关键词：驾驶仿真 地铁司机 培训驾驶
中图分类号：U231文献标识码： A
On the subway train driving simulation training system
Zhong Zhiyong
（Operation Division，Shenzhen metro Co.，Ltd.，Shenzhen 518040，China）
Abstract：Driving simulation system is the main function of the subway driver training manual training and troubleshooting and unexpected emergency response training. This system is characterized by shortening the period of the driver's training, improve the efficiency and effectiveness of the training, and add real vehicle training on the malfunction and emergency training. The system input provides a safe, reliable and convenient and efficient advanced training method. Is suitable for the implementation of the new driver old driver training and on-the-job training; Improve the level of driver, the research means of control technology, led driver "proficient" technology; The system through intensive training, emergency drill, system equipment investment saving on operational vehicles, equipment, such as holding time, won't be any adverse impact on the subway operation, more important is greatly shorten the training cycle, improve the training efficiency, saving the cost of the training.
Keywords：Driving simulation subway driver training
1.1列车驾驶仿真器系统功能及性能
地铁列车驾驶仿真培训系统由司机驾驶室、客室、120度弧形柱幕、CGI视景系统、5.1立体声声音系统、停车对标系统、主控系统、教员系统、观摩系统 、硬件PTT系统等组成，实现了地铁列车的各种运行与控制模式的原理仿真，完成了地铁列车在深圳地铁三号线的模拟运行和人员训练。系统能通过比较真实的操作控制，让受训司机体会列车加速及进站停车的力度和技巧，有效地训练司机的停车对标驾驶和操作。系统以可视方式真实展现了开关车门状态和过程，司机能准确观察站台上乘客上下车情况，并根据实际情况，进行驾驶操作 。司机在模拟驾驶器上能够体会与真实线路一致的场景，感受到列车运行过程中车辆的运动状况，聆听到列车运行、停站 、报站、鸣笛、车辆设备的电器与机械噪声、线路环境背景噪声等声音，使受训司机在一个逼真的、沉浸感极强的虚拟环境下进行列车驾驶与控制训练。试用司机普遍反映系统在操控功能、列车性能、操纵环境等方面与真实系统极为相似，真正达到了“身临其境”的程度。系统能够模拟大量的车辆故障现象，便于受训司机进行故障排除训练，且可保证训练人员与设备的安全 。系统提供了多种地铁列车运行过程中可能出现的突发事件模拟，可以训练司机的应急反应能力和应急措施的正确实施 。能够设置各类训练课程并进行训练过程监控和评价 。系统特有的主动观摩系统有助学员主动思考问题并评价操纵者的优缺点，对于避免某些易批量化重复的错误有极大的帮助，能够显著提升学员对操纵控制的理解，进而提高了培训质量 。
1.2系统整体结构
全功能列车驾驶仿真器由具有六自由度运动功能的电动运动平台、仿真司机室、采用
CGI技术的三通道边缘融合视景仿真系统、5.1声道立体声数字化声音仿真系统、列车运行仿真系统、故障处理仿真系统等构成。列车驾驶仿真器由投影室、司机室及其内部设备固定于六自由度运动平台之上。在列车驾驶仿真器上可以实现常规及非正常行车条件下的列车驾驶技能训练与考核，可实现故障现象模拟及故障排除的处理过程模拟。
1.3仿真培训系统功能划分
列车仿真培训系统主要由五个部分构成：
1） CBT训练系统；
2） PTT训练系统；
3） 学员观摩教学系统；
4） 教员系统；
5） 全功能列车驾驶仿真器。
1.4学员观摩教学系统
学员观摩教学系统主要功能：观摩学员可通过该系统对仿真培训或考核过程进行观摩，观摩学员可通过该系统对受训者（或被考核者）的操作行为进行评价。
1.5教员系统
教员系统主要功能：进路设置，课程编排，系统状态监控，突发事件和故障设置及取消，天气控制。教员可以根据学员具体情况安排培训内容，为每位学员量身定做培训计划。
1.6列车驾驶仿真培训系统硬件结构
驾驶室、司机操纵台及数据采集输出系统、视景仿真子系统、运动仿真子系统、声音仿真子系统、动感仿真子系统、主控子系统、教员监控子系统、学员观摩子系统以及机房设备、电源设备等。
1.7硬件设备的基本连接
系统硬件设备采用异步控制方式，通过以太网连接成一个整体，各个部分协调工作，完成系统需要采样、模拟、计算、控制等功能。
1.8机械结构
整个仿真系统机械总体结构由以下四部分组成：仿真器司机室/投影室、站台显示系统、设备间机柜、教员操纵台。
仿真器主体由司机室、投影室、运动平台组成，司机室前端与投影系统连接构成为一整体，放置在6自由度电动运动平台上。仿真司机室采用深圳地铁三号线真实列车1：1外观，内部布局与真实列车一致。其结构包括：司机室外壳、骨架、车门、内部设备、内装饰件、支撑底架、综合控制柜、司机室通风系统。投影系统为全封闭式三通道弧形结构，内部投影方式为正投，屏幕尺寸为3×100英寸。投影系统包括投影机、屏幕、投影机支撑架等。整个仿真器外观如图1所示。
图1仿真器外观示意图
设备机柜包括I/O计算机柜、声音计算机柜、视景机柜、低压电器柜等。
教员操纵台提供仿真器教员操作平台，包括安装系统电源控制开关、系统监控显示器、打印机等设备。
1.9网络结构
列车驾驶仿真培训系统采用分布式仿真系统，系统各节点之间通过网络进行数据交换，网络系统通过一台网络交换机和在各节点加装网卡实现，如图2所示。
系统相关设备包括：
1）网络交换机；
2）各数据节点加装网卡。
图2网络结构图
1.10 视频设备结构
为了实现系统的多方监控和调试方便等需求，在列车驾驶仿真培训系统中使用了视频分配器和视频切换矩阵等专用视频设备，如图3所示。
视频设备功能分为两类：
1）系统的多路输出；
2）视频矩阵的输入和输出。
系统中前向视景、站台视景、TMS系统、虚拟列车设备系统和视频监视系统都需要多路视频输出，输出的目标包含系统自身功能实现的输出、教员监控输出和观摩投影输出。其中教员监控台上的相关设备还提供系统的远程集中调试功能，因此，相关系统的鼠标和键盘配置通过KVM切换设备进行控制。
公共观摩区需要提供上述各子系统的运行状态和司机室视频监视系统显示，因此，各子系统和视频监视系统的输出都有一路进入8入4出视频矩阵，在教员监控系统的控制下选择和控制视频矩阵的输出，经画面分割器输出到公共观摩区投影仪。
图3视频结构图
1.11 机柜设备布置图
深圳地铁三号线列车驾驶仿真培训系统各子系统设计
系统硬件结构上，列车驾驶仿真器由驾驶室、运动系统、列车运行仿真系统、视景仿真系统、声音仿真系统、通讯仿真系统、虚拟列车设备系统、故障/突发事件的模拟系统等组成。列车驾驶仿真器驾驶室列车驾驶仿真器驾驶室由仿真驾驶室、驾驶室室内设备和投影设备。
设备间机柜布局图。 如图4。
图4 机柜设备布置图
关键词：城市轨道交通;列车牵引与操纵;教学方法;教学手段
近几年，城市轨道交通行业发展迅猛，为相关人才提供了广阔的就业前景。我校作为工科类国家中等职业技术学校，主要培养城市轨道交通方面的高技能应用型人才。城市轨道交通列车驾驶员作为高技能应用型人才，其主要工作在城市轨道交通运营生产第一线，驾驶人员理论知识和操作技能与安全、正点、优质、高效地完成旅客运输任务关系极大，因此，城市轨道交通列车牵引与操纵既是城市轨道交通列车驾驶专业的核心课程，也是列车驾驶技能的理论基础，基于本课程的重要性，本人在教学方法和教学手段上进行以下简单探索。
一、现代化多媒体教学
纵观目前教学，普遍存在教学手段单一、教学方式单调枯燥等问题，课堂上除了少量的挂图和简单的教具外，教师仅靠一张嘴、一支粉笔、一本书进行教学授课，这显然难以胜任目前学校教育培养高技能应用型人才的培养目标要求。为此，我们应改变传统教学观念，正确认识现代化教学手段，充分利用多媒体，改变传统教学的局限与不足，将课程内容经过计算机软件加工整理，用文字、表格、图像、声音和动画Flash等形式通过多媒体设备实现知识信息的再现，使课程内容生动、形象，吸引学生，激发学生的学习热情。例如，我在教授出乘准备与出勤这一章节的时候，讲授课本内容之前先通过多媒体给学生播放某地铁公司的出勤流程录像，学生看得津津有味，通过观看录像学生对出勤工作有了一个大概的概念和印象，这样再回到教授书本内容时，学生就不会迷茫，很快就可以将书本上的出勤工作步骤与刚才的录像联系起来，这样学起来既轻松有趣又加深了记忆。
二、案例教学
案例教学法，即在教学中教师根据教学目标和内容的需要，运用社会或身边发生的现实事例，让学生设身处地地去思考、分析、讨论，激发学生的学习兴趣，培养学生分析解决问题的能力，是国外现代教学中常用的启发式教学模式。
案例教学操作流程：以例激趣―以例说理―以例导行。
采用此种方法教学时，教师应结合教学内容选取生活中典型、有针对性的案例进行教学。例如，本课程中有一章节内容主要是驾驶员个性和心理对城市轨道交通驾驶工作的影响，以及如何合理调适自己的情绪以达到良好的驾驶状态。我让大家互相讨论自己有过哪些不良情绪，对当时的工作产生了哪些不良的影响，你是采用什么方法使自己的不良情绪平复并最终完成任务的。课堂一下子就热闹了起来，大家积极参与讨论，踊跃发言，许多同学纷纷提到自己在考试和面试的时候存在紧张、焦虑等情绪，导致自己脑子一片空白或说话结巴，最后采用深呼吸、自我暗示和反复模拟演练等方法克服了不良情绪。在讨论和发言中大家知道了情绪对工作的重要性，平时要学会改善自己的心理状态，要全身心投入，不能带入不良或负面情绪，力求高质量完成工作任务。对于城市轨道交通列车司机而言，肩负着一车人的生命安全，明白这一点显得尤为重要。
三、实操实训教学
传统的城市轨道交通列车驾驶专业教学模式是理论教学与实操实训教学分别进行，前者注重理论知识讲解，后者注重实际操作教学，二者严重脱节，不但给学生的学习造成很大负担，也造成了重复教学和资源浪费，更影响了教学质量的提高，是学校教学和企业用工共同面临的重点和难点问题。为此，我充分利用学校的模拟驾驶实训室和车辆仿真实训室进行教学。仿真实训室利用3D技术和动画技术在学生面前展现一组完整的列车，学生可以用鼠标控制虚拟人物到达车辆的任何部位或使用车辆上的按键开关等器件，对车辆结构和车辆部件有一个立体的认识。模拟实训室可以模拟列车正常运营和故障救援等工作，通过实践操作让学生了解列车出库、运行、折返、回库和救援等工作流程，使学生熟悉自己今后的岗位工作以及与其他相关人员的配合，达到书本内容和工作岗位结合教学的目的。
四、现场教学
尽管在教学中教师采取多媒体、3D模拟实训器和车辆模型等辅助教学手段，但毕竟都不是实物又无法拆卸，与现场实际还是有些差距，所以适当安排一定量的现场教学非常必要。利用我校与武汉地铁公司校企合作的契机，带领学生到地铁公司车间现场参观教学，当学生看见车间真实的地铁车辆时，都激动不已，顿时对这个高大的“铁家伙”充满了兴趣，围着工程师不停追问，工程师耐心地解答并向我们演示了一些开关和部件的功能，不知不觉中大家也开始把理论与实践真实结合起来。通过现场教学，学生对以后工作环境、工作性质以及工作内容都有了全面且清楚的认识，学到了许多课本中学不到的内容，解开了许多学习中的迷惑。现场教学使教师教学跳出了课本的束缚，给学生提供了真实的学习对象、自由的学习平台，在城市轨道交通相关专业的教学中发挥了积极作用。
总之，城市轨道交通列车牵引与操纵作为一门与城市轨道交通列车驾驶实际工作密切结合的实用性、综合性课程，其教学工作需要教师在长期的教学中不断地实践和探索。教师应积极主动进行教学改革，坚持多种现代教学方法并用，以兴趣引导的模式去开展《城市轨道交通列车牵引与操纵》课程教学工作，努力为城市轨道交通企业输送更多优秀人才！
参考文献：
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[2]郭伟强，杜志强.开放式实验教学模式的新探索[J].实验室研究与探索，2003（5）：7-8.
[3]黄克孝.职业和技术教育课程概论[M].上海：华东师范大学出版社，2001.
关键词：驾驶室 教导员 三维仿真 计算机
1 概述
列车驾驶模拟器是一个集教学、训练、考核为一体的实时仿真系统，满足城轨列车仿真培训的需求。系统以影像、图形图像、声音以及可沉浸其中的虚拟现实场景（三维）、模拟仿真设备为手段，逼真地实现列车操纵界面、操作显示设备、控制逻辑以及线路场景。系统的所有电气、电子、机械、气动系统的逻辑、关联关系与真实情况一致，可以全面、真实地模拟列车在各种运行环境下的运行状况、操纵特性、突发事件和列车事故。能够完成城市轨道驾驶员的演练、教学指导、教学管理和考核等功能。
2 系统设备构成
列车驾驶模拟器系统架构主要包含下列单元：
a 一套内部完全按照真实列车的布局、样式进行设计制造，配有功能完整的操作台的全尺寸驾驶室实体模型，即仿真驾驶室系统；
b 一个有计算机控制的视频系统，可显示前方的轨道，与驾驶员的控制连接，并有所有相关的音效轨道视效的视频仿真系统。
c 用于输入信息和监控驾驶员动作，并带有记录和打印设备的教导员控制台。
3 系统功能
3.1 仿真驾驶室系统
模拟驾驶室内部为车组驾驶室内部的全尺寸复制品，所模拟的驾驶室配备摄像机，通过摄像机可看到驾驶员控制动作配备驾驶仿真器司机室视频闭路监控系统，用于监视培训、考核过程。
3.2视频仿真系统
3.2.1 前向视频仿真系统
前向视频仿真系统由高清三通道环形幕布、图形工作站、三通道投影机及数字图形融合矫正机组成，提供用户所选线路的全程线路的显示。能为用户提供水平125°，垂直32°的视角画面（见图3）。
3.2.2 站台视频仿真系统
站台监视、停车标画面与仿真主计算机数据同步，制造商设计的站台视频仿真系统能够真实地实现人员的上下车仿真。
3.2.3 音效仿真系统
・具备5声道以上的声音系统
音效仿真系统采用5.1声道环绕声制式。通过音效仿真系统能够实时、准确的产生列车在运行过程中所具有的内部、外部的环境音效。可实现声音全向三维定位特性和三维实时跟踪特性。
・根据列车运行情况，能够模拟真实列车操纵与运行过程真实声音环境的模拟，产生相应的全部模拟音响。
a 列车外部声音：
列车行进时的轨道声；鸣笛声；过道岔的轨道声；制动声；在与障碍物的撞击声；站台噪声；雷声；暴雨声；台风声等；
b 列车内部声音；
列车机械、电气动作声源。如电器吸合、断开声音；设备的机械噪声；空压机启动、运行、关机的声音；空气制动系统产生的各种气动声音等。
3.3 教导员控制台系统
3.3.1 教员控制台是模拟驾驶系统教员的工作场所，教员通过教员控制成对模拟驾驶系统的日常维护与管理、课程或考核内容的编制与维护、对模拟驾驶训练/考核过程的监控、以及对观摩学员的讲解与指导等。
3.3.2 教员控制台配置控制和监视设备，这些设备包括：
a 教员控制计算机：运行教员软件，教员通过该软件实现对系统的控制；
b 驾驶室CCTV监视器：与模拟器司机室内的低照度摄像头相连，便于教员观察模拟器司机室内的情况以及受训司机在操作及故障处理过程中的表现；
c硬盘录像计算机：对驾驶室CCTV的监视内容加以记录；
d 列车车辆显示屏、车载信号显示屏、客室CCTV显示屏：便于教员了解当前列车模拟运行的状态；在培训/考核过程回放时，列车车辆显示屏、车载信号显示屏、客室CCTV显示屏可模拟受训过程中模拟器司机操纵台上对应的列车车辆显示屏、车载信号显示屏、客室CCTV显示屏的内容，便于教员分析或给观摩者讲解；
e 模拟器主控画面监视器：向教员提供了模拟器主控计算机的运行画面，其内容包括列车的运行曲线、列车运行状态等；
f 视景监视器：向教员提供模拟器的前向视景画面，该画面与模拟器司机室内的前向视景相同且同步；
g 故障处理模拟显示器：向教员提供模拟器的故障处理模拟屏画面，该画面与模拟器司机室内的故障模拟屏相同且同步；
h 通讯设备：提供教员对模拟器司机室的通讯以及对观摩台观摩学员的通讯。
i 打印机：打印内容包括：列车运行曲线、培训/考核和打分记录、故障信息等。
3.3.3 记录分析评判系统
模拟驾驶完成后，由系统自动完成并自动评分，它将记录在硬盘的过程数据进行分析，从这些数据中分析出操纵行为的特征，而操纵行为的好坏、对应的扣分值则提供一套评判接口给使用单位，由使用单位判断操纵行为的合理性。它分析的行为包括常规的列车驾驶操作规程与步骤、故障处理分析能力。在分析学员对故障的处理时，计算机算出故障处理所花时间、故障处理行为，而评分系统根据使用单位定义的规则给出分数。
4 总结
列车驾驶模拟器系统能够满足城市轨道驾驶员的演练、教学指导、教学管理和考核的功能，在实际中的应用趋于完善成熟，但考虑轨道交通地铁车辆“以人文本”的设计理念，本着舒适、高效、逼真的原则，列车驾驶模拟系统的设计还需要与时俱进、不断地提高。
关键词：列控中心（TCC） 仿真培训系统 设计模式
中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）12-0004-02
目前，除京津城际铁路外，我国高速铁路几乎全部采用具有自主知识产权的CTCS-3级或者CTCS-2级列车运行控制系统（以下简称：列控系统）。随着高铁建设里程的逐渐延伸，包括车载ATP设备和列控中心TCC设备等在内的各种列控设备在各个路局的使用量在不断增多，这就要求更多的高铁电务维护人员能够维修和维护这些设备，并能够分析和解决日常遇到的各种故障情况。但目前高铁培训大多数以书面讲授或者简单的操作维护为主，培训效果不是很好，电务人员碰到一些紧急情况时，由于缺乏对设备原理的深入理解，现场应急处置有时无法到位。因此，本文研究并完成了高速铁路列控中心仿真培训系统的搭建，通过该系统能够提高电务人员实际动手操作的能力，大大提升培训效果。
1 列控中心培训需求
列控中心设备是高速铁路CTCS-2级列控系统、CTCS-3级列控系统以及CTCS-3级列控系统后备系统的一种关键设备。列控中心一方面通过直接控制地面轨道电路设备和有源应答器设备实时向列车发送行车许可相关信息，从而实现列车在车站和区间的安全运行；另外一方面，列控中心通过联锁设备将车站和区间的轨道电路状态信息实时发送给无线闭塞中心（RBC）设备，然后再由无线闭塞中心设备通过GSM-R网络将行车许可信息发送给车载设备。
列控中心与外部设备接口总体结构如图1所示。
通过对列控中心技术规范、列控中心相关接口规范以及高速铁路岗位培训教材的梳理，提出列控中心设备如下几方面需要培训的内容：
（1）列控中心外部接口连接关系以及接口协议；
（2）区间和车站临时限速的设置原理；
（3）有源应答器正常和故障情况下发送报文控制原则；
（4）ZPW-2000轨道电路编发码控制原理；
（5）区间运行方向控制及闭塞原理；
（6）区间轨道电路正常及故障情况下状态逻辑判断原理；
（7）与防灾系统接口功能实现原理。
2 列控中心仿真培训系统建设方案
为了能够更好的实现列控中心培训需求和增加学员的动手操作机会，在构建列控中心仿真培训系统过程中提出以下几方面的目标：
（1）列控中心的培训应将列控中心设备置于列控整体系统中进行培训，不能单独进行说教式的培训；
（2）在列控中心仿真培训系统中，培训人员应能模拟实际现场进行各种操作，通过各种操作学习列控中心相关原理。这些操作主要包括联锁进路的办理、司机驾驶的模拟（包括DMI设备的操作和动车组各种手柄的操作等）；
（3）列控中心的培训应能实现可视化和形象化，通过多媒体手段丰富培训效果；
（4）仿真培训系统应能支持模拟实际现场的运营方式进行培训；
（5）仿真培训系统应具备正常运行条件的设置和故障注入功能，模拟真实现场的一些故障情况，包括轨道电路各种工况下的意外占用、有源应答器不同位置断线故障等。
针对上述提出的五点仿真培训系统建设目标，结合列控中心设备正常运行所需的各种外部环境，特提出如下设计方案：
图2所示列控中心仿真培训系统主要由三部分组成，分别为司机驾驶仿真部分、操控终端部分以及培训动画展示界面部分；每一部分的主要功能为：
（1）司机驾驶仿真部分：主要功能是通过仿真实现司机在真实现场的各种操作功能，包括DMI操作和动车组各种开关按钮的操作。通过动车组的各种开关按钮实现列车的牵引和制动功能，实现对列车的操控；仿真DMI能够模拟真实车载设备的运行情况，通过DMI的操作和显示，让培训人员了解列控中心在各种工况下对列控车载设备运行的影响，从而更好的掌握列控中心的功能。
（2）操控终端部分：该部分的主要功能是实现仿真联锁的功能和故障注入的功能。其中仿真联锁功能主要是实现各种联锁进路的办理，通过联锁进路的办理让学员直观的了解各种进路下列控中心发码原理，以及联锁故障情况下对列控中心的影响等等；故障注入功能则主要模拟各种现场故障，包括轨道电路意外占用、模拟有源应答器不同位置线缆的断线故障、防灾系统的接口故障模拟等，通过这些故障的设置造成列控中心设备故障，从而提高学员对列控中心设备各种故障应急处置的学习效果。
（3）培训动画展示界面部分：该部分的主要功能是实现培训过程的可视化和形象化，通过二维的动画、图形、图表以及状态图标等各种方式将培训内容进行直观的展示，让信号人员能够轻松的掌握列控中心相关原理，从而提高培训效果。
3 列控中心仿真培训系统方案实现
列控中心仿真培训系统的需求虽然相对比较明确，但为了应对仿真培训系统在试用阶段和正式安装使用后不同学员以及教师可能会提出修改意见或者其他新的需求（比如原理展示内容的增加和完善、不同高铁线路的更换、不同厂家DMI和驾驶环境的变更等等），本仿真培训系统在实现过程中采用了计算机领域的软件设计模式（Design Patterns）思想，从而提高了系统的可扩展性和可维护性。
软件设计模式是为解决软件开发领域中多种重复出现的经典问题而提出的解决方案，是面向对象编程经验的总结，是软件实现技巧中最重要的方法和原则。软件实现需要应付不断变化的需求，项目开发需要不断的反复修改更新，解决之道就是封闭变化。
设计模式从创建、结构以及行为三方面提出了封装变化的方案。在列控中心仿真培训系统实现过程中，主要应用了工厂方法模式（Factory Method）、观察者模式（Observer）以及单件模式（Singleton）。下面对这三种设计模式的具体应用进行详细说明。
3.1 工厂方法模式
工厂方法属于创建型设计模式，用于封装对象创建所引起的可能变化。在列控中心仿真培训系统实现过程中应用比较广泛，主要包括以下几方面的对象创建：
（1）司机驾驶仿真中的模拟驾驶台，该模块能够按照不同的动车组进行创建，包括各型动车组，比如CRH1、CRH380D、CRH380CL等等；
（2）司机驾驶仿真中的仿真DMI，能够根据不同厂家的DMI进行创建，包括300T型的DMI、300S型的DMI、200C型的DMI以及200H型的DMI；
（3）操控终端中的线路创建部分，能够根据不同的高铁线路进行创建，包括武广高铁线路、京沪高铁线路等。
图3所示为工厂方法模式在仿真DMI实现过程中的应用。
3.2 观察者模式
观察者模式属于行为型设计模式，对可能变化的行为进行抽象，通过封装达到整个架构的可扩展性。观察者模式用来定义对象间的一种一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生改变r，所有依赖它的对象都得到通知并被自动更新。
该模式主要用于前台界面与后台逻辑处理的解耦依赖。对于列控中心培训系统来说，由于界面信息丰富而且后台逻辑处理功能庞大，因此，通过观察者模式可以很好的将这两者分离，从而达到可扩展的目的。整个模式的类图如图4所示。
3.3 单件模式
单件模式属于创建型设计模式，它是将创建单件对象的实现逻辑封装起来。它能够保证一个类仅有一个实例。单件模式将那些可能重复的实现逻辑封装为方法为单独的类。
对于列控中心原理展示部分来说，该模块在整个培训系统中是惟一存在的，无论其他模块如何变化和改变，该模块中的展示方式为固定的。因此，该模块应具有惟一性。无论谁要更新该部分内容，都调用惟一的类进行改变。该类根据内容的优先级进行逐一显示。
单件模式的实现类如图5所示。
4 结语
本文从列控中心相关技术规范出发，提出培训需求，根据培训需求提出了仿真培训系统的建设目标并制定了建设方案，并最终采用计算机领域的设计模式思想完成了培训系统的搭建。使用设计模式改善了软件的设计和实现，让软件能够经受需求不断变化的考验。同时，列控中心仿真培训系统的搭建丰富了电务人员培训手段，提高了培训效果，为我国高速铁路的可持续发展提供必要的支撑。
参考文献
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（昆明铁路机械学校 云南 昆明 650208）
摘要：围绕打造满足当地城市轨道交通技术人才培养需要的培训平台，以昆明铁路机械学校与地铁公司共建的城市轨道交通实训基地为案例，以校企合作为背景，从总体设计、技术方案、建设过程、资金筹措以及师资培养等方面介绍了城市轨道交通实训基地的建设情况，同时对共建过程中校企双方的合作模式进行了分析和总结。
关键词 ：校企共建；城市轨道交通；实训基地
中图分类号：G718 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2015）04-0063-04
作者简介：段渝波（1970—），男，硕士，昆明铁路机械学校高级讲师，昆明市首席高级讲师，研究方向为机电工程、教学管理。
近年来，随着中国经济的发展，城镇化进程不断加速。城市轨道交通作为城市公共交通的重要组成部分，近年也得以快速发展，北京、上海、广州、天津、南京、昆明、苏州等近40个大中城市拥有或在建地铁。各地城市轨道交通的建设和运营需要大量高素质人才的支撑，这对各地铁道类相关院校的人才培养提出了很高的要求，尤其是城市轨道交通类专业学生实践能力的培养。这是各院校相关专业教学中的重点，同时也是难点。此外，对于地铁公司来说，通过员工的职前培训和在职岗位技能训练，不断提升员工的岗位能力，也是运营和安全的重要保证。
因此，一方面，打造怎样的专业教学实训平台，以培养满足当地城市轨道交通技术需求的应用型人才，成为轨道类院校面临的共同问题；另一方面，从轨道交通专业实训基地建设的情况来看，由于城市轨道交通行业属于特有工种，技术水平要求较高，在建设上一次性投入大，而许多院校开办城市轨道交通专业的时间较短，导致各校实训基地建设中普遍存在资金缺乏、技术支持要求高、缺少具有实践操作技能的教师等问题。于是，大多数院校通过校企合作共同建设实训基地来解决上述问题。笔者以校企合作共建昆明城市轨道交通实训基地为例，从技术方案、建设过程、资金筹措、师资培养以及合作机制等方面进行介绍，期望这些经验和做法能为同行提供借鉴。
一、校企共建实训基地的必要性和可行性分析
一是昆明地铁运营人才需求对实训基地提出了迫切要求。昆明城市轨道交通建设里程为187公里，首期工程于2010年5月全线开工建设，2012年6月昆明地铁6号线正式通车，2013年5月首期工程南段通车，北段也于2013年年底通车试运营。按国内城市轨道交通每公里配置60名工作人员和昆明地铁规划建设里程测算，近五年的人才需求总量逾万人，岗位涉及站务员、电客车司机、车辆、机电、供电、通信、信号、工务等运营和维修人员。随着昆明地铁运营线路的不断增加，员工亟须加强实践技能，这对实训基地建设提出了迫切要求。
二是学校外贷项目的实施为基地建设提供了资金支持。2013年1月，昆明铁路机械学校借用奥地利政府贷款购置教学实训设备项目顺利完成招投标，学校将该项目三分之一的资金投入城市轨道交通专业教学设备的购置，主要购置列车模拟驾驶训练器、车站值班员仿真培训系统、OCC仿真培训系统、城轨车辆转向架模型和地铁车辆实训装置等教学实训设备。
三是新建教学楼为基地建设提供了场地保证。2012年7月，学校新建教学楼正式投入使用。该教学楼在规划设计时，提前将2 000m2的主楼地下层按地铁车站的基本要求进行了规划，并在教学楼施工过程中进行同步建设。其中，教学楼主楼大厅进入地下层设置了三个楼梯间，其中两个楼梯间各预留上、下扶梯的安装位置。地下层侧面设置与主干道相连的大门，方便后期教学设备的进出。另外，设计时按照实训基地建成后的使用要求，充分考虑了通风、照明和消防等因素。教学楼的前期设计和建成为实训基地建设提供了场地保证。
四是良好的校企合作关系为基地共建提供了有力保障。2009年9月，学校与昆明市轨道交通有限公司签订了轨道交通人才培养合作协议，人才培养工作随之启动。2011年以来，昆明地铁运营有限公司与昆明铁路机械学校在职前培训、人员招聘、师资培养、专业建设等方面逐步建立起良好的合作关系。随着昆明地铁建设和运营的推进和发展，技术人员队伍日益壮大，培训和职业技能鉴定的需求不断增大，学校轨道类专业办学规模也逐年扩大——现有专业教学设施设备已不能满足技术培训和专业教学要求。因此，针对教学中和培训专业教学设施设备存在的问题，公司和学校在双方前期良好合作的基础上，充分利用双方各自的资源优势，经多次协商确定校企合作共建城市轨道交通实训基地。
二、实训基地建设
（一）合理规划确定建设目标
自校企双方展开合作以来，学校和公司的领导、专业教师、技术人员多次对实训基地的建设进行了研讨，并于2011年9月确定了实训基地的建设目标：通过校企合作方式，面向昆明地铁，辐射西南地区城市轨道交通行业，组建一个具备轨道交通地铁运营技术员工培训、专业实训教学和设备调试试验等功能的实训基地。建成后基地可满足昆明轨道交通地铁运营和维修技术人员的职前与在职培训，可满足相关岗位的单项演练和综合演练要求，满足学校轨道类专业的实训教学需要，同时为轨道交通设备的调试与应用搭建试验平台，并为职业资格鉴定提供基础平台支持。
（二）建立健全合作机制实现校企共赢
校企双方在前期良好合作的基础上，进一步明确了“共建、共管、共享”的合作机制，以“产权明晰、优势互补”为原则共同进行实训基地的建设。实训基地由校企双方共同建设、共同管理并使用，在规划、建设和使用过程中，双方根据各自在场地、人员、技术、资金及设备方面的优势提供必要支持，建成后实训基地的设施设备，其产权仍归属于投资方，双方享有共同的使用权，日常使用维护由学校和昆明地铁运营公司派驻管理人员共同负责。
（三）紧密合作制定总体方案与技术方案
从2010年开始，学校组织专业调研组，先后走访调查了北京、上海、广州、深圳、重庆等地铁公司以及部分铁道院校，从实训基地建设、设备组成、技术要求、教学及培训模式等方面进行深入调研。2011年10月，成立由调研组教师和昆明地铁技术人员、管理人员构成的项目组，就昆明轨道交通实训基地的建设，结合昆明地铁实际情况，从满足轨道交通主要工种的技术人员培训、技能鉴定和相关专业实践教学需要的角度，进行实训基地建设规划。经过多次论证和修改完善，共同完成了实训基地建设的详细规划和功能设计，最终确定了实训基地的总体方案：建立一个集视觉、听觉、触觉于一体的模拟车站，利用模拟设备搭建运营仿真平台，通过模拟设备和实物设备的组合达到使培训人员身临其境的岗位实训、考核、鉴定实训基地。实训基地由满足OCC调度、车站值班员、电客车司机、车站站务员、车站票务员、车站机电设备维护工、信号设备维护工、供电设备维护工、工务线路维护工及车辆检修工等运营和检修岗位培训需要和相关专业教学需要的十个培训系统组成。
在完成总体方案的基础上，项目组制定了基地建设的技术方案，确定了设备构成和技术要求。调度、驾驶和车站作业作为地铁运营的核心岗位，与之对应的OCC调度仿真培训系统、车站作业仿真培训系统与地铁列车驾驶仿真器，通过构建“大三角”的互联关系，形成地铁运营综合训练系统。该系统通过教员系统进行控制，教员系统既可对上述三个系统单独或并行控制，包括设定参与训练的系统种类及个数、运行线路、模拟驾驶以及各类故障和突发事件，还可监控训练过程。这项技术要求是技术方案中的核心，也是该实训基地的主要特色。
（四）多渠道筹措资金确保基地建设
实训基地的建设中技术平台的大量现场实时数据，需要模拟设备提供，同时，线路设备、机电设备、信号设备、AFC设备、售检票软件系统又是模拟设备不能替代的。因此，在实训基地的建设中，采取学校采购搭建基础运营模拟平台，企业提供部分实物、声音广播文件、导向系统标识文件的方式进行共建。实现从功能表现上、使用硬软件条件、视听环境上与现场一致的实训场景。
1.学校资金筹措
城市轨道交通专业教学设备具有技术要求高和设备价值大的特点，构建实训基地需要很大的资金投入，资金不足是各地铁道院校在推进实训基地建设中面临的共性问题。因此，在政府主导、行业指导和市场引导下，通过校企合作、引入企业和社会资本，拓宽融资渠道，建立健全职业教育基础能力建设分担长效机制，是推动职业教育持续性发展的有力保证，也是解决中大型实训基地建设资金的有效途径，该城市轨道交通实训基地建设在这一方面进行了深入的探索。前已述及，基地的一部分设备购置，以学校借用奥地利政府贷款购置教学实训设备项目的方式予以解决。
2.学校基础建设
学校通过预算项目完成地铁模拟车站的基础建设，包括铺设整体道床、道岔及转辙机，完成车站站台及站厅、车控室、编码室、客服中心、调度室、模拟驾驶室、车站值班员室、运转值班室、教学机房和教学观摩室等功能室的基础设施建设。同时，在基础建设中，充分考虑实训基地的总用电负荷、配电柜的设置、接地、接零、绝缘等因素，以确保设备使用的安全性、可靠性、可维护性和扩展性。在学校基础建设中，充分考虑、灵活处理企业设备在实训基地安装过程中的问题。
3.企业设备投入
昆明地铁运营有限公司在实训基地共建基础上，提供全高安全门（含滑动门、固定门、应急门）、半高安全门（含滑动门、固定门、应急门）、自动售票机、进出站闸机、人工售票BOM机、供电第三轨及相关供电基础设施、信号机、信标、轨旁计轴设备等信号基础设施设备，组建实训基地中票务培训系统、机电、供电、信号培训系统。在企业硬件安装过程中，充分考虑了模拟平台与现场真实设备的接口关系和实训工位的问题。通过校企双方紧密合作，完成了实训基地的第一期建设工作。
（五）共同参加建设，实现师资双向培训
项目组按照实训基地总体方案要求，结合教学楼地下层的实际情况，进行地铁模拟车站的布局设计。按照设计要求，由地铁施工单位承建了轨道线路施工，设备提供方完成教学设备的设计和制造。同时，为提升教师实践能力，学校安排相关专业教师参与技术设计和施工建设。
设备在安装调试前，学校、公司和生产商三方的人员（包括校方的城市轨道车辆、城市轨道交通运营管理、通信信号、机电设备等专业的专任教师；地铁公司包括电客车司机、调度员、值班员、通信、信号、线路、供电、机电等岗位的技术人员及培训师；生产商的技术工程师）就实训基地设备的调试要求，结合技术方案，再次进行了讨论和明确，然后开始设备安装调试。
基地设备安装调试完成后，由地铁公司电客车司机、车辆、站务员、票务员、机电、电环调、行调、通信、信号、工务、供电等岗位的技术人员和学校相关专业教师组成的项目验收组，以两次综合演练的方式对全部设备进行验收。演练过程全部由公司技术人员及对应的在职在岗骨干员工操作，学校专业教师全程分岗位参与。演练结束后，三方人员对综合演练进行总结，公司技术人员对演练过程中出现的技术问题和不足，通过书面和图片形式就运行图、ATS操作、调度电话、SCADA、车辆、车站HMI、信号楼HMI、车辆段HMI等八个方面七十余个问题向生产商进行了反馈，生产商随后进行了整改和完善。建成后的实训基地如图1所示。
通过全程参与基础建设、设备调试和综合演练，不仅完成了设备调试和验收，同时也使专业教师和公司培训师尽快地熟悉了实训设备的操作，有效缩短了教师的设备使用培训周期，达到了公司培训师和学校专业教师双向培训的目的。
（六）共用共管，有效发挥基地的作用
建成后的城市轨道交通实训基地搭建了一个城轨运营的综合培训系统，其设备种类繁多、设备数量较大，使用工种多、层次不同。为保障设备的正常运转，在建设初期成立了由学校四名专业教师与昆明地铁公司的一名专职人员组成的设备管理维护团队，在设备安装调试期间全程参与，同时将负责实训基地运行后的管理和设备维护。该团队从设备的日常维护、使用管理、故障申报等环节初步制定了一整套管理办法，保障实训基地今后的正常运转，充分发挥基地在地铁员工培训和专业教学中的支撑作用，为后期的共用共管并形成长效机制奠定了坚实的基础。
2013年7月，该城市轨道交通实训基地初步完成建设，从设备配置和综合演练的情况来看，实训基地可达到提供轨道交通相关工种每年不少于2 000人次的各类培训和职业资格鉴定，同时为学校轨道类专业教学提供6个专业约200个工位的实训规模。截至2014年底，在实训基地已完成四期、6个岗位共计1 250余人的技能鉴定，有力地保障了昆明市城市轨道交通发展的人才培养需要。后期将围绕实训基地这个技术培训平台，由昆明地铁运营有限公司技术人员、培训师与学校教师共同各岗位实训课程，进一步完善各工种联合演练实训项目和技能鉴定考核标准。
在实训基地建设过程中，校企双方以企业自身发展和学校办学需求为切入点，以合作办学、合作育人、合作发展为主线，探索创新校企合作模式，通过多渠道筹措建设资金，以“共建、共管、共享”的合作机制，构建了一个符合城市轨道交通技能型人才培养的技术平台，在校企共建实训基地方面进行了有益的探索和实践。
参考文献：
[1]隋明云.校企合作共建实训基地的实践研究[J].中国职业技术教育，2012（14）.
[2]黄深泽.校企共建实训基地的建设与实践思考研究[J].物流工程与管理，2012（7）.
[3]雷利照.校企合作共建共享性实训基地的措施研究[J].职教论坛，2012（15）.
目前机电工程系开设有汽车检测与维修、汽车营销与服务、供用电技术、电子技术应用等四个专业。设高职、中职两个办学层次。
师资力量
机电工程系现有专业教师21名（不含公共基础课教师人数），其中研究生以上学历10人，副教授6人、工程师以上职称8人。本系90%以上的专业教师接受过省级、部级骨干教师培训。电子专业教师江兵、李宝堂二人分别获有两项国家实用新型专利技术。
办学条件
机电工程系建有汽车结构、汽车发动机拆装、汽车底盘拆装、汽车各部分功能电动示教演示、汽车整体检修、电子电工、维修电工、家电维修等8个实训室，各种实习实训用车辆20余台。校内外实习实训基地设备总价值500多万元。还先后与安康汉江、铁马等15家汽车修理企业和6家发电站合作，建立了稳定的校外实训基地。
专业介绍
1、汽修检测与维修技术专业：学生学习结束获得大（中）专学历证书，并可取得汽车维修中、高级工职业资格证、汽车驾驶证、计算机等级证等，具备汽车检测、维护、修理和汽车驾驶等方面的知识和技能。
专业主干课程有《汽车发动机构造与维修》、《汽车底盘构造与维修》、《汽车电器设备构造与维修》、《汽车电控技术》、《汽车故障诊断技术》、《汽车钣金工艺》等。
主要实践环节：汽车拆装实训、汽车检测实训、汽车电器设备实训、汽车驾驶实训等。
毕业生可从事汽车销售、汽车驾驶、汽车维修等工作。还可参加国家公务员招考从事企事业管理工作。
2、供用电技术专业：学生毕业获得大（中）专学历证书，以及电工中、高级职业资格证、上岗证，计算机等级证等。
专业主干课程有《电工原理》、《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《电机与拖动技术》、《电力系统分析》（暂态、动态）、《建筑电气》、《电厂变电站二次回路》、《用电管理》、《电器维修》等。
毕业生可在发电、变电、供电、配电及用电等部门从事电气运行、供用电管理、安装调试、检测维修等技术工作，也可在各级各类企事业单位从事电力系统及设备的规划设计、运行维护、用电管理和电力安全监督等工作，还可参加国家公务员招考从事相应的管理工作。
3、应用电子技术专业：培养具备基础理论知识、专业知识、创业精神和良好的职业道德，掌握从事电子设备维修、安装与调试、设计开发等领域实际工作的基本能力和基本技能的应用型人才。毕业生可从事电子设备及电子仪器仪表的安装、调试、运行与维修，电子产品的设计、生产工艺及技术管理等工作。学生毕业时获得大（中）专学历证书，以及电工中、高级职业资格证、上岗证，计算机等级证等。
专业主干课程有《电工原理》、《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《信号与系统》、《高频电子线路》、《单片机原理及应用》、《计算机接口技术》、《电子测量与智能仪器》、《传感器原理与应用》、《数字信号处理》、《电视机原理》等。
就业方向：可到通讯、邮电、电信、广播电视、金融保险、电力、铁路、电子生产企业等部门从事设备安装调试、运行维护，产品生产、营销和售后服务，电子技术服务、咨询与管理等工作，还可通过国家公务员考试渠道从事相应的技术及管理工作。
4、汽车营销与服务专业：培养面向生产、服务、管理第一线，具有良好的职业道德，掌握汽车营销策划、企业经营管理的专业理论知识，具有较强的实践能力，能对汽车市场及配件市场信息进行搜索、整理、分析、预测，从事汽车及配件的采购、销售、售后服务及管理的应用性专业人才。学生毕业获大专毕业证书，还可考取汽车营销师证、汽车驾驶证、中级汽车修理工、旧机动车鉴定估价师等相关专业职业资格证。
专业主干课程：《会计学》、《经济法》、《电子商务》、《汽车构造》、《汽车故障诊断与维修》、《汽车电器设备》、《汽车车身结构与修复》、《汽车市场营销》、《营销心理学》、《现代推销技术》、《汽车保险与理赔》、《汽车鉴定与评估》等。
主要实践环节：汽车拆装实训、汽车检测实训、汽车电器设备实训、汽车营销与服务实训、汽车鉴定与评估实训、汽车驾驶实训、汽车市场调查与预测实训等。
就业方向：面向各类汽车制造、维修、配件销售、保险、租赁企业，从事整车销售、配件供应与管理、车辆维护、产品信息咨询、汽车展销策划、汽车信贷、汽车租贷、机动车交易、评估、保险、理赔等工作。还可参加国家公务员招考从事企事业管理工作。
办学特色
机电工程系治学严谨，管理严格，具有良好的教风和学风。推行“导师制+辅导员制”的学生管理模式，以此推进我系的学风建设，全面提高学生的综合素质。
带着儿时的梦想，她一天天长大。
有一天，她问当飞行员的表哥：“乘坐飞机和开飞机有什么区别？”表哥说：“与开飞机相比，坐飞机简直不值一提！只有自己驾驶飞机，让机翼成为你的翅膀，在空中自如地侧飞、翻滚、筋斗、吊机，哪里的风景好还可以悬飞一会儿，那才叫飞翔！”
表哥的精彩描绘又勾起了她儿时的梦想。此时的她斩钉截铁地说：“我要学开飞机！”
表哥怔怔地看着一脸坚定的表妹，半天竟说不出话来。
“你知道这有多难吗？光是理论知识，那些公式和定理，理科高材生都难以应付，别说你一个文科生。”
为了寻找支撑自己的力量，她上网了解到，新中国第一代女飞行员中，有些学员是革命老区贫穷人家的女儿，从来没有上过学，硬是用愚公移山的精神，通过了理论考试，成功飞上了蓝天。
“我好歹也是大学毕业生，只要在精神上不退缩，就一定能通过理论考试！”
“可是体力呢？你毕竟是一个女孩子。空中的情况很复杂，有时候只能用一个发动机，你需要80公斤的臂力才能稳住飞机。”
“新中国第一代女飞行员伍竹迪，带着5个多月的身孕照样执行飞行任务，把孩子生下来，送到天津的婆婆家，又立刻回到部队，投入到抗洪救险的任务中。一个孕妇都能做到，我为什么不能做到？”
表兄妹经过一番较量后，表哥只好暂时同意了她的“痴心妄想”。表哥暗想：等她真正接触后，自然会打退堂鼓了。
2007年4月，她带着兴奋的心情正式进入模拟训练舱。看着那么多的按钮和仪表盘，她只觉得头昏目眩。教导员站在模拟机控制仪器前：“现在注意，飞机从九寨沟机场起飞，飞往拉萨。”飞机腾空而起，模拟得那么逼真。4000多米的山峰从飞机腹部擦过，让人心惊肉跳。模拟舱不仅可以变换全世界的任何一个机场，还能随时改变飞行条件。刚刚还是晴空万里，转眼就是大雪纷飞；这一会儿还看到巴黎璀璨的夜景，过一会儿就看到纽约蓬勃的朝阳。短短的一个小时，她亲历了国内最高难度的九寨沟、拉萨、迪庆机场的起降，还“飞”遍了世界各地的机场。
她心潮澎湃地走出模拟训练舱，脸上写满了幸福的笑容。教导员意味深长地对她说：“别高兴得太早，有你哭的时候。”
体能训练的第一个科目是走高空独木桥。巴掌宽的桥高高地架在空中，两旁没有任何保护措施。她本能地想蹲下身子，教练大喊：“不许蹲下！今天要是走不过去，你就退学！”
做滚动铁圈训练，把手和脚都绑在铁圈上，铁圈飞速旋转，头痛欲裂，胃里翻江倒海。她带着哭腔说：“太难受了！”“这还难受？等你驾驶飞机遇到强气流，比这颠簸还厉害！”她实在忍受不了了，就痛苦地闭上眼睛。“把眼睛睁开！到了天上，你要闭着眼睛开飞机吗？”教练继续吼着。
做从高台往下跳的训练，穿着厚重的皮靴，从几米高的跳台一遍遍往下跳，跳一次摔倒一次，膝盖上血迹斑斑，痛得她眼泪直流。教练对她的受伤视而不见，还不断地挑剔：“注意你落地的姿势，要站稳！”
腿上的伤还没好，又要进行高空跳伞训练。“我不干了！我要退学！”她向考官办公室走去。举手敲门的刹那，她犹豫了。另一个声音在提醒她：“那可是你儿时的梦想呀，难道你不想实现吗？坚持住！向前冲吧！”
魔鬼般的体能训练刚刚结束，就要开始理论学习。连考3次，她都没能过关，这对她是一个不小的打击。然而，挫折让她越挫越勇，第4次理论考试时，她终于过关，拿到了梦寐以求的飞行驾照。
2008年4月28日，她终于开始单飞了。在表格的“机长”一栏上，她郑重地填上了自己的名字――苗圃。她驾驶着教练机直冲云霄，大朵的白云在飞机边上翻卷。她兴奋地打开小窗户，云朵飘进来簇拥着她，她好不激动！
关键词:城市轨道交通;列车超速防护;
近年来,随着北京地铁扩建、上海和广州地铁的相继建成投运以及北京轻轨线路的即将开工,我国城市轨道交通的发展规模越来越大,然而我国的列车自动控制a tc(automatic train control) 水平还处于起步阶段,车地一体的成套系统设备尚需从国外引进. 跟踪国外a tc 系统技术发展,研制国产化a tc 系统的任务已迫在眉睫.
城市交通a tc 系统通常包括列车超速防护a tp(automatic train protection) 、列车自动驾驶a to(automatic train operation) 和列车自动监控a ts(automatic train supervision) 3 个子系统,其中a tp 子系统采用故障安全设计,完成列车运行的间隔控制、进路控制和超速防护等功能,对于保证列车运行安全和提高行车效率起着很重要的作用[ 1 ].
与单项产品的开发不同,城市轨道交通a tp 是一个复杂系统,涉及机车车辆、地车通信、信号联锁、行车指挥以及司机驾驶等诸多因素,系统开发设计中的疏漏乃至错误都在所难免, 所研制设备的性能测试与改进也不可能一蹴而就,应用计算机仿真技术、研究建立a tp 仿真系统是进行a tp 系统开发的必要条件和必然选择.
1 atp 仿真系统目标与开发原则
1. 1 系统目标
(1) 建立辅助开发平台 在atp 系统研发期间,应用数字仿真与半实物仿真相结合的手段,对所研制的atp 设备进行仿真测试,以便及时发现设计疏漏,缩短新产品的研制周期;同时还可以进行设备参数优化设计.
(2) 建立自动测试平台 对atp 系统的整体性能以及各个子系统的各项性能进行测试, 检验所设计的atp 系统的可靠性、可用性和可维护性指标,给出性能测试报告.
(3) 提供方案的评价手段 应用数字仿真对atp 系统方案的可行性进行预测和评估.
(4) 建立系统演示与人员培训环境 利用多媒体手段对atp 系统的原理、结构、功能和运行过程进行生动的展示,并提供atp 仿真系统工作人员以及现场信号工作人员的业务培训环境,包括设备的原理、结构、安装、调试和维护等.
1. 2 系统开发原则
(1) 通用性与开放性 从适用范围方面,考虑扩展为地面铁路atp 仿真系统的需求;从系统功能方面,预留扩展为ats 与ato 仿真系统的接口.
(2) 数字仿真与半实物仿真相结合.
(3) 组态化建模 适应不同模式的atp 系统,保证仿真对象某一部分不同时,仅通过组态将基本部分加以重新组合就可获得新的仿真模型,而不必修改仿真的原程序.
(4) 优越的人机交互性能.
1. 3 仿真对象描述城市轨道交通atp 系统结构如图1 所示,各部分的主要功能为:
(1) 区域控制中心 是atp 系统的核心. 一方面,向ats 系统提供由轨道电路子系统、进路控制子系统采集来的实时状态信息;另一方面,从ats 系统接收调度命令,产生进路控制命令并传递给进路控制子系统实现进路控制, 同时产生轨道电路编码信息, 由轨道电路子系统传递给车载atp 子系统,实现对列车的实时控制.
(2) 安全数据网 是指区域控制中心与其它atp 子系统实时交换信息的传输通道.
(3) 车载atp 子系统 接收轨道电路传递的各种信息,生成列车速度控制曲线,并与实测车速进行比较,监督列车运行. 当列车运图1 城市交通atp 系统结构图行速度超过允许速度时,对列车实施制动.
(4) 轨道电路子系统 不仅向车载atp 子系统提供列车控制信息、定位信息,同时还完成列车占用检测、断轨检查等功能.
(5) 进路控制子系统 根据区域控制中心的命令,实时控制站内信号机与道岔.
2 仿真系统结构与功能
2. 1 atp 仿真系统总体结构
a tp 仿真系统的总体结构如图2 所示. a tp 仿真系统是一个分布式仿真大系统,系统中的网络服务器向各个仿真子系统提供大量共享的数据,例如:线路数据库、车站数据库、列车牵引制动模型、列车运行图等,以及各种硬件共享设备,如打印机、大屏幕投影等. 区域控制中心仿真子系统、车载a tp 仿真子系统、进路控制仿真子系统和轨道电路仿真子系统通过局域网与网络服务器连接,共享网络资源.
图2 城市轨道交通atp 仿真系统的总体结构图
2. 2 区域控制中心仿真子系统区域控制中心仿真子系统的结构如图3 所示. 图3 中,区域控制中心仿真主机的功能是:
(1) 模拟生成各种a ts 信息;
(2) 设置各通信链路模拟器的参数;
(3) 接收被测设备输出的轨道电路编码信息与进路控制信息,并对这些信息正确性、实时性、抗干扰性等进行评价,给出评价结果及统计信息;
(4) 通过局域网共享网络打印机、大屏幕投影等设备,实现子系统功能演示与系统培训.
图3 中的输入、输出接口可能是模拟量接口,也可能是数字量的;各通信链路模拟器可程控设置其模拟通信链路的类型(如串行或并行) 、链路长度、参数、故障模式等;被测区域控制中心机接收a ts 控制信息,输出轨道电路编码与进路控制信息.
图3 区域控制中心仿真子系统的结构图
2. 3 进路控制仿真子系统如图4 所示[2 ] ,进路控制仿真主机的功能是:
(1) 自动生成测试方案,模拟生成一系列的操作命令与当前状态输出;
(2) 通过局域网获取站场数据,并动态显示站场情况的变化;
(3) 接收被测设备输出的表示信息与控制信息,并对这些信息正确性、实时性等进行评价;
(4) 通过局域网共享网络资源,实现子系统功能演示与培训.
图4 进路控制仿真子系统结构图
2. 4 车载atp 仿真子系统车载a tp 仿真子系统的结构如图5 所示[3 ,4 ]. 图5 中,车载a tp 仿真子系统仿真主机的功能是:
(1) 根据系统参数以及通过局域网查询线路数据、列车运行模型、列车制动模型等,生成测试方案;
(2) 通过与驾驶仿真微机的通信,获取列车操纵与状态信息;在脱离驾驶仿真系统时,也可自行生成这些信息;
(3) 根据仿真要求,直接生成未经调制的地面轨道电路信息或点式信息;或者通过远程访问轨道电路子系统,由其提供原始信息;
(4) 根据仿真测试结果,进行测试结果统计分析、控制效率分析、安全性分析与评价;
(5) 通过局域网共享网络资源,实现子系统功能演示与培训.
图5 车载atp 仿真子系统的结构图
2. 5 轨道电路仿真子系统如图6 所示[5 ] ,轨道电路仿真主机的功能是:
(1) 根据仿真任务的需求,通过控制vxi 总线测试子系统与台式仪器子系统,获取仿真建模测试数据、信号分析数据等;
(2) 提供轨道电路工作特性分析、工作状态仿真、轨道电路参数优化、测试数据分析与统计、系统性能评价等的软件平台;
(3) 通过局域网共享网络资源,实现子系统功能演示与培训.
图6 轨道电路仿真子系统的结构图
3 结论
(1) 由于城市轨道交通具有与地面铁路相区别的一些显著特征,城市轨道交通atp 系统特别强调设备的自动化、系统化程度以及车地信息传输与设备的在线监控和维修的重要性. 在atp 仿真系统设计时,应对这些区别给予充分考虑.
(2) 城市交通atp 仿真系统结构与功能较复杂,各仿真子系统的详细设计有待于进一步研究.
参考文献:
[1 ] 赵明,张建明. 我国地铁信号技术发展研究[j ]. 北方交通大学学报,1999 ,23(5) :41 -44.
[2 ] 屠海滢,吴芳美. 铁路车站通用信号仿真系统的研究与实现[j ]. 铁道学报,1999 ,21(5) :47 -50.
[3 ] 郜春海,唐涛,张建明. 高速铁路列车运行控制系统车载设备的软件设计[j ]. 北方交通大学学报,1999 ,23 (5) :77 -82.
关键词：现场需求 高职教育 教学启示
中图分类号：G647 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）05（b）-0158-01
铁道机车车辆专业是针对铁路运输特种行业的特殊专业，其专业应用领域可以推广到国有铁路运输、地方铁路运输、大型厂矿集团拥有自有铁路的运输等部门。近几年，各用人单位需求量大，订单多，出口畅，但是在这种高的就业率下却往往容易忽视人才培养质量。根据现场作业实际需要，及时调整人才培养模式，加强专业建设，使之培养的人才充分满足现场需求，这样才能保持专业长久的生命力。
1 国有铁路牵引动力发展对教学的启示
近几年，随着铁路的快速发展，通过引进消化技术，国产化的新一代交流传动电力及内燃机车，拥有了大功率柴油机、大功率牵引电机、大功率变流装置，以及电传动系统和走行系统等核心技术的自主知识产权。据统计，截止2013年年底，全国铁路机车拥有量为2.08万台，其中和谐型系列大功率交流传动机车7017台，比上年增加972台。和谐系列大功率交流传动电力及内燃机车占到了机车总数的1/3，并且每年还在大幅度增加。可以预见，未来和谐系列大功率交流传动内燃及电力机车将成为铁路牵引动力的主力军。
大功率和谐系列交流传动电力及内燃机车的大量使用，对使用这些设备的人员来说提出了严格的要求，其技术水平应具备操作或维修这些先进技术设备的能力。那么就对我们提出一个新的课题，由于铁道机车车辆专业的课程设置及实践大都停留在交-直流传动的内燃或电力机车上，该专业的课程设置有些已经过时或过于落后，现有的铁道机车车辆专业的课程设置、教学内容、教学模式已不能满足铁路快速发展的需要。在此形式下，如还按照目前铁道机车车辆专业课程教学体系来培养学生将不适应现场作业的需要。因此，构建适合现场需求的高职铁道机，车车辆专业课程教学体系已是势在必行要适应这一变化，就要对铁道机车车辆专业课程教学体系进行全面的改革，用科学的、有效的教学方式和教学模式去培养本专业的高素质技术技能型人才。
2 铁路机车车辆驾驶人员资格考试对教学的启示
根据国家铁路局《铁路机车车辆驾驶人员资格许可办法》相关规定，具有国家承认的中专及以上学历的机车系列申请人当连续机务乘务学习1年以上或者机务乘务学习行程6万公里以上，才可申请机车驾驶证。按照这个规定，具有大专学历的高职毕业生，在铁路机务段从事机车乘务工作2～3年就可申请机车驾驶证了。
申请机车驾驶证，需要通过相关的资格考试。根据铁路机车司机培训考试中心2014年颁布的《铁路机车车辆驾驶人员资格考试大纲》（以下简称考试大纲）的相关规定，资格考试分为理论考试和实际操作考试两部分。理论考试包括行车安全规章、专业知识两个科目。每个科目的试卷均采用百分制，其中行车安全规章科目90分及格，专业知识科目80分及格。两个科目都及格，理论考试即为合格。理论考试采用闭卷、笔答的方式进行。实际操作考试包括检查与试验、驾驶两个科目。每个科目考试均采用百分制，每科80分及格。两个科目都及格，实作考试即为合格。
资格考试成绩的好坏，直接或间接反映出学校教学质量的好坏，直接影响到用人单位对学校的评价，直接影响到学生对学校的满意度。行车安全规章科目90分及格，从中可以看出现场对该科目的重视程度，那么在教学中，我们也应该将该科目与之对应的专业课程提升到相应的高度去对待，加强行车安全规章科目相关课程的教学力度，选派现场经验丰富，责任心强的教师授课。专业知识科目80分及格，此项规定将学校及格线足足提高了20分，因此对学校专业课教学提出了更高的要求，基于此，专业教师在授课过程中应做到课程内容与职业标准对接，教学过程与生产过程对接。
对于实作考试，根据《考试大纲》的相关规定，要求考生在规定的时间内按照原铁道部部颁机车全面检查作业程序，检查预先在机车的有关部位假设的故障，发现假设故障，准确报告，并填写临修票。因此在实践教学方面也要紧紧围绕机车检查与试验、机车驾驶两个科目开展实践教学。机车检查可在教学机车上进行，机车电器及制动机动作试验可在相应的试验台上完成，机车驾驶可在机车模拟驾驶装置上进行。为了保证教学效果，可聘请现场有经验的工程技术人员担当实践教学指导教师。
3 铁路机务部门岗位工作要求对教学的启示
铁路机务段的工作主要是机车运用和机车检修。机车运用工作主要人员是机车乘务员，机车检修工作的主要人员是机车检修工。由于铁路机务工作对保障铁路运输安全的重要程度，各机务用人单位对人才的技能要求越来越专业，素质要求越来越高。维修及故障处理技能是一个很重要的方面，设备在使用过程中，一旦发生故障，如不能及时维修处理，必然影响行车。因此，毕业生职业素质和职业技能的培养质量直接影响就业。
结合现场工作岗位需要，突出职业技能是非常重要的，所以教学应以现场需求为主，用什么讲什么，知识体现实用、够用为原则。教学过程中，理论教学虽是一个很重要的方面，但高职教育不同于普通教育，在理论教学中应大胆的打破常规，对学生的理论教学应以实际应用为主，尤其是订单培养的学生，更应结合现场实际，恰当的选择教学内容，再辅之基本理论，既可以提高学生的动手能力，又可以用理论指导实际工作，从而降低了学习难度，又提高了学习效果，更重要的是适应了现场。实践教学应以基本操作和实际故障处理为主，维修技能的培养提高离不开基本理论的指导，更需要教师了解现场设备，以及设备在使用中容易出现哪些故障，针对性的教给学生处理故障的技能。
总之，根据铁路牵引动力发展，及时更新专业教学内容，加强现场调研，查找人才培养中的不足，及时修正人才培养方案，根据专业发展变化，制定符合现场需求的人才培养方案。高职教学改革任重道远，铁道机车车辆专业由于它鲜明的行业特点，找一条适合我们教学改革可行的道路十分必要，生搬硬套未必适合我们现场和专业发展需要。如何在借鉴的基础上搞好专业的课程教学体系改革，还需要耐心、细致、科学、大量的研究和论证工作。
参考文献
[1] 国家铁路局《铁路机车车辆驾驶人员资格许可办法》（交通运输部令2013年第14号）.
