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摘 要：随着计算机、传感器、虚拟仿真技术的飞速发展，为铁路各种维修工种设计仿真实训系统已经具备比较成熟的技术背景和时机。仿真系统的构建与使用能够在不影响行车和职工安全的情况下，提供高效灵活的培训方式。本文以湖北城际铁路信号维护仿真实训系统为例，探讨了仿真实训系统的构建要素。
关键词：铁路信号；维护；实训系统
湖北城际铁路是指武汉至黄石、武汉至咸宁、武汉至黄冈、武漢至孝感、武汉至仙桃5条铁路。预计将在未来二十年之内，湖北城际铁路将覆盖整个武汉城市圈，实现武汉城市圈内半小时经济圈体系。截至2018年，湖北城际铁路上座率不高导致5条铁路目前均处于亏损状态，想要扭转这一局面不仅要对整个运营线路有更科学的规划，保证已运行铁路的正点及运行安全也是提升上座率和形象的直接影响要素。随着地区城际铁路的发展、地区城际铁路和城市轨道交通的一体化，线路规模不断扩大、信号系统设备种类不断增多，信号设备故障随机性强，对行车安全准点有直接影响。各技术工种维修规则的制定、维修水平的提高以及合格的信号维护操作人员的培训将成为制约城际铁路发展的突出问题之一。
鉴于铁路信号系统维护的工作特点，在实际工作过程中需要维修人员有很强的基础知识、能够熟练使用维护手段。所以维修人员的专业素质和技能的提高是极为重要的。成熟、专业素质强、技能高的维修人员需要在培训与实践中获得这些能力。利用行车现场完成全面的现场人员的培训困难非常大，目前大部分培训工作都需要在培训中心完成，而培训中心购置全真设备的财务成本、空间成本都十分巨大。伴随各现代媒体技术应用于生产生活的方方面面，虚拟仿真技术可以模拟真实的环境、真实的设备，完成真实的任务，解决了实训教学的难题，解决全真实训中成本高、消耗大、不可逆、存在安全隐患等困难。功能合理的虚拟仿真实训系统可以集教学、虚拟实训、科学研究于一体，遵循专业的知识结构、行业技能培养规律，并匹配相应实训课程。能够真实模拟实际场景特性，并提供了多种交互手段，能够大幅度提升培训与实训的效率、效果和规模，并显著降低实训成本。本文就城际铁路信号设备仿真维护实训做一探讨。
一、场景仿真需求
该系统应当能够模拟逼真的铁路行车现场，并可以与信号系统紧密结合，能够将铁路信号专业实训项目设备全部整合到一个铁路控制场景中。主要展示铁路上的真实场景，包括室外场景和室内场景。使用者可以观察整个铁路虚拟场景，并对每个位置上的设备和功能有一个直观的沉浸式体验，对了解整个信号系统起到促进的作用。
1、场景应包括室内的列控机柜、TDCS系统、控制台、联锁机、继电器组合及组合架等和室外的信号机、转辙机、轨道线路、电缆电路、通信电路、自然实景等内容，为学员营造出身临其境般的教学与实训体验。
2、场景中的重要设备应该采用模块化设计，并提供多型号的设备模块。方便职工在入职、转岗等实训中，可以使用同一平台对不同型号的设备进行学习和训练。用户应当能够进行整个信号系统进行放大、缩小、拆解的观察性实训。包括联锁系统、列控系统、微机监测系统、TDCS系统、CTC系统等，既能够在宏观角度观察各系统之间的关联，又能够通过仿真系统对各系统的模块、接口、板卡、通信线路进行详细的观察与学习。所有模型都是应当按照真实的产品建模，模型的形状和特征需要和实物完全相同，确保产品的真实性，保证模型的完整性。
二、实训模式需求
针对铁路信号系统维护的特点，系统应全面覆盖城际铁路信号工技能培训所需经历的学、练、考等环节对培训手段的需求，全方位覆盖运营标准作业、故障非正常处理、应急联合演练、设备检修维护等培训内容。
仿真实训系统应当采取“虚实结合”的新型实训模式。既能够对所有信号设备及维修过程进行全面的仿真模拟，又要为连接重要的操作性强的全真设备提供接口。学员应当能在全真和仿真设备中进行一键切换式的选择。
三、功能需求
1、虚拟仿真系统要配备丰富的课程资源。根据各实训模快的教学特色和要求，提供能让学员直观理解、加深记忆并上手实操的软件。仿真系统应建立真实的案例模型，实现信号系统原理知识的整合、重现各系统常见故障、依据维修任务中故障处理原则完成整个过程涉及的维修活动。
2、该系统应当具备测评功能。能够对学员实训情况进行考试反馈，可以记录和分析学员的操作过程中的不规范行为，并进行指正。提供智能化、自动化评价体系，依据各工种各层次的培训人员考评标准，结合自动化评价系统能够对学员的技能水平给出准确、合理的评价结果。
3、系统应该能够实现多人同时授课，教师和学员全部沉浸在虚拟空间中，每个人都有第一视角的真三维环境，可以随意跟虚拟仿真场景交互，可以在虚拟仿真场景中自由行走。实现信号维修中不同地点配合的协作模拟。
4、系统不仅应具备信号设备维护的独立培训，还应注重不同技术工种结合部的培训。信号与车务、机务、供电、工务等各专业实训系统能够快速、灵活的进行组合并运行在同一环境中，实现工种间的协同作业培训。
综上所述，本文结合本课题在研究湖北城际铁路信号仿真维修系统过程的基础上，给出了信号维护仿真系统的要素及设计思路。随着信号系统和仿真技术的不断进步，仿真实训系统一定也在不断的发展和更新中，助力培训出优秀的信号技术工人，为城际铁路正点安全做出有力的保障。
作者简介：
张艳（1981.07）女，汉，本科，硕士，讲师，从事控制类高等教育研究
*基金项目：2017年度湖北省教育厅科学研究计划项目（编号：B2017524）"湖北城际铁路养护维修仿真实训系统的研究"
关键词：铁路信号；维护；实训系统
湖北城际铁路是指武汉至黄石、武汉至咸宁、武汉至黄冈、武漢至孝感、武汉至仙桃5条铁路。预计将在未来二十年之内，湖北城际铁路将覆盖整个武汉城市圈，实现武汉城市圈内半小时经济圈体系。截至2018年，湖北城际铁路上座率不高导致5条铁路目前均处于亏损状态，想要扭转这一局面不仅要对整个运营线路有更科学的规划，保证已运行铁路的正点及运行安全也是提升上座率和形象的直接影响要素。随着地区城际铁路的发展、地区城际铁路和城市轨道交通的一体化，线路规模不断扩大、信号系统设备种类不断增多，信号设备故障随机性强，对行车安全准点有直接影响。各技术工种维修规则的制定、维修水平的提高以及合格的信号维护操作人员的培训将成为制约城际铁路发展的突出问题之一。
鉴于铁路信号系统维护的工作特点，在实际工作过程中需要维修人员有很强的基础知识、能够熟练使用维护手段。所以维修人员的专业素质和技能的提高是极为重要的。成熟、专业素质强、技能高的维修人员需要在培训与实践中获得这些能力。利用行车现场完成全面的现场人员的培训困难非常大，目前大部分培训工作都需要在培训中心完成，而培训中心购置全真设备的财务成本、空间成本都十分巨大。伴随各现代媒体技术应用于生产生活的方方面面，虚拟仿真技术可以模拟真实的环境、真实的设备，完成真实的任务，解决了实训教学的难题，解决全真实训中成本高、消耗大、不可逆、存在安全隐患等困难。功能合理的虚拟仿真实训系统可以集教学、虚拟实训、科学研究于一体，遵循专业的知识结构、行业技能培养规律，并匹配相应实训课程。能够真实模拟实际场景特性，并提供了多种交互手段，能够大幅度提升培训与实训的效率、效果和规模，并显著降低实训成本。本文就城际铁路信号设备仿真维护实训做一探讨。
一、场景仿真需求
该系统应当能够模拟逼真的铁路行车现场，并可以与信号系统紧密结合，能够将铁路信号专业实训项目设备全部整合到一个铁路控制场景中。主要展示铁路上的真实场景，包括室外场景和室内场景。使用者可以观察整个铁路虚拟场景，并对每个位置上的设备和功能有一个直观的沉浸式体验，对了解整个信号系统起到促进的作用。
1、场景应包括室内的列控机柜、TDCS系统、控制台、联锁机、继电器组合及组合架等和室外的信号机、转辙机、轨道线路、电缆电路、通信电路、自然实景等内容，为学员营造出身临其境般的教学与实训体验。
2、场景中的重要设备应该采用模块化设计，并提供多型号的设备模块。方便职工在入职、转岗等实训中，可以使用同一平台对不同型号的设备进行学习和训练。用户应当能够进行整个信号系统进行放大、缩小、拆解的观察性实训。包括联锁系统、列控系统、微机监测系统、TDCS系统、CTC系统等，既能够在宏观角度观察各系统之间的关联，又能够通过仿真系统对各系统的模块、接口、板卡、通信线路进行详细的观察与学习。所有模型都是应当按照真实的产品建模，模型的形状和特征需要和实物完全相同，确保产品的真实性，保证模型的完整性。
二、实训模式需求
针对铁路信号系统维护的特点，系统应全面覆盖城际铁路信号工技能培训所需经历的学、练、考等环节对培训手段的需求，全方位覆盖运营标准作业、故障非正常处理、应急联合演练、设备检修维护等培训内容。
仿真实训系统应当采取“虚实结合”的新型实训模式。既能够对所有信号设备及维修过程进行全面的仿真模拟，又要为连接重要的操作性强的全真设备提供接口。学员应当能在全真和仿真设备中进行一键切换式的选择。
三、功能需求
1、虚拟仿真系统要配备丰富的课程资源。根据各实训模快的教学特色和要求，提供能让学员直观理解、加深记忆并上手实操的软件。仿真系统应建立真实的案例模型，实现信号系统原理知识的整合、重现各系统常见故障、依据维修任务中故障处理原则完成整个过程涉及的维修活动。
2、该系统应当具备测评功能。能够对学员实训情况进行考试反馈，可以记录和分析学员的操作过程中的不规范行为，并进行指正。提供智能化、自动化评价体系，依据各工种各层次的培训人员考评标准，结合自动化评价系统能够对学员的技能水平给出准确、合理的评价结果。
3、系统应该能够实现多人同时授课，教师和学员全部沉浸在虚拟空间中，每个人都有第一视角的真三维环境，可以随意跟虚拟仿真场景交互，可以在虚拟仿真场景中自由行走。实现信号维修中不同地点配合的协作模拟。
4、系统不仅应具备信号设备维护的独立培训，还应注重不同技术工种结合部的培训。信号与车务、机务、供电、工务等各专业实训系统能够快速、灵活的进行组合并运行在同一环境中，实现工种间的协同作业培训。
综上所述，本文结合本课题在研究湖北城际铁路信号仿真维修系统过程的基础上，给出了信号维护仿真系统的要素及设计思路。随着信号系统和仿真技术的不断进步，仿真实训系统一定也在不断的发展和更新中，助力培训出优秀的信号技术工人，为城际铁路正点安全做出有力的保障。
作者简介：
张艳（1981.07）女，汉，本科，硕士，讲师，从事控制类高等教育研究
*基金项目：2017年度湖北省教育厅科学研究计划项目（编号：B2017524）"湖北城际铁路养护维修仿真实训系统的研究"