軌道交通通信與控制虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)與實(shí)踐

李正交，戴勝華,2，周 興，陳擁軍

軌道交通通信與控制虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)與實(shí)踐

李正交1，戴勝華1,2，周 興1，陳擁軍1

（1. 北京交通大學(xué) 電子信息工程學(xué)院，北京 100044；2. 北京交通大學(xué) 教務(wù)處，北京 100044）

在我校國(guó)家級(jí)軌道交通通信與控制虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)過程中，利用現(xiàn)代信息技術(shù)和半實(shí)物仿真技術(shù)，構(gòu)建了虛擬仿真類、半實(shí)物設(shè)備類、半實(shí)物系統(tǒng)類虛擬仿真實(shí)驗(yàn)資源，形成了以學(xué)生為中心、以產(chǎn)出為導(dǎo)向的教育理念，按照協(xié)同化、多元化、個(gè)性化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，建設(shè)了虛實(shí)結(jié)合、線上線下資源共享的教學(xué)模式，為多專業(yè)、多學(xué)校、多地區(qū)間實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源共享服務(wù)奠定了基礎(chǔ)。

軌道交通；通信與控制；虛擬仿真；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

隨著以高鐵為代表的中國(guó)鐵路逐漸走向世界，軌道交通行業(yè)對(duì)人才的需求日益增加，軌道交通類專業(yè)辦學(xué)規(guī)模日益擴(kuò)大，教育部發(fā)布的《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄（2012年）》新增了“軌道交通信號(hào)與控制”專業(yè)。截至2018年，我國(guó)開設(shè)軌道交通信號(hào)與控制專業(yè)的本科院校由傳統(tǒng)的10余所發(fā)展至現(xiàn)在的近80所。新開專業(yè)院校增多，以及軌道交通行業(yè)的特殊性，使軌道交通類專業(yè)在開展實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)過程中面臨許多困難和挑戰(zhàn)[1-5]，主要包括：（1）軌道交通類實(shí)驗(yàn)內(nèi)容往往是真實(shí)實(shí)驗(yàn)設(shè)備無法開展、甚至有可能危及行車或?qū)W生自身安全的實(shí)驗(yàn)，如軌道交通事故再現(xiàn)與分析、列車運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景切換與更替、列車不同速度等級(jí)下無線信道的變換、列車運(yùn)營(yíng)過程中電磁環(huán)境的變換等；（2）部分軌道交通類實(shí)驗(yàn)設(shè)備成本高、占地大，在有限的實(shí)驗(yàn)空間和經(jīng)費(fèi)條件下，無法購(gòu)買和存放多臺(tái)套同類實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備，而單臺(tái)套多輪次開展實(shí)驗(yàn)，又無法滿足大范圍、多人次、同時(shí)段的實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求；（3）新開設(shè)軌道交通類專業(yè)的院校，往往存在實(shí)驗(yàn)資源緊張情況，部分院校還存在重實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備采購(gòu)而輕實(shí)驗(yàn)內(nèi)涵建設(shè)問題，原創(chuàng)性不足，且缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。隨著教育信息化進(jìn)程的推進(jìn)，依托現(xiàn)代信息技術(shù)開展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)，是高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的必然發(fā)展方向，它能夠?qū)崿F(xiàn)真實(shí)實(shí)驗(yàn)不具備或難以完成的教學(xué)功能，為多專業(yè)、多學(xué)校、多地區(qū)間實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源共享提供可能[6-9]。

1 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)概況

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)是高等教育信息化建設(shè)的組成部分，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)的重要內(nèi)容[9-10]。為了有效解決軌道交通真實(shí)設(shè)備實(shí)驗(yàn)教學(xué)遇到的各種困難，實(shí)現(xiàn)軌道交通通信與控制類專業(yè)各高校間跨區(qū)域?qū)嶒?yàn)資源共享，我校軌道交通信號(hào)與控制專業(yè)在原有的國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心基礎(chǔ)上，以軌道交通電磁兼容為基礎(chǔ)，以車地?zé)o線數(shù)字通信為手段，以安全高效控制列車為目標(biāo)，利用現(xiàn)代信息技術(shù)和半實(shí)物仿真技術(shù)，構(gòu)建了高度仿真的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)對(duì)象，并在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源、管理和共享平臺(tái)、教學(xué)和管理隊(duì)伍及管理體系等方面進(jìn)行了持續(xù)建設(shè)與改進(jìn)。

我校軌道交通通信與控制虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心結(jié)合軌道交通通信與控制相關(guān)課程與實(shí)驗(yàn)體系建設(shè)，完成了大量本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)。中心重點(diǎn)圍繞提高實(shí)驗(yàn)的數(shù)量與質(zhì)量、可配置性、共享程度等方面開展深化建設(shè)，努力建成數(shù)據(jù)源于現(xiàn)場(chǎng)、功能等同現(xiàn)場(chǎng)、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可自由配置、實(shí)驗(yàn)共享開放程度高的軌道交通通信與控制虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。2015年1月，我校軌道交通通信與控制虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心入選國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，其中“軌道交通列車運(yùn)行控制虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目”于2018年5月入選教育部首批國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目。

2 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心資源建設(shè)

我校軌道交通通信與控制虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)目標(biāo)明確，建設(shè)基礎(chǔ)深厚。中心貫徹“故障導(dǎo)向安全、技術(shù)緊跟前沿、平臺(tái)力求原創(chuàng)、科研融入教學(xué)、原理工程并重、資源高效開放”的建設(shè)理念，通過與中興通訊、交控科技、美國(guó)ANSYS公司及多個(gè)鐵路局與城市軌道交通公司等研發(fā)及運(yùn)營(yíng)單位合作，以軌道交通電磁兼容為基礎(chǔ)，以車地?zé)o線數(shù)字通信為手段，以安全高效控制列車為目標(biāo)，將最新的科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，初步形成虛擬仿真、半實(shí)物設(shè)備、半實(shí)物系統(tǒng)3類虛擬仿真實(shí)驗(yàn)資源（見圖1）。其中，面向校內(nèi)開放近200項(xiàng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，面向校外實(shí)現(xiàn)資源共享開放項(xiàng)目達(dá)100余項(xiàng)。

圖1 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心資源建設(shè)

2.1 軌道交通列車運(yùn)行控制虛擬仿真類實(shí)驗(yàn)資源

軌道交通列車運(yùn)行控制虛擬仿真類實(shí)驗(yàn)資源以虛擬仿真的形式實(shí)現(xiàn)線上資源共享，主要包括4個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K。

（1）列車運(yùn)行控制虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)K。基于軌道交通列控系統(tǒng)開發(fā)而成，將系統(tǒng)中關(guān)鍵信號(hào)設(shè)備及儀器儀表的結(jié)構(gòu)組成、工作原理、設(shè)備操作、常見故障處理等內(nèi)容以三維可視化仿真方式展現(xiàn)出來，學(xué)生可操作觀看現(xiàn)場(chǎng)或?qū)嶒?yàn)室無法完整再現(xiàn)的應(yīng)用情境，便于學(xué)生全面掌握信號(hào)系統(tǒng)開發(fā)、運(yùn)營(yíng)與維護(hù)的全過程。

（2）列車運(yùn)營(yíng)控制虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)K。基于高速鐵路車務(wù)、機(jī)務(wù)、工務(wù)、電務(wù)、車輛5大系統(tǒng)，將鐵路各工種現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際上崗考核、作業(yè)、設(shè)備故障排除、事故救援等流程以三維可視化仿真方式展現(xiàn)出來，學(xué)生結(jié)合各工種現(xiàn)場(chǎng)勞動(dòng)安全規(guī)范進(jìn)行設(shè)備與流程的操作與觀看，再現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)難以復(fù)現(xiàn)或開展、危及行車安全、綜合集成難度大的應(yīng)用情境，便于學(xué)生全面掌握軌道交通運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)各工種的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)。

（3）列車自動(dòng)監(jiān)控虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)K。通過基于瀏覽器訪問的WebATS完成對(duì)城市軌道交通列車自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的認(rèn)知實(shí)操、分析驗(yàn)證、算法分析、故障應(yīng)對(duì)等實(shí)驗(yàn)。軟件界面及操作方法和功能與現(xiàn)場(chǎng)基本一致，可對(duì)關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行靈活設(shè)置，實(shí)現(xiàn)無縫替換與通信控制。

（4）列車自動(dòng)防護(hù)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)K。通過模塊化的軟件結(jié)構(gòu)向?qū)W生提供列車運(yùn)行控制系統(tǒng)VBA的開發(fā)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)學(xué)生獨(dú)立開發(fā)系統(tǒng)功能模塊，并能夠在環(huán)境中進(jìn)行算法驗(yàn)證，完成列車限制速度繪制、移動(dòng)授權(quán)生成與使用、應(yīng)答器報(bào)文組幀等仿真實(shí)驗(yàn)。

2.2 軌道交通半實(shí)物虛擬仿真設(shè)備類實(shí)驗(yàn)資源

軌道交通半實(shí)物虛擬仿真設(shè)備類實(shí)驗(yàn)資源，是在軌道交通列控系統(tǒng)中車載設(shè)備、地車通信設(shè)備、地面設(shè)備3類實(shí)物設(shè)備基礎(chǔ)上，利用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行二次開發(fā)而成的，供本科生按照設(shè)備認(rèn)知、原理學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)交互、故障排除4個(gè)層次進(jìn)行綜合實(shí)驗(yàn)（見圖2）。

圖2 軌道交通半實(shí)物虛擬仿真設(shè)備類實(shí)驗(yàn)資源架構(gòu)

（1）車載半實(shí)物虛擬仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)備。將列車三維視景、列車駕駛臺(tái)、故障注入等內(nèi)容以半實(shí)物和虛擬現(xiàn)實(shí)兩種方式進(jìn)行展現(xiàn)，為實(shí)驗(yàn)者提供軌道交通列車運(yùn)行控制系統(tǒng)關(guān)鍵子系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)操作、模擬駕駛和故障排查等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

（2）地車通信半實(shí)物虛擬仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)備。以應(yīng)答器點(diǎn)式地-車通信系統(tǒng)與機(jī)車信號(hào)連續(xù)式地-車通信系統(tǒng)為基礎(chǔ)，輔以虛擬儀器技術(shù)而搭建，模擬地車信息生成、傳輸及處理過程。學(xué)生在此系統(tǒng)基礎(chǔ)上，能夠從算法驗(yàn)證到信息傳輸全過程，全方位、透明地開展專業(yè)技能實(shí)驗(yàn)及工程實(shí)踐實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)自身專業(yè)實(shí)踐能力和實(shí)際動(dòng)手能力。

（3）地面半實(shí)物虛擬仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)備。以分散自律調(diào)度集中、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖、信號(hào)集中監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)設(shè)備為基礎(chǔ)，并融入半實(shí)物仿真形式，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)非開放功能進(jìn)行功能再現(xiàn)及二次開發(fā)而成的，用以產(chǎn)生軌道交通站場(chǎng)室內(nèi)外設(shè)備正常工作信號(hào)或故障信號(hào)。使學(xué)生在進(jìn)行實(shí)操實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，能夠了解各設(shè)備工作原理及控制信號(hào)的正常特性與故障特性，并能夠根據(jù)故障信息查找可能原因，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力及解決復(fù)雜工程問題能力。

2.3 軌道交通半實(shí)物虛擬仿真系統(tǒng)類實(shí)驗(yàn)資源

軌道交通半實(shí)物虛擬仿真系統(tǒng)類實(shí)驗(yàn)資源以高速鐵路CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)、城市鐵路CBTC列控系統(tǒng)為原型，利用半實(shí)物虛擬仿真技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)中心有限環(huán)境空間下再現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)列控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在同一時(shí)刻同一區(qū)域?qū)ο到y(tǒng)級(jí)列控系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和操作（見圖3）。

(1)高速鐵路CTCS-3虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。利用半實(shí)物仿真方式，提供高速鐵路CTCS-3級(jí)列車運(yùn)行控制全系統(tǒng)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境，并能夠按照真實(shí)的列控系統(tǒng)進(jìn)行正常通信、控制與操作，完整復(fù)現(xiàn)列車作業(yè)、調(diào)車作業(yè)全過程。同時(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)操要求，可對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行故障設(shè)置，實(shí)現(xiàn)典型列車事故、典型設(shè)備故障等情境的設(shè)置與復(fù)現(xiàn)。根據(jù)列控原理、實(shí)操仿真、故障設(shè)置及恢復(fù)等功能，使學(xué)生在列控系統(tǒng)的學(xué)習(xí)過程中，進(jìn)一步將理論知識(shí)與實(shí)際操作結(jié)合起來，并能夠在實(shí)際的列控系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境中，通過軟件開發(fā)、操作實(shí)習(xí)和故障排查等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，深刻理解列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的工作原理。使學(xué)生能夠在學(xué)習(xí)CTCS-3級(jí)列車運(yùn)行控制系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)過程的同時(shí)，觀察可能發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生的事故，重視信號(hào)安全問題，培養(yǎng)學(xué)生的安全意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐動(dòng)手能力。

圖3 軌道交通半實(shí)物虛擬仿真系統(tǒng)類實(shí)驗(yàn)資源架構(gòu)

（2）城市鐵路CBTC虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。利用半實(shí)物仿真方式，提供城市鐵路CBTC列車運(yùn)行控制全系統(tǒng)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境，能夠提供CBTC系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備仿真、系統(tǒng)實(shí)際操作和系統(tǒng)故障模擬等功能。依托本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，能夠使學(xué)生在城市軌道交通列控系統(tǒng)的學(xué)習(xí)過程中，進(jìn)一步將理論知識(shí)與實(shí)際操作結(jié)合起來，并能夠在實(shí)際的CBTC列控系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境中，通過仿真實(shí)驗(yàn)、操作實(shí)習(xí)和故障排查等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，深刻理解城市軌道交通CBTC系統(tǒng)的工作原理和操作方法，提升學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。

3 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的理念和方法

我校軌道交通通信與控制虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心相關(guān)實(shí)驗(yàn)資源，按照新工科工程教育新理念的要求，采取以學(xué)生為中心、以產(chǎn)出為導(dǎo)向的思維模式，將行業(yè)最前沿的科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，按照虛實(shí)結(jié)合、線上線下國(guó)際化共享服務(wù)的理念，通過半實(shí)物系統(tǒng)仿真、虛擬系統(tǒng)仿真兩種形式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)展示，設(shè)計(jì)了虛擬仿真類、半實(shí)物設(shè)備類、半實(shí)物系統(tǒng)類原創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)?zāi)K[11-12]。相關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以仿真現(xiàn)有設(shè)備無法安全實(shí)驗(yàn)或再現(xiàn)的場(chǎng)景，通過設(shè)備認(rèn)知、原理學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)交互、故障排除等多個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，學(xué)生可對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行自主設(shè)計(jì)開發(fā)與最優(yōu)選擇，并根據(jù)對(duì)前沿科技的探索與追蹤，再輔以現(xiàn)代信息工具，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評(píng)估與驗(yàn)證，從而勝任多任務(wù)及多成員間多角色的切換和任務(wù)協(xié)同，培養(yǎng)學(xué)生解決具體復(fù)雜工程問題的能力。

中心提出了協(xié)同化、多元化、個(gè)性化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法[13]，努力形成以學(xué)生為中心的基于產(chǎn)出的OBE實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，突出對(duì)學(xué)生自主實(shí)踐能力和探索精神的培養(yǎng)。以軌道交通CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的故障排查實(shí)驗(yàn)為例，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)方面，以實(shí)際工程問題為出發(fā)點(diǎn)，融入科學(xué)理論分析方法，體現(xiàn)基于原理的工程應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)科學(xué)與工程的協(xié)同化；在個(gè)性化方面，學(xué)生可根據(jù)個(gè)人興趣，對(duì)支持相同畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的不同實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景進(jìn)行選擇，如車載故障場(chǎng)景、地面故障場(chǎng)景、通信故障場(chǎng)景等。盡管學(xué)生選擇了不同的場(chǎng)景，但實(shí)驗(yàn)過程中教師會(huì)通過對(duì)列車運(yùn)行控制系統(tǒng)關(guān)鍵仿真設(shè)備和仿真線路數(shù)據(jù)靈活設(shè)置相關(guān)故障，而形成類似的復(fù)雜工程問題。教師并不是直接解答學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中遇到的問題，而是給予原理性或方法性的引導(dǎo)與啟發(fā)，學(xué)生則需要根據(jù)各關(guān)鍵設(shè)備反映出的故障現(xiàn)象，結(jié)合相應(yīng)的理論知識(shí)及使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，來對(duì)問題進(jìn)行分析研究，從而給出多元化的解決方案（見圖4）。

通過問題的設(shè)計(jì)、分析和解決環(huán)節(jié)，使學(xué)生在仿真過程中能夠發(fā)現(xiàn)故障、記錄故障現(xiàn)象、查找故障原因并最終進(jìn)行故障恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)融知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)、素質(zhì)教育于一體，使學(xué)生在學(xué)習(xí)中汲取知識(shí)的精華，在探究中領(lǐng)悟知識(shí)的真諦，在實(shí)踐中感受知識(shí)的魅力。

圖4 中心虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法示例

4 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的持續(xù)建設(shè)

實(shí)驗(yàn)中心依托國(guó)家級(jí)重點(diǎn)學(xué)科、國(guó)家級(jí)特色專業(yè)、國(guó)家首批卓越工程師計(jì)劃專業(yè)、國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、國(guó)家級(jí)科研平臺(tái)、國(guó)家級(jí)工程實(shí)踐教育中心、國(guó)家級(jí)教學(xué)名師和“萬人計(jì)劃”教學(xué)名師，開發(fā)了半實(shí)物與虛擬系統(tǒng)仿真兩種虛實(shí)結(jié)合形式的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，系統(tǒng)支持線上共享與線下開放實(shí)驗(yàn)。其中，“軌道交通列車運(yùn)行控制虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目”于2018年入選教育部首批國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目。中心以此為契機(jī)，將重點(diǎn)圍繞提高實(shí)驗(yàn)的數(shù)量與質(zhì)量、可配置性、共享程度等方面開展深化建設(shè)，逐步完善實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)模塊間系統(tǒng)級(jí)運(yùn)行控制實(shí)驗(yàn)，同時(shí)不斷提升教學(xué)水平，升級(jí)軟硬件平臺(tái)架構(gòu)，提升平臺(tái)開放服務(wù)的能力[14-15]。中心將從以下兩方面不斷擴(kuò)大國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心及國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的示范輻射作用。

（1）響應(yīng)國(guó)家倡議，面向“一帶一路”沿線國(guó)家進(jìn)行示范服務(wù)。以“互聯(lián)網(wǎng)+”為驅(qū)動(dòng)，對(duì)接“一帶一路”和中國(guó)高鐵“走出去”倡議，通過我校已建成的中美、中俄、中英3個(gè)國(guó)際聯(lián)合高鐵研究中心及我校牽頭的中國(guó)-東盟軌道交通教育培訓(xùn)聯(lián)盟、國(guó)家軌道交通培訓(xùn)與教育中心，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)中心云技術(shù)共享平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源服務(wù)的國(guó)際化發(fā)展，搭建服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略的、具有多元辦學(xué)格局的國(guó)際教育資源中心、實(shí)驗(yàn)中心和服務(wù)中心。

（2）緊跟行業(yè)需求，面向國(guó)內(nèi)高校與業(yè)內(nèi)企業(yè)進(jìn)行示范服務(wù)。發(fā)揮教育部軌道交通信號(hào)與控制教學(xué)指導(dǎo)組主任單位的優(yōu)勢(shì)，面向全國(guó)近80所設(shè)立本專業(yè)的本科院校共享實(shí)驗(yàn)資源。目前已與28所高校簽訂了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目成績(jī)互認(rèn)與學(xué)分轉(zhuǎn)換共享合作意向協(xié)議。發(fā)揮我校軌道交通通信與信號(hào)專業(yè)優(yōu)勢(shì)，面向業(yè)內(nèi)企業(yè)職工培訓(xùn)提供遠(yuǎn)程共享開放平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源更寬、更大范圍的共享。

5 結(jié)語(yǔ)

我校軌道交通通信與控制虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，以軌道交通通信與控制技術(shù)為基礎(chǔ)，重點(diǎn)面向軌道交通信號(hào)與控制專業(yè)開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作，在立足本校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)上，服務(wù)國(guó)內(nèi)外相關(guān)院校及企事業(yè)單位。中心多次應(yīng)邀在全國(guó)性教學(xué)研討會(huì)上介紹實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革和師資隊(duì)伍建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)多次承辦教育部軌道交通信號(hào)與控制專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)年會(huì)和全國(guó)高校軌道交通信號(hào)與控制師資培訓(xùn)班，并做主題發(fā)言。中心接待了來自英國(guó)蘭卡斯特大學(xué)、美國(guó)內(nèi)華達(dá)大學(xué)、俄羅斯莫斯科國(guó)立交通大學(xué)、肯尼亞鐵路局的同行，以及南京理工大學(xué)、鄭州大學(xué)、蘭州交通大學(xué)等20多所國(guó)內(nèi)外大學(xué)師生，來校進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)交流，同時(shí)承擔(dān)了北京部分高校軌道交通信號(hào)與控制類實(shí)踐教學(xué)和實(shí)習(xí)工作，發(fā)揮了廣泛的輻射和示范作用。

[1] 馬然，馬軍，周連佺，等.現(xiàn)代軌道交通虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2017, 34(10): 215–218.

[2] 羅昊，張曉東.虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心開放共享模式的探索[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2016, 33(10): 232–236.

[3] 馬軍，喬磊，張嘉鷺，等.高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)檢修虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的建設(shè)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2018, 35(5): 111–114, 118.

[4] 戴勝華，李正交.軌道交通信號(hào)與控制專業(yè)拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的研究: 特色鮮明世界一流大學(xué)本科人才培養(yǎng)建設(shè)之 路[C]//北京交通大學(xué)本科教學(xué)研究論文集（2015）.北京：北京交通大學(xué)出版社，2016.

[5] 何世偉，周磊山.交通運(yùn)輸虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心軟件技 術(shù)[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2016, 28(2): 322–328.

[6] 教育部.教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011- 2020年）[Z]. 2012.

[7] 教育部.關(guān)于開展國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)工作的通知：教高司函[2013]94號(hào)[Z]. 2013.

[8] 王衛(wèi)國(guó)，胡今鴻，劉宏.國(guó)外高校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀與發(fā)展[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2015, 34(5): 214–219.

[9] 李平，毛昌杰，徐進(jìn)．開展國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)提高高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化水平[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2013, 32(11): 5–8.

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[11] 陳國(guó)輝，劉有才，劉士軍，等.虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2015, 34(8): 169–172, 185.

[12] 劉亞豐，余龍江.虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)理念及發(fā)展模式探索[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2016，33(4): 108–110, 114.

[13] 陳后金.轉(zhuǎn)變教育觀念造就知而有識(shí)學(xué)而善用的優(yōu)秀人才[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2013(10): 10–11, 15.

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[15] 張寬朝，江海洋，郭寧.高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的開放運(yùn)行探究[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2018, 37(3): 154–157.

Construction and practice of virtual simulation experimental teaching center for rail traffic communication and control

LI Zhengjiao1, DAI Shenghua1,2, ZHOU Xing1, CHEN Yongjun1

(1. School of Electronic and Information Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China; 2. Academic Affairs Office, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China)

During the construction of the national virtual simulation experimental teaching center for rail traffic communication and control in the university, the virtual simulation experimental resources of virtual simulation, hardware-in-the-loop equipment and hardware-in-the-loop systems are constructed with the modern information technology and hardware-in-the-loop simulation technology. A student-centered and output-oriented educational idea has been formed. According to the cooperative, diversified and individualized experimental teaching methods, a teaching mode of combining virtual reality with online and offline resources sharing has been constructed, which lays a foundation for multi-specialty, multi-school and multi-region experimental teaching resources sharing services.

rail traffic; communication and control; virtual simulation; experimental teaching

U284；G482

A

1002-4956(2019)09-0186-05

2019-01-24

2017年度北京交通大學(xué)實(shí)驗(yàn)室研究課題（1701020100）；北京交通大學(xué)2017年校級(jí)教改項(xiàng)目（B類-29）

李正交（1986—），男，河南南陽(yáng)，碩士，實(shí)驗(yàn)師，研究方向?yàn)檐壍澜煌ㄗ詣?dòng)化與控制、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)。

E-mail: lizhj@bjtu.edu.cn

10.16791/j.cnki.sjg.2019.09.048