还要通过不断的练习和强化，才能让学生真正掌握各个知识点。

上述教学计划只包括了《机车电力传动》中最基本的内容，在教学实践中，由于课时和学生实际的接受能力等原因，对讲授内容适时进行了增减：

1.比如讲到CRH系列动车组的传动及控制系统时，已经不能单靠文字讲解，增加了视频教学的内容，挑一些目前比较新的科技动态播放给学生，让学生们更直观的认识和了解当前的技术发展。

2.在讲到矢量控制的时候，现场打开matlab软件，把矢量控制的simulink模型介绍给学生，告诉他们输入输出有哪些量，中间的坐标变换过程是怎样，最后能得出什么样的结论，学生的反映非常好，深奥的问题得以清晰的呈现。

通过前述的办法，考核下来发现学生比以往单纯的教条式学习更能深刻理解和掌握本课程的知识点，除开一些与机辆专业相差太大的部分，比如电机的等效电路、直接转矩控制当中的空间电压概念等，其余内容基本能够达到要求。

综合以上，在今后的教学过程中应该进一步对课程内容进行优化，让课程更加贴近轨道交通专业相关。增加上课过程中的分组讨论环节，让学生参与思考和讨论，通过该方法来激发学生听课的积极性和热情。进一步增加现今技术发展现状的讲授比例，与时俱进，避免教学与实践的脱节。

四、结语

《机车电力传动》专业性强，技术更新快，对授课的教师来说也是一个考验。在给学生讲授课本上的知识的同时，一定要不断补充新知识、新技术，让学生有新鲜感和时代感。在以应用技术为办学指导思想的指引下，每个教师必须思考如何能够让学生学到更有意义有价值的东西，而不是完全的照本宣科，这样才能够不断调动学生的学习热情，保证良好的课堂效果。

参考文献：

[1]潘玉娜.浅谈地方本科院校新办机车车辆专业，课程教育研究，2013（31）：227-228

[2]潘玉娜.机辆工程专业《机械振动基础》本科课程教学实践与思考， 课程教育研究，2017（34）：225-226

[3]左荣欣.提升高校计算机实训室服务能力的思考，课程教育研究，2018（51）：250-251

[4]李丽明.基于应用型本科教育的《机车总体及走行部》课程建设探讨——以上海应用技术大学为例，课程教育研究，2016（14）：252-253

作者简介：

谢鲲（1976-），男，上海应用技术大学讲师，博士，主要研究方向机车电力传动及自动控制。

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