模拟仿真地铁驾驶培训系统

模拟仿真地铁驾驶培训系统

滕磊

西安市轨道交通集团有限公司运营分公司乘务一部，陕西西安 710016

摘要：随着我国地铁的快速发展，需要大批理论知识丰富、操作技能精湛、应急处置能力强、综合素质高的地铁司机。目前，全国广泛使用的以计算机网络系统为平台、采用软件方式实现的基于模拟仿真的列车驾驶培训系统，有利于安全、节能、快速、高效地培训地铁司机，特别是在培养地铁司机非正常情况的操纵技能和应急故障处理能力上具有不可或缺的作用。

关键词：驾驶培训；地铁司机；模拟仿真；多媒体教学系统；

地铁司机的业务技能和故障应急处置能力直接关系着地铁运行的安全、准点、舒适度和地铁列车的运用效率。据中国城市轨道交通协会统计，截止2020年12月31日，中国内地累计有45个城市开通城市轨道运营线路7978.19公里，其中2020年新增轨道交通运营线路1241.99公里25个城市共新增运营线路36条。随着地铁行业的快速发展，我国急需培养大批地铁司机，确保地铁安全、准点、快捷、舒适的运营。

基于模拟仿真的列车驾驶培训系统有利于安全、节能、快速、高效地培养地铁司机，特别是在培养地铁司机非正常情况的操纵技能和应急故障处理能力上具有难以替代的作用。在驾驶训练中，即使出现碰撞、塌方、超速、火灾、列车故障等现象，也不会引起人员和财产损失，同时避免真实环境下大量练习造成的线路占用和能量消耗。目前，全国广泛运用模拟驾驶系统培训地铁列车司机。

1 系统组成

模拟仿真的地铁驾驶培训系统借鉴分布式交互仿真技术与高层体系结构的先进思想，采用构成方式灵活、具有高可靠性和可扩展性的分布式体系结构。按照“认知、熟悉、精通”的递进过程进行培训。

系统在空间布局上划分为教员工作站、学员观摩教学系统、全功能列车驾驶仿真教学系统和设备间，共4个系统。

1.1学员观摩教学区

学员观摩教学区可同时兼作计算机辅助教学系统。学员观摩教学区由大屏幕投影、局域网内的信息显示系统、学员交互终端组成。大屏幕投影用于电客车基础知识多媒体教学，也用于观摩并分析全功能驾驶仿真教学区的操纵。

学员观摩区可为观摩学员提供当前训练过程的视听观摩效果，能够提供前向视景、站台监视器视景、运行监控、TMS系统、CCTV监视等画面。播放画面的同时，同步提供相应的声音，包括驾驶室内听见的声音、受训者与教员讲解的声音。使观摩学员可利用学员终端对正在进行的驾驶培训过程进行评判。

1.2全功能驾驶仿真教学区

全功能驾驶仿真教学区主要设备是全功能电客车驾驶仿真器，包含运动平台、仿真模拟驾驶室、操纵监视系统、通道投影设备、声音仿真系统和故障处理仿真系统。模拟驾驶室内各设备的位置、外形、手感、功能、屏幕投影视觉与真实电客车完全相同。

全功能电客车驾驶仿真器集列车运行及操纵中的视觉、听觉、动感、操纵力度感等多感官仿真效果于一体的高级训练仿真器，并配备与实际司机室一致的操纵控制与显示设备，给操纵司机提供真实的操纵环境，使仿真培训过程具有身临其境的真实感。

视景显示系统应用CGI技术实现列车运行视景仿真，实现三通道视景显示，满足不同视角需要。视景显示能够提供原尺寸、无闪烁的列车运行线路显示；能够仿真列车各种运行速度；可以进行故障、事故、突发事件、气候条件的仿真；所有显示内容与仿真运行的位置与速度同步且以原尺寸显示；地面信号、道岔能够变化或切换，可以满足不同进路与不同方向的运行要求。

1.3教员工作站

教员工作站布置有教员监控系统，教员可独立、不受干扰地在控制台前通过各种监视设备观察并监控全功能驾驶仿真教学区、学员观摩教学区的设备运行与学员训练情况，并可根据教学需要没置各类非正常行车组织条件，考察学员的应急处置能力。

教员监控系统由教员监控台、教员系统软件、闭路监视系统、语音通信系统等构成。通过教员监控系统，教员可完成对驾驶仿真器的日常维护与管理、课程或考核内容的编制与维护、对驾驶模拟训练/考核过程的监控与评价，以及对观摩学员的讲解与指导等。

1.4设备间

设备间是为各类电源、计算机、控制设备、音频及视频设备的防尘、防噪、防静电而隔离出来的一个独立空间。位于教员工作站附近，便于教员进行维护和操作。

2 系统功能

2.1计算机辅助教学区

计算机辅助教学区用于电客车基础知识培训。利用计算机网络化多媒体技术将电客车及各部件的结构、工作原理、特点、整备、维修及与电客车运行相关的线路、信号、供电、调度指挥等知识以多媒体交互方式展示给学员，为学员掌握地铁车辆及驾驶相关知识提供自主学习、检验与考核平台。具有以下功能：

(1)提供一个综合的电客车相关知识与教学课件资源管理平台，帮助学员学习并掌握与电客车驾驶相关的专业基础知识，并允许灵活编辑及浏览；教员可以利用该平台建立或拓展多媒体培训数据库。

(2)学员可以根据教员设定课程,自主完成电客车相关知识的学习与测试。

(3)学员根据自己需要，通过客户端程序，查看知识点。达到学习并掌握相关知识的目的，并对知识的掌握程度进行测试与考核。

(4)教员可以利用该平台设计培训大纲，检查学员执行培训计划的状况及知识掌握的程度，便于个性化指导与管理。

(5)允许学员在自主学习过程中犯错误，便于学员充分调动学习积极性，达到常规集中授课教学模式所不能达到的效果。

2.2全功能电客车模拟器

全功能电客车模拟器用于电客车驾驶综合技能培训。能够对学员进行精细化驾驶培训，可逼真地模拟电客车操纵环境、运行环境、列车特性、各种故障、突发事件及非正常行车条件；可在安全、经济、节能的前提下，精细化培训学员的操作技能、应变能力、异常情况下的处理能力，也可用于地铁司机考核测评。具有以下功能：

(1)采用逼真的三维视景仿真电客车正常运行、出入库和进出车站线路，使学员熟悉线路站场设备，掌握电客车在不同线路上运行的特点，提高驾驶技术。

(2)训练学员标准化作业，如出车前整备试验、列车巡检、正线运行、出段和入段作业等的作业规范等。

(3)模拟地铁信号功能，包括闭塞模式、列车信号及信号机的不同显示方式，使学员掌握各种信号的含义和对应的操作方法。

(4)实现电客车与车站及调度的仿真通信，培训学员掌握列车联控用语和呼叫流程。

(5)模拟突发事件(列车火灾、站台火灾、故障救援等)，训练学员处理各种紧急状况下的应急反应能力，确保行车安全。

(6)模拟各类电客车故障及处理。通过教员人为设置故障，实现电客车驾驶仿真器操纵台上显示屏、各种仪表、指示灯等的正常或异常状态显示，培养学员正确分析判断及处理各种故障的能力。

(7)能够进行列车优化操纵技术的研究与验证，能够进行新的运行方案的预演或模拟试验，能够针对可预见的突发事件进行应急预案的模拟演练或验证。

(8)能够根据模拟驾驶训练记录对学员的操纵水平进行客观评价，实现自动评分、输出成绩报告、输出模拟操纵的相关信息和图表。

(9)能够为观摩学员提供足够的观摩信息，增强待训学员的感性认识，有助于避免群体性常见错误的发生，提高培训效率，缩短培训时间。

3 结束语

基于模拟仿真的电客车驾驶培训系统在地铁司机专业知识、基本操纵技能和精细化操纵培训上具有明显优势，可快速培训地铁司机业务技能。可以预见，在我国城市轨道交通运营事业快速发展的今天，该系统对于培养众多优秀电客车驾驶和运用管理人才一定会发挥更大的作用。

参考文献

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