摘要：为提高职工现场业务技能，解决职工培训时实训设备占地面积大、培训成本高、脱产难度大、故障模拟不全面的难题，研发一套可置于铁路电务工区、车间、学校实训室等场所的铁路专用透镜式色灯信号机故障处理实物训练台[1]。 将单项设备与仿真电路结合，辅助使用其他框架材料，进行模拟电路理论分析和实际故障模拟试验，达到“一键式”再现现场故障。实现对信号机点灯电路的断线、混线以及现场经常发生的一些故障的实景练习。实现“教、学、练、考”一体化。 该训练台采用不锈钢支架、拨动开关控制电路，并预留机械室接口模块，可适配多场景培训需求。显著提升职工故障处理能力，降低培训成本与安全风险。关键词：铁路信号；实物训练台；一键式故障设置；故障模拟

一、铁路电务职工岗位培训面临的问题

（一）新老员工接替断层问题

人员结构老化，导致技能传承断层；经验传承不足，老员工多依赖经验操作，缺乏系统化知识梳理；年轻员工技术更新快但现场经验匮乏，师徒带教机制未能有效落地，导致典型事故时有发生。

（二）培训过程存在的不足

传统方式占比过高：80% 以上培训仍采用“讲授式”教学，缺乏互动性；案例教学多为文字描述，未结合 VR/AR 等沉浸式工具，员工安全意识和应急处置能力提升有限。

实训设备占地面积大、培训投资成本颇高，脱产培训产生的食宿费用无力承担；人员脱产难度大，现各个工区均人员紧缺，抽调人员培训会加大工区生产压力，无法完成生产任务；实操技能培训效果差，以现有的培训方法进行培训，职工及学生仅仅达标实际操作技能考试；现场常发生的某些破坏性故障现象无法设置，因此也就无法进行故障查找的训练。

二、铁路电务职工岗位培训的主要方式

（一）传统培训方式

理论授课：通过教材、PPT 课件讲解系统原理、技术标准，配套笔试考核巩固知识。

实操演练：依托技能演练场开展设备拆装、故障模拟处理；在“师带徒”模式，由老师傅现场示范，徒弟跟班学习。案例教学：汇编典型事故案例（如《电务系统近些年典型事故故障案例教育汇编》），通过“事故经过—原因分析—整改措施”复盘，强化安全意识。

（二）新兴培训方式

在线学习：利用云平台搭建线上课程，员工可自主学习理论知识；部分单位引入 AI 教练动态调整学习计划，实现个性化学习。

虚拟现实（VR）培训：应用场景：模拟信号故障应急处理。

混合式培训：结合“线上理论学习+ 线下实操考核”，推行“每日一题线上打卡+ 每月一练现场比武”，并将成绩纳入绩效分配。

三、研发铁路专用透镜式色灯信号机故障处理实物训练台的重要现实意义

通过硬件模拟真实设备故障，解决传统培训“看不见、摸不着”的问题，实现“教、学、练、考”一体化，提高培训参与度和实效性，缩短新员工成长周期，缓解技术断层压力，降低实地培训安全风险和设备损耗成本，实物训练台的研发是适应铁路技术发展、提升职工队伍素质的必然选择，对保障铁路运输安全具有重要意义。

研发一套可用于多场所的铁路专用透镜式色灯信号机故障处理实物训练台，具有实物实景、模拟现场故障功能以及一键式设置故障功能，解决破坏性故障无法设置问题。可以通过接口与任一信号机械室设备连接，实现车间、工区内部培训，解决人员无法脱产培训的难题。此训练台的练习功能，以满足职工日常实操练习、技术比武练习，全面提高培训质量。

铁路信号设备实物训练台的设计遵循以下核心原则：

真实性与实战性：以真实现场设备为基础，还原信号工种实际作业环境，覆盖信号基础设备、联锁、集中监测、故障处理等场景，确保实训内容与现场一致。

理实一体化：融合“教、学、练、考”主线，实现理论与实践紧密结合，打破传统教学中理论与实践脱节的瓶颈。安全性与经济性：采用故障自动设置与恢复技术，避免人工断线、拆线等破坏性操作，降低设备损耗和实训成本，同时满足国产化信创适配条件，保障系统信息安全。

标准化与全面性：严格依照行业标准和岗位技能要求设计实训模块，覆盖轨道交通信号工所需的设备维护、故障分析处理等核心技能，确保实训内容的规范性和完整性。

活性与可扩展性：支持根据用户需求定制信号平面布置图、设备类型及配置。

四、色灯信号机显示意义及测试技术标准

进站信号机设置5 个灯位形成7 种显示，显示意义包括：一个绿色灯光- 准许列车按规定速度经正线通过车站，表示出站及进路信号机在开放状态，进路上的道岔均开通直向位置；一个黄色灯光- 准许列车经道岔直向位置，进入站内准备停车；两个黄色灯光- 准许列车经道岔侧向位置，进入站内准备停车；一个黄色闪光和一个黄色灯光-准许列车经 18 号及以上道岔侧向位置，进入站内越过下一架已经开放的信号机，且该信号机所防护的进路，经道岔的直向位置或 18 号及其以上道岔的侧向位置；一个红色灯光 - 不允许列车越过该信号机；一个绿色灯光和一个黄色灯光- 准许列车经道岔直向位置，经入车站，越过下一架已经开放的接车进路信号机准备停车；一个红色灯光及一个白色灯光- 表示引导信号开放，准许列车越过信号机不停车，以不超过 20km/h 速度进站并准备随时停车 [4]。

主灯丝点灯端电压 [4] ：列车信号（10.2～11.4V），调车信号（9.0～11.4V），容许信号（7.8～10.2V）；副灯丝点灯端电压为主丝电压的90％～95％；灯丝继电器交、直流电压和电流：交流与直流电压比值2：1，JZXC-H18 ： > AC100mA，JZXC-16/16 ： ;> AC140mA，JZXC-H18F ： > AC140mA ；引入线全程对地绝缘大于1ΜΩ。

五、铁路专用透镜式色灯信号机故障处理实物训练台硬件设计与实现

信号机训练台以进站信号机为例，针对现场经常发生的信号机灯泡断丝、主副丝同时点亮、信号机不能正常点灯等故障，通过设置一架矮型进站信号机，能够模拟信号机灯丝断丝、点灯电路开路、短路、主副丝错配等故障现象。

故障处理功能是铁路专用透镜式色灯信号机实物训练台的核心模块，通过精准模拟现场故障场景，有效提升电务职工的实操技能和应急处理能力。该功能解决了传统培训中“故障类型单一、实操机会不足”的痛点，实现从理论学习到实战演练的无缝衔接。透镜式色灯信号机常见故障主要集中于点灯电路系统，训练台通过硬件模拟的方式，精准复现以下典型故障类型：

主灯丝断丝，信号显示降级或灭灯，控制台复示器闪红光；变压器二次侧短路，点灯单元过热，输出电压异常；灯座接触不良，灯光闪烁或亮度不足；混线故障，异常灯光显示或继电器误动；接地故障，漏电保护器跳闸。

根据培训要求和实际运用需求，对训练台机的支架机构、故障设置功能、与信号机械室接口功能分别进行设计。

训练台硬件系统采用" 组合架+ 分线盘 + 信号机" 的三层架构，关键部件参数如下：

1. 支架机构

支架机构，技术参数尺寸 1600×700× 1630mm，承重 50kg，铝合金框架 + 钢板面板，可调节高度，底部配备防滑轮锁。

2. 故障设置单元

完成“一键式”故障现象的设置主要通过完成切断或连通故障电路。为了保证故障设置功能的正常使用，并减少故障设置功能出现问题的几率，选择配线最简单的拨动开关。室内电路中继电器只保留 DJ 及 2DJ，其余继电器用按钮式开关模拟继电器吸起和落下。

3. 室内接口的设计

实物训练台预留了接口模块，通过插接件与信号机械室内设置的室内模块相连接，模拟室内外设备连接。信号机训练台需设置电源模块，主要为点灯电路供电，输入 AC220V±10%，输出 10.2-11.4V，配备防雷模块和过载保护电路。

六、铁路专用透镜式色灯信号机故障处理实物训练台故障设置功能的设计与实现

1. 信号机点灯电路故障分析

铁路专用透镜式色灯信号机采用双灯丝灯泡，并设有主、副灯丝自动转换装置，对应每个灯泡各设一台信号点灯变压器起到变压、隔离防护作用。信号点灯电路具有主灯丝断丝后自动转换副灯丝和自动报警的功能，可以从控制台信号复示器亮灯状态以及电铃鸣响报警及时发现点灯电路故障。当信号点灯电路出现故障时，应根据控制台显示首先在分线盘处测试，区分故障在室内还是在室外。经测试判断确定为室内故障时，应首先在室内察看熔断器，检查是否电源有电，再检查测试控制条件是否满足。室内电路故障可按执行组电路故障分析方法查找。

确定为室外故障时，应按下述方法进行处理。

根据信号机故障现象， 状态及主灯丝断丝报警提示，确认有断丝报警后在分 室外，如果分线盘处故障灯位的回路 号机内电缆端子处测试，电压为0V 则判断为 次侧、二次侧，若一次侧无 220V 说明 压 12V 左右说明变压器正常，可推测灯泡主 查找相应的电缆图在该故障回路中的电缆盒 信号机内元器件故障时进行相应处理或更换元器件即可

2. 实物训练台故障功能设计

①进站信号机点灯电路室外部

对红灯灯位显示设置了 8 种故障，分别为 JZ 断线、JF 断线、主丝断线、副丝断线、回线断线、主副线接反、主回线接反和副回线接反故障，如图1 所示：

根据这8 种故障，设计红灯灯位的故障电路，如图2 所示：

②进站信号机点灯电路室内部分

如图 3 所示，其故障电路设计 按照电路 的故障设置比较灵活，例如对 H 灯灯位显示可以设置 6 种故障，分别为 点至组合侧面 05-12 断开、组合侧面05-12 至分线盘断开、 9 种故障，分别为RD1 断开、DJ 接点接触不良、LXJ 接点接 J 接点接触不良、LUXJ 接点至组合侧面 05-11 断开、组合侧 子断开。L 灯、UU 灯、LU 灯、HB 灯按照点灯电路接通公式以此类推，灵活设置故障电路， 实时 故障案例。对预告信号机不做设置。

图3 进站信号机点灯电路图

3. 故障电路的实现

根据电路图进行实物配线，与实物设备相连接，每个故障电路均由一个拨动开关控制，由拨动开关的通断控制故障电路的通断。

六、结论

该实物训练台经过安装与测试，电路部分的设计在故障设置测试试验时不断完善、校正，最终可以良好的一键式设置故障现象，进行人员的故障查找训练。实物训练台投入新职人员的培训后，对提高新职人员业务技能有着显著的作用。

铁路专用透镜式色灯信号机故障处理实物训练台通过模块化硬件设 、故障模拟技术和标准化评估体系，有效解决了电务职工培训中实操不足、故障场景单 等痛点。解决了全路实作培 训完全依赖职工培训基地的学习困难，缓解了职工脱产培训在经费、场地、资源等方面的压力。现正在培训车间干部使用模拟训练台授课，逐步实现车间、工区内部培训 [2]。

未来改进方向：引入三维虚拟仿真平台，通过虚实结合方式扩展培训场景[3]。参考高铁列控运维系统经验（探秘列控仿真实验室），可构建信号机光路故障、雷击干扰等高风险场景的沉浸式演练，解决现有设备物理空间限制问题。建立基于AI 的故障案例库，实现故障类型自适应更新。

参考文献：

[1] 武汉钢铁有限公司 . 一种铁路信号仿真教学系统 ： 中国 ，CN201621421325.8[P].2017-09-05.

[2] 雍志强. 铁路综合演练系统的开发与实现[D]. 电子科技大学，2008.

[3] 赵亚鹏. 高速铁路车站信号仿真培训系统研究与设计[D]. 西南交通大学，2015.

[4] 中国铁路总公司.《铁路技术管理规程》. 中国铁道出版社

作者简介：刘泽文 1（1988-），男，汉族，人，助理工程师，主要研究方向：铁路信号设备检修维护，E-mail：1061707511@qq.com。

青年项目：包头铁道职业技术学院教科研项目“铁路专用透镜式色灯信号机故障处理实物训练台的设计与实现”（BTZY202457）。