虛實結合的高職城市軌道交通調度實訓平臺探索與實踐

孫曉梅

(長春職業技術學院工程技術分院，吉林長春 130033)

目前，我國城市軌道交通已經進入高速發展時期。為了適應城市軌道交通專業人才需求驟增的趨勢，我國各大院校紛紛加大了專業人才的培養。對于高職城市軌道交通運營管理專業學生而言，綜合調度能力是其核心崗位技能要求，承擔著列車行車組織、調度指揮及突發事件應急處理、保證乘客安全運輸的重任［1］。由于運營調度過程與生產實際聯系緊密，要求學生必須對運營調度各方面的內容及具體實施細節有全面、深刻的認識，使學生掌握調度指揮的實際能力，這些只有通過日常調度指揮訓練來實現。

在實際的城市軌道交通運營方面課程教學中，因其專業性強、涉及面廣、內容抽象等自身特點，僅依靠現有理論教學和硬件仿真實驗的教學手段，難以使學生建立起城市軌道交通運營的大局觀，達到最佳教學效果。在現實中運輸生產單位出于安全和作業效率的考慮，學生即使在企業現場實習，也很難有機會參與調度指揮方面的實際操作［2］。如何實現學生調度能力的培養，實現學生技能與企業崗位需求的有效對接，是擺在城市軌道交通運營管理專業人才培養方面的難題。

高職院校實訓基地是培養學生動手能力的主要場所，是保證落實“培養職業技術能力為核心”的教育思想的基礎平臺。《教育部關于全面提高高等職業教育教學質量的若干意見》指出，要積極探索校內生產性實訓基地建設的校企組合新模式，要充分利用現代信息技術，開發虛擬工廠、虛擬車間、虛擬工藝、虛擬實驗［3］。

在這種背景下，結合城市軌道交通運營調度實訓特點及崗位能力需求，從虛實結合一體化發展的角度，基于計算機軟件虛擬仿真技術，結合場地環境、儀器設備布置，采用仿真設備與生產性設備虛實結合的方式，模擬真實工作程序、工作環境、技術指標、動作要求等，為科學研究、模擬生產、教學訓練和考核鑒定等過程提供實訓平臺，是加強實踐教學基地建設和實踐教學環節既經濟又有效的一種途徑［4］。

一、實訓平臺功能定位

作為高職城市軌道交通運營管理專業的核心崗位技能，運營調度能力實訓在整個教學中具有十分重要的地位，貫穿于整個教學活動的各個環節，是培養學生理論聯系實際、解決調度過程中實際問題的關鍵。

根據崗位需求和培養目標，專業教學過程中已開設多門與綜合調度能力養成相關的課程，并通過與長春輕軌校企合作、雙主體辦學的模式，建成了列車自動控制、模擬運營沙盤等城市軌道交通相關實訓設備。但由于這些設備缺乏崗位系統性、生產環境真實性等不足，只能簡單地演示調度工作的相關流程，不能充分地鍛煉出學生的職業技能。

為此，在現有校內城市軌道交通實訓基地的基礎上，建立城市軌道交通調度系統實訓平臺，以虛擬仿真形式再現長春輕軌實際線路的真實生產調度場景，通過對學生進行實戰訓練，增強學生職業技能與崗位需求之間的有效對接。實訓平臺建設的功能定位主要涵蓋以下三個方面:一是能夠承擔城市軌道交通運營管理專業多門主干課程的實驗、實訓項目，培養學生綜合調度的崗位核心能力;二是能夠滿足教師、學生的科研、實驗、實踐需要，能夠為職業大賽、創新項目、教師科研課題提供運行平臺，服務于教學;三是能夠為地方區域乃至東三省輕軌、地鐵、鐵路等相關企業運營調度人員提供人員培訓平臺，發揮其強大的社會服務功能。

采用仿真設備與生產型設備虛實結合方式建立城市軌道交通調度實訓平臺，提高生產性實訓的仿真化程度，為學生提供“具有企業生產真實產品”的虛實相關的教學環境，可有效保障面向城市軌道交通調度大型工作流程、技術密集型崗位的核心技術的培養。

二、實訓平臺開發建設

基于城市軌道交通運營調度的功能定位，結合前期校內城市軌道交通實訓基地生產型設備，該實訓平臺可從以下八個方面來進行開發與建設［5］。

(一)行車調度指揮實訓子系統開發

按照長春輕軌某條具體線路(例如4號線)，模擬全線車站的車站值班員系統和調度控制中心(OCC)中控系統，能夠模擬全線不少于30輛車的正線運營，并且能夠設置各種故障實現技能考核。為操作人員提供了一個逼真、穩定的操作環境，同時可進行教學培訓和考試使用，可使操作人員的工作技能得到更直觀、有效、全面快速提高，實現OCC值班員、車站值班員局域操作工作站(LOW)等重要崗位職能的實訓。

(二)虛擬列車及運行圖編輯子系統開發

該系統與長春輕軌4號線相同，可以實現站場顯示、列車顯示和調度過程中的報警顯示，可以模擬站場操作，可以模擬列車操作、列車自動駕駛與防護，可以模擬列車運行圖的編制、修改及實跡運行圖的自動生成操作。

(三)環境控制仿真實訓子系統開發

模擬長春輕軌4號線地下部分的三個站點:長春站北廣場站—北亞泰大街站—偽皇宮站的環境控制系統。模擬內容包括:大系統、A端小系統、公共區、照明系統、給排水系統、模式控制、系統狀態圖、控制方式切換等功能。能夠模擬編制和執行環控系統的運行方式。教師控制中心能夠設置各種故障，在故障情況下訓練學生指揮整個環控系統的突發事件或事故處理的能力。訓練學生對事故、報警認真確認并分析情況，及時通報，迅速指揮事故現場按災害模式運行。

(四)電力調度指揮仿真實訓子系統開發

電力調度系統與長春輕軌線路(4號線)電力調度系統(PSCADA)界面和操作邏輯完全一致。模擬內容包括一次主接線圖、通信系統圖、平面布置圖、告警顯示、用戶權限管理、數據歸檔和統計報表功能等系統功能。

(五)視頻監控仿真子系統開發

調度員可以切換監視器所顯示的內容，并可以調節監視器所顯示場景的水平視角。通過視頻監控系統，熟悉視頻監控原理和各種常規和非常規操作。

(六)教師控制服務器搭建

教師服務器主要用于教師主導的教學，教師可以模擬多種角色。功能包括:查看和控制學員使用狀態，手動設置各類應急故障和模擬事故，設置和維護各類基礎數據，管理學生成績等功能，是整個系統中為教師設置的操作終端。

(七)大屏幕顯示子系統

模擬輕軌調度控制中心及站控中心，采用壽命較高的液晶顯示屏幕，顯示行車、電調、環調、中央監控(CCTV)的實時動態。

(八)城市軌道交通調度系統實訓平臺集成與評估

在系統硬件配置的基礎上，將城市軌道交通調度各子系統軟硬件實現集成，并完成功能測試，并對調度系統平臺的職業性、情境性、過程性、交互性與智能性進行評估。

三、實訓平臺特色體現

當前，建成的城市軌道交通實訓系統由于建設時間短、建設經費制約等原因，存在實訓系統崗位針對性、工位配置完整性、工作過程導向性、實訓情境創設系統性、功能性與可操作性不足等問題，實訓效果有待提高，尚未形成完整的城市軌道交通調度系統實訓平臺。

采用虛實結合方式建成的城市軌道交通系統調度實訓平臺，除了具有成本低(軟件即設備)、功能全(克服傳統設備品種、數量限制)、效果好(學生可反復操作)等優點［6］，其創新性還體現在以下四個方面:一是可實現與地鐵運營公司(長春輕軌4號線)實際現場完全一致的現場化教學，包括控制軟件、技能要求、標準化工作流程等，讓學生熟悉崗位要求。二是可實現理論知識和專業內容的實訓和教學，使學生熟練掌握地鐵實際運營過程中，調度指揮系統的所有專業術語及其自動化控制設備的控制過程和原理，具備分析問題、解決問題的能力。三是可實現調度應急和非常規操作，使學生熟練掌握地鐵調度指揮過程中的各種應急狀況的處理，如火災疏散、電話閉塞、車站設備故障、停電、列車故障等應急狀況處理，實訓流程遵循地鐵地鐵運營公司的應急預案，與實際運營現場完全一致，能夠到現場就上崗。四是可實現學生現場動手能力的培養，能夠熟練使用和操作地鐵實際線路的調度指揮系統軟件，完成各種常規和非常規操作。可實現學生全面熟練掌握地鐵運營管理系統的整個系統的結構、內容、網絡狀況和工作原理，能站在理論高度，對運營管理工作進行分析和總結，提高學生未來發展的潛力。

四、實訓平臺建設途徑

采用模塊化開發模式，重點開發行車調度指揮、虛擬列車及運行圖編輯、環境控制仿真、電力調度指揮仿真、視頻監控仿真以及大屏幕顯示等六大模塊，在此基礎上完成數據庫的開發集成。同時，以現有運營調度相關生產性設備為接口，結合場地環境、儀器設備布置，將ATC系統、模擬運營沙盤等調度相關生產性設備進行接口并入開發。平臺分模塊開發流程如圖1所示。

圖1 虛實結合的城市軌道交通調度實訓平臺框架圖

五、結語

采用虛實結合方式開發建設的城市軌道交通調度實訓平臺，構建具有企業生產真實產品的虛實相關的教學環境，可實現與就業崗位實際現場一致的現場化教學，使學生熟練掌握地鐵實際運營過程中的理論知識和專業內容，實現調度過程中的應急狀況處理及非常規操作，真正解決城市軌道交通運營調度大型工作流程、技術密集崗位的核心崗位技能實訓和培養，能夠使學生到現場就能上崗，保證高職院校城市軌道交通運營管理專業學生崗位核心能力的培養以及人才培養質量的提升。

［1］招曉菊，陳敏娜．高職院校專業設置與產業發展適應性分析——以城市軌道交通運營管理專業為例［J］．職業技術教育，2013(32):5－8．

［2］彭其淵，黃 鑒，鄧灼志．軌道交通綜合調度實驗教學仿真平臺構建探討［J］．西南交通大學學報:社會科學版，2009(2):35－38．

［3］教育部關于全面提高高等職業教育教學質量的若干意見［EB/OL］．http://www．moe．edu．cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/moe_745/200612/19288．htm l，2006．

［4］周德富，李金祥．虛擬現實技術在高職實踐訓練中的應用［J］．繼續教育研究，2012(10):65－67．

［5］天津維科車輛技術有限公司．城市軌道交通OCC實訓中心［R］．天津:維科車輛，2013．

［6］吳俊強．構建虛實結合的計算機網絡實訓室［J］．實驗室研究與探索，2009(11):245－247．