適應(yīng)新形勢(shì)的交通運(yùn)輸虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)

馬駟，王琳，郭嶠楓，鄧灼志

(西南交通大學(xué)交通運(yùn)輸與物流學(xué)院，四川成都610031)

適應(yīng)新形勢(shì)的交通運(yùn)輸虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)

馬駟，王琳，郭嶠楓，鄧灼志

(西南交通大學(xué)交通運(yùn)輸與物流學(xué)院，四川成都610031)

智能型交通運(yùn)輸體系;交通運(yùn)輸專業(yè)人才;成渝西昆鉆石(菱形)經(jīng)濟(jì)圈;一帶一路;區(qū)域經(jīng)濟(jì);區(qū)域一體化

“一帶一路”、中國(guó)高鐵“走出去”等國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，成渝西昆鉆石經(jīng)濟(jì)圈、成渝經(jīng)濟(jì)區(qū)等區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略的提出，以及智能型綜合交通系統(tǒng)的構(gòu)建要求交通運(yùn)輸專業(yè)人才具有較強(qiáng)的工程實(shí)踐和科研創(chuàng)新能力。西南交通大學(xué)交通運(yùn)輸虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)以創(chuàng)新性工程應(yīng)用與研究型交通運(yùn)輸專業(yè)人才培養(yǎng)為根本，立足科研成果轉(zhuǎn)化、自主研發(fā)和產(chǎn)學(xué)研合作，整合優(yōu)質(zhì)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，而優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的高度共享不僅能實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念、創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法、豐碩的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革成果等教學(xué)科研成果快速傳播，而且為推動(dòng)各區(qū)域各層次綜合交通系統(tǒng)的建設(shè)奠定了良好的基礎(chǔ)

發(fā)展緊密聯(lián)系的地緣關(guān)系和加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展的國(guó)際、國(guó)內(nèi)需求，極大地推動(dòng)著國(guó)際、區(qū)際和區(qū)內(nèi)各層次綜合交通系統(tǒng)的建設(shè)，這給交通運(yùn)輸專業(yè)的人才培養(yǎng)工作提出了新的和更高的要求。因此，應(yīng)在深刻理解經(jīng)濟(jì)社會(huì)與交通運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展新形勢(shì)所提出的人才需求的基礎(chǔ)上，充分利用先進(jìn)的工程教育信息化技術(shù)，持續(xù)強(qiáng)化工程人才培養(yǎng)的實(shí)踐動(dòng)手能力和科研創(chuàng)新能力。而西南交通大學(xué)交通運(yùn)輸專業(yè)通過(guò)優(yōu)勢(shì)資源整合、工程應(yīng)用與開發(fā)能力貫通培養(yǎng)為特色的交通運(yùn)輸虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)，為探索新形勢(shì)下交通運(yùn)輸專業(yè)人才的培養(yǎng)奠定了良好的基礎(chǔ)。

一、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展新形勢(shì)對(duì)交通運(yùn)輸專業(yè)人才培養(yǎng)的需求

從經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的要求看，在國(guó)際層面，“一帶一路”國(guó)家戰(zhàn)略已獲得了國(guó)際社會(huì)的廣泛認(rèn)可和積極參與，交通基礎(chǔ)設(shè)施作為優(yōu)先開展建設(shè)的領(lǐng)域，急需規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、管理和經(jīng)營(yíng)領(lǐng)域的大批高質(zhì)量專業(yè)人才的支撐。以“中國(guó)創(chuàng)造”和高速鐵路“走出去”為代表的高新技術(shù)在世界范圍的快速推廣，也要求交通運(yùn)輸專業(yè)人才具有較高的綜合素質(zhì)、扎實(shí)寬廣的專業(yè)基礎(chǔ)和較強(qiáng)的實(shí)踐和創(chuàng)新能力。在區(qū)際層面，成渝西昆鉆石經(jīng)濟(jì)圈的構(gòu)建，既是對(duì)國(guó)家宏觀規(guī)劃的承接，也是西部各區(qū)域融合發(fā)展而形成新增長(zhǎng)極的需要，這對(duì)西部交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理必將產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用，相應(yīng)對(duì)人才培養(yǎng)的數(shù)量和質(zhì)量也提出了具體要求。在區(qū)域?qū)用?，四川省建設(shè)綜合交通樞紐的戰(zhàn)略舉措已取得了重大成果，成渝經(jīng)濟(jì)區(qū)和川南城市群的建設(shè)，提出了新一輪通道能力提升和路網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的要求，對(duì)適應(yīng)區(qū)域綜合交通系統(tǒng)建設(shè)的交通運(yùn)輸專業(yè)人才的職業(yè)素養(yǎng)和專業(yè)能力也提出了較高要求。

從信息化技術(shù)在教育領(lǐng)域應(yīng)用的要求看，云計(jì)算、移動(dòng)學(xué)習(xí)、3D打印、虛擬現(xiàn)實(shí)以及遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)等新技術(shù)快速發(fā)展，平板電腦、智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備等新媒介運(yùn)用普遍，學(xué)習(xí)分析、游戲和游戲化、開放教育資源等新概念的不斷涌現(xiàn)，對(duì)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念、模式、資源和手段提出了挑戰(zhàn)。大規(guī)模開放網(wǎng)絡(luò)課程(MOOC)的興起，提倡將物理環(huán)境、數(shù)字化環(huán)境和虛擬世界有機(jī)結(jié)合，建立虛實(shí)結(jié)合、相互補(bǔ)充的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源和環(huán)境，以實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合?？梢钥闯?，基于信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的全新教學(xué)方式、學(xué)習(xí)技術(shù)和自主學(xué)習(xí)環(huán)境的不斷完善，有力地促進(jìn)了交通運(yùn)輸領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)教學(xué)的深刻變革，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)綜合應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)、多媒體、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)庫(kù)以及網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù)，構(gòu)建逼真高效的實(shí)驗(yàn)操作環(huán)境，使得信息技術(shù)與交通運(yùn)輸領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)教學(xué)的資源融合和平臺(tái)建設(shè)成為可能。

二、交通運(yùn)輸虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)目標(biāo)與思路

1．建設(shè)目標(biāo)

以創(chuàng)新性工程應(yīng)用與研究型交通運(yùn)輸專業(yè)人才培養(yǎng)為根本，立足科研成果轉(zhuǎn)化、自主研發(fā)和產(chǎn)學(xué)研合作，整合優(yōu)質(zhì)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，打造高水平實(shí)驗(yàn)教學(xué)和管理隊(duì)伍，探索虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)保障機(jī)制和教學(xué)效果考核、評(píng)價(jià)、反饋機(jī)制，建成“大交通”特色鮮明、軌道交通優(yōu)勢(shì)突出、國(guó)內(nèi)一流的交通運(yùn)輸虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的高度共享，為新形勢(shì)下交通運(yùn)輸人才培養(yǎng)質(zhì)量的持續(xù)提升提供堅(jiān)實(shí)保障。

2．建設(shè)思路

首先，充分發(fā)揮全國(guó)排名第一的學(xué)科和國(guó)家重點(diǎn)專業(yè)、國(guó)家特色專業(yè)優(yōu)勢(shì)，以培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力為出發(fā)點(diǎn)，堅(jiān)持“虛實(shí)結(jié)合、能實(shí)不虛、互為補(bǔ)充”的原則，按照“集人才培養(yǎng)、科學(xué)研究、學(xué)科建設(shè)、社會(huì)化服務(wù)等功能于一體，突出軌道交通優(yōu)勢(shì)，涵蓋多種運(yùn)輸方式”的建設(shè)理念，建成高水平虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。

其次，根據(jù)交通運(yùn)輸生產(chǎn)過(guò)程及作業(yè)環(huán)節(jié)的不同特征、實(shí)驗(yàn)要求和實(shí)驗(yàn)效果，明確網(wǎng)絡(luò)虛擬仿真和虛實(shí)結(jié)合仿真的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源分類，建立科研成果向?qū)嶒?yàn)教學(xué)資源轉(zhuǎn)化的激勵(lì)機(jī)制，根據(jù)交通運(yùn)輸科學(xué)技術(shù)發(fā)展最新成果，不斷優(yōu)化、升級(jí)、擴(kuò)充仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源。

加強(qiáng)國(guó)際合作與科技創(chuàng)新 助力深化水利改革與發(fā)展——訪水利部國(guó)際合作與科技司司長(zhǎng)高波 …………… （24.37）

再次，解析“跨時(shí)空、多環(huán)節(jié)、不可逆、高風(fēng)險(xiǎn)、大信息量”的交通運(yùn)輸生產(chǎn)過(guò)程及作業(yè)環(huán)節(jié)并進(jìn)行原理抽象，應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)，立足自主研發(fā)，構(gòu)建高度仿真軌道交通、道路交通、交通運(yùn)輸安全、物流等系統(tǒng)作業(yè)組織與管理環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。

最后，運(yùn)用分布式資源存貯技術(shù)、應(yīng)用虛擬化技術(shù)、流媒體處理技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信和共享技術(shù)，搭建具有擴(kuò)展性、兼容性、前瞻性的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)高效管理和共享平臺(tái)。

三、交通運(yùn)輸虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)模式

交通運(yùn)輸系統(tǒng)是由固定設(shè)備子系統(tǒng)、移動(dòng)設(shè)備子系統(tǒng)和運(yùn)輸組織與管理子系統(tǒng)構(gòu)成的復(fù)雜大系統(tǒng)，具有生產(chǎn)過(guò)程連續(xù)性、作業(yè)環(huán)節(jié)跨時(shí)空、超區(qū)域等特點(diǎn)。運(yùn)輸組織與管理子系統(tǒng)正是通過(guò)對(duì)固定設(shè)備和移動(dòng)設(shè)備子系統(tǒng)的合理運(yùn)用與控制以及對(duì)生產(chǎn)作業(yè)環(huán)節(jié)的合理組織與優(yōu)化實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)。隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息與通信技術(shù)在交通運(yùn)輸行業(yè)的廣泛應(yīng)用，交通運(yùn)輸設(shè)備已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了虛擬仿真和遠(yuǎn)程控制，如鐵路區(qū)間信號(hào)控制、車站接發(fā)列車進(jìn)路排列與控制等;交通運(yùn)輸生產(chǎn)過(guò)程的組織優(yōu)化也在生產(chǎn)計(jì)劃的計(jì)算機(jī)編制及調(diào)整基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了人工輔助智能決策，如車站作業(yè)計(jì)劃編制系統(tǒng)、車站調(diào)度指揮輔助決策系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)編制列車運(yùn)行圖系統(tǒng)、列車調(diào)度集中系統(tǒng)等得到廣泛應(yīng)用。

而交通運(yùn)輸專業(yè)人才培養(yǎng)的能力標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生掌握運(yùn)輸設(shè)備及其操作的基本原理與方法，掌握運(yùn)輸生產(chǎn)組織的基本技能并具備對(duì)系統(tǒng)管理與控制進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整的綜合能力。這就要求在交通運(yùn)輸實(shí)驗(yàn)手段方法及實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置上，既要提供實(shí)體仿真或虛擬仿真運(yùn)輸設(shè)備及其控制原理的模型或計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)、可重復(fù)操作且不受時(shí)空限制的生產(chǎn)作業(yè)環(huán)節(jié)虛擬仿真系統(tǒng)，又要求搭建高度仿真的多崗位、多工種、多環(huán)節(jié)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，提高對(duì)學(xué)生系統(tǒng)優(yōu)化控制與調(diào)整的綜合能力訓(xùn)練的效果。因此，依據(jù)交通運(yùn)輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征、交通運(yùn)輸生產(chǎn)過(guò)程及作業(yè)環(huán)節(jié)特點(diǎn)、人才培養(yǎng)能力標(biāo)準(zhǔn)要求和實(shí)驗(yàn)效果需要，需確立網(wǎng)絡(luò)虛擬仿真和虛實(shí)結(jié)合仿真的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源分類建設(shè)模式。

通過(guò)兩類模式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)，學(xué)生既能夠利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)在網(wǎng)絡(luò)虛擬仿真的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中自由選擇搭建實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，進(jìn)行遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)，也可以在虛實(shí)結(jié)合仿真的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中進(jìn)行綜合技能和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

圖1 交通運(yùn)輸虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源構(gòu)成

四、交通運(yùn)輸虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源整合

順應(yīng)新形勢(shì)下交通運(yùn)輸專業(yè)人才培養(yǎng)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展和信息化應(yīng)用方面的要求，以“夯實(shí)基礎(chǔ)、培養(yǎng)能力、突出創(chuàng)新、張揚(yáng)個(gè)性、以學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力提高為核心”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念為指導(dǎo)，根據(jù)交通運(yùn)輸專業(yè)人才實(shí)踐與創(chuàng)新能力貫通式遞進(jìn)培養(yǎng)的要求，立足自主研發(fā)與科研成果轉(zhuǎn)化，運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)建設(shè)網(wǎng)絡(luò)虛擬仿真和虛實(shí)結(jié)合仿真兩類高水平實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源。通過(guò)整合各類優(yōu)勢(shì)資源，形成“4+1+1”模塊化優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源群(見圖1)，實(shí)現(xiàn)對(duì)交通運(yùn)輸、交通工程、安全工程、物流工程、物流管理5個(gè)交通運(yùn)輸專業(yè)人才培養(yǎng)核心專業(yè)課程的全面覆蓋，同時(shí)不斷優(yōu)化、升級(jí)、擴(kuò)充虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)學(xué)生綜合設(shè)計(jì)、工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力的提升。

從圖1可以看出，交通運(yùn)輸虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)具有擴(kuò)展性、兼容性和前瞻性，表現(xiàn)出“大交通”的鮮明特色和軌道交通領(lǐng)域的突出優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)崿F(xiàn)交通運(yùn)輸優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的高度共享。在資源整合過(guò)程中，針對(duì)運(yùn)輸生產(chǎn)系統(tǒng)的復(fù)雜性，運(yùn)輸作業(yè)過(guò)程多環(huán)節(jié)、跨區(qū)域、不可逆、涉及高危特殊環(huán)境等特點(diǎn)，通過(guò)解析實(shí)體模型、原理抽象、仿真建模，應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)，建設(shè)了大型復(fù)雜遠(yuǎn)程控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、高水平軟件系統(tǒng)、模擬仿真高危高成本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、實(shí)體及實(shí)體模型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)等34個(gè)仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)。

其中，大型復(fù)雜遠(yuǎn)程控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括分散自律調(diào)度集中仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、高速鐵路綜合調(diào)度指揮仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、編組站作業(yè)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、城市軌道交通調(diào)度指揮仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、物流中心運(yùn)作仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)等12個(gè)系統(tǒng)。其中，在“高速鐵路調(diào)度指揮體系理論關(guān)鍵技術(shù)”科研成果轉(zhuǎn)化基礎(chǔ)上，由中心與廣鐵集團(tuán)聯(lián)合研發(fā)建成高速鐵路綜合調(diào)度指揮仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)(如圖2所示)，通過(guò)獲取實(shí)際線路不同運(yùn)行時(shí)間、不同線路區(qū)間的數(shù)據(jù)信息，仿真實(shí)現(xiàn)列車調(diào)度、計(jì)劃管理、車站作業(yè)等崗位的運(yùn)輸生產(chǎn)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了高速鐵路調(diào)度指揮多崗位、多工種、跨區(qū)域的協(xié)同作業(yè)的專業(yè)技能和團(tuán)隊(duì)合作能力的綜合訓(xùn)練。高水平軟件系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)編制列車運(yùn)行圖實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)(如圖3所示)、交叉口仿真與虛擬設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、城市道路規(guī)劃設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、物流核心流程仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、重大危險(xiǎn)源區(qū)域定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)系統(tǒng)等13個(gè)系統(tǒng)。其中，通過(guò)自主規(guī)劃設(shè)計(jì)、軟件引入及企業(yè)合作開發(fā)共建等方式建設(shè)的物流核心流程仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，根據(jù)不同行業(yè)物流企業(yè)的情景數(shù)據(jù)，完成訂單、采購(gòu)、倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸配送和報(bào)關(guān)等五項(xiàng)業(yè)務(wù)的不同組合實(shí)驗(yàn)，能有效地培養(yǎng)學(xué)生業(yè)務(wù)流程建模分析的能力、信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)的能力、多行業(yè)不同崗位物流主要業(yè)務(wù)管理能力。

模擬仿真高危高成本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括交通事故再現(xiàn)仿真系統(tǒng)、交通行為安全仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、高速鐵路駕駛行為仿真系統(tǒng)等5個(gè)系統(tǒng)，可模擬高危和不可重復(fù)的真實(shí)環(huán)境。其中，自主開發(fā)建設(shè)的交通行為安全仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用運(yùn)動(dòng)模擬和視景仿真系統(tǒng)營(yíng)造不同道路條件和不同氣候條件下虛擬駕駛環(huán)境，采集駕駛員腦電波數(shù)據(jù)、眼球位置與運(yùn)動(dòng)、瞳孔大小數(shù)據(jù)、多道生理信號(hào)數(shù)據(jù)，分析駕駛員在不同環(huán)境下的駕駛行為特征，并評(píng)價(jià)道路設(shè)計(jì)安全性。

實(shí)體及實(shí)體模型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)備系統(tǒng)、貨物裝載加固仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、危險(xiǎn)貨物性質(zhì)分析實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)等4個(gè)系統(tǒng)。其中，危險(xiǎn)貨物性質(zhì)分析實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)利用實(shí)體分析設(shè)備可進(jìn)行包括貨物的爆炸、易燃、毒害、腐蝕、放射性等九類危險(xiǎn)貨物的性質(zhì)鑒定與分類鑒別。

上述系統(tǒng)包括16個(gè)網(wǎng)絡(luò)虛擬仿真資源和18個(gè)虛實(shí)結(jié)合仿真資源。在涉及高?；驑O端的環(huán)境，不可及或不可逆的操作，高成本、大型綜合訓(xùn)練等情況時(shí)，提供了可靠、安全的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，豐富了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生既能夠利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)在網(wǎng)絡(luò)虛擬仿真的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中自由選擇搭建實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，進(jìn)行遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)，也可以在虛實(shí)結(jié)合仿真的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中培養(yǎng)綜合技能和創(chuàng)新能力。

圖2 虛實(shí)結(jié)合的高速鐵路綜合調(diào)度指揮仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

圖3 計(jì)算機(jī)編制列車運(yùn)行圖實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

五、交通運(yùn)輸虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)構(gòu)建

依托覆蓋全校的穩(wěn)定、高效、安全的校園網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，采用分布式資源存貯技術(shù)、應(yīng)用虛擬化技術(shù)、流媒體處理技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信和共享技術(shù)，搭建“三系統(tǒng)、四功能、五層次”的具有開放性、互動(dòng)性、前瞻性的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái):三系統(tǒng)即信息化硬件支持系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源整合共享系統(tǒng)及遠(yuǎn)程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，四功能即公共信息管理功能、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)整合配置功能、實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源管理共享功能及遠(yuǎn)程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)功能，五層次即用戶群層、網(wǎng)絡(luò)層、管理共享層、資源群層和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目層。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)通過(guò)應(yīng)用“軟件即服務(wù)(SAAS)”、“平臺(tái)即服務(wù)(PAAS)”、Cluster集群等信息技術(shù)，將仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心各實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源整合、虛擬化并共享，實(shí)現(xiàn)了對(duì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源進(jìn)行智能化、自動(dòng)化及遠(yuǎn)程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的管理，將“有限的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)空間”拓展成為“無(wú)限的虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)空間”，創(chuàng)新了虛實(shí)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)了多地、多校、多專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源整合和共享，形成了虛實(shí)結(jié)合、師生互動(dòng)、自主學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，增強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，促進(jìn)了學(xué)生工程實(shí)踐與創(chuàng)新能力提升，人才培養(yǎng)效果顯著。

六、交通運(yùn)輸虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)教學(xué)效果

交通運(yùn)輸虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源網(wǎng)絡(luò)共享，面向國(guó)內(nèi)同類高校學(xué)生和交通運(yùn)輸與物流行業(yè)在職人員開放，滿足了校內(nèi)外多學(xué)科的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求，能夠全面提升交通運(yùn)輸與物流專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量和行業(yè)在職人員業(yè)務(wù)水平。

1．教學(xué)資源網(wǎng)絡(luò)虛擬共享效果突出

以分散自律調(diào)度集中實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、物流核心流程模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)等為代表的高水平仿真教學(xué)資源已面向校內(nèi)其他專業(yè)等開放了多個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。學(xué)生可以通過(guò)校園局域網(wǎng)訪問(wèn)中心虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)，學(xué)生的工程實(shí)踐能力和科研素質(zhì)得到了顯著提升。

通過(guò)整合校內(nèi)土木工程學(xué)院的虛擬環(huán)境選線設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、電氣工程學(xué)院的列車運(yùn)行與牽引傳動(dòng)綜合仿真平臺(tái)等虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，實(shí)現(xiàn)了校內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源高度共享。

面向中國(guó)鐵路總公司高速鐵路綜合調(diào)度指揮技術(shù)人員培訓(xùn)，開放了高速鐵路運(yùn)營(yíng)調(diào)度仿真與應(yīng)急演練虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。學(xué)員可遠(yuǎn)程登錄中心虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行高速鐵路行車調(diào)度指揮、高速鐵路接發(fā)列車、高速鐵路列車調(diào)度應(yīng)急演練等遠(yuǎn)程控制實(shí)訓(xùn)。

2．示范引領(lǐng)作用突出，推廣應(yīng)用成效顯著

采取“網(wǎng)絡(luò)虛擬仿真和虛實(shí)結(jié)合仿真”兩種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式相結(jié)合，可以在時(shí)間、空間、過(guò)程、項(xiàng)目上全面向?qū)W生開放。學(xué)生能夠充分自主的學(xué)習(xí)和掌握實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，受益學(xué)生包括全校交通運(yùn)輸類和電氣工程、土木工程、車輛工程以及電子商務(wù)等23個(gè)專業(yè)的學(xué)生。

采用自主研發(fā)的軟、硬件設(shè)備，援助西藏大學(xué)建成交通運(yùn)輸實(shí)驗(yàn)平臺(tái)(綜合調(diào)度指揮和機(jī)車駕駛模擬平臺(tái))和智能交通實(shí)驗(yàn)平臺(tái)(交通仿真、交通管理與控制、交通環(huán)境等)。北京交通大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、中南大學(xué)、東南大學(xué)、長(zhǎng)安大學(xué)、大連交通大學(xué)、重慶交通大學(xué)、蘭州交通大學(xué)、西華大學(xué)等全國(guó)20多所高校來(lái)我校交流學(xué)習(xí)交通運(yùn)輸虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，部分高水平的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在相關(guān)院校中得到了較好的推廣和應(yīng)用。

“計(jì)算機(jī)編制列車運(yùn)行圖系統(tǒng)”作為中國(guó)鐵路總公司專用編圖系統(tǒng)在全國(guó)所有鐵路局得到推廣應(yīng)用，“大型客運(yùn)站調(diào)度仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”在成都、哈爾濱等大型客運(yùn)站得到了推廣應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源行業(yè)推廣和應(yīng)用成效顯著。

3．社會(huì)化服務(wù)效果顯著

近三年來(lái)，交通運(yùn)輸虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為高速鐵路調(diào)度指揮與運(yùn)營(yíng)管理、城市交通管理、交通安全、物流管理等培訓(xùn)高級(jí)管理人員和專門技術(shù)人才超過(guò)6000人次，已成為我國(guó)交通運(yùn)輸和物流領(lǐng)域特別是高速鐵路運(yùn)營(yíng)管理人才培養(yǎng)的重要基地。該平臺(tái)承擔(dān)了中國(guó)鐵路總公司高速客運(yùn)專線綜合調(diào)度指揮技術(shù)人員培訓(xùn)、中國(guó)鐵路總公司所有路局運(yùn)輸處長(zhǎng)、總調(diào)度長(zhǎng)、調(diào)度中心主任等組成的運(yùn)輸安全高級(jí)干部培訓(xùn);承擔(dān)了成都鐵路局CRH動(dòng)車組客運(yùn)培訓(xùn)班、成都鐵路局職教干部高速鐵路知識(shí)培訓(xùn)班、廣鐵集團(tuán)青年科技拔尖人才培訓(xùn)班、廣鐵集團(tuán)客運(yùn)專線技術(shù)培訓(xùn)班、哈爾濱鐵路局車務(wù)系統(tǒng)全部技術(shù)人員的培訓(xùn)、成都鐵路局和昆明鐵路局危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸技術(shù)培訓(xùn)、四川省城市交通管理實(shí)用人才培訓(xùn)、貴州省城市交通管理實(shí)用人才培訓(xùn)等，社會(huì)化服務(wù)效果廣受好評(píng)。

七、結(jié)論與展望

順應(yīng)新形勢(shì)下交通運(yùn)輸專業(yè)人才培養(yǎng)對(duì)于工程實(shí)踐和科研創(chuàng)新能力的要求，特別是針對(duì)交通運(yùn)輸領(lǐng)域大量需要高成本、高消耗的大型或綜合性實(shí)驗(yàn)手段的教學(xué)活動(dòng)情況，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有明顯的優(yōu)勢(shì)，是高等教育信息化建設(shè)的重要內(nèi)容，體現(xiàn)出信息技術(shù)與交通運(yùn)輸專業(yè)教育教學(xué)融合發(fā)展，以及與交通運(yùn)輸學(xué)科專業(yè)深度融合帶來(lái)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與創(chuàng)新。西南交通大學(xué)交通運(yùn)輸虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)的全面展開，必將推動(dòng)信息技術(shù)、教育教學(xué)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的互相促進(jìn)，也將強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的示范和引領(lǐng)作用，能夠?qū)⑾冗M(jìn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念、創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法、豐碩的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革成果、優(yōu)質(zhì)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源廣為輻射，為推動(dòng)各區(qū)域各層次綜合交通系統(tǒng)的建設(shè)奠定良好的基礎(chǔ)。

〔1〕王衛(wèi)國(guó)．虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)思考與建議〔J〕．實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2013，32(12):5－8．

(責(zé)任編輯:葉光雄)

F127;F512．3

A

1009－4474(2015)03－0021－06

2015-04-09

馬駟(1969－)，男，安徽濉溪人。副教授，博士，主要從事交通運(yùn)輸規(guī)劃與管理研究。E-mail:masi@ swjtu．cn。