VR技術在鐵路職工培訓中的應用

王甫江 中國鐵路上海局集團有限公司南京東車輛段

隨著我國鐵路事業(yè)的快速發(fā)展，各種新技術、現代化裝備不斷推出，對鐵路職工的專業(yè)技能和業(yè)務素質提出了更高更嚴格的要求?，F有的傳統(tǒng)培訓教學手段已經不能適應當前鐵路快速發(fā)展的需要，只有提出更新更適用的培訓教學模式，才能高質量地完成鐵路職工的培訓工作。近年來，VR技術的廣泛應用，虛擬現實培訓教學作為一種新的培訓教學模式，被越來越多的人所關注。在鐵路職工培訓中引入VR技術，將是實現鐵路職工培訓教育的新突破。

1 創(chuàng)新鐵路職工培訓模式的必要性

傳統(tǒng)的培訓教學模式已經不能適應當前鐵路快速發(fā)展的需要。只有創(chuàng)新職工培訓模式，提升培訓教育質量，才能適應形式發(fā)展的需求。

1.1 實訓設備、設施不足

近年來，隨著鐵路改革的發(fā)展，各段已經建立了職工技能演練基地，并配置了相應的電教設備、實物、模型、演練設施等，為技能培訓工作奠定了一定基礎。但存在場地不足，設備、設施不全等問題，嚴重制約了職工實作技能培訓的組織開展，已經無法適應運輸生產對職工培訓提出的新要求。

1.2 工學矛盾突出

隨著鐵路的飛速發(fā)展，新技術、新工裝不斷更新發(fā)展，作業(yè)標準要求不斷提高。職工及時掌握新工藝、新設備的迫切性與安全生產任務繁重的現實相矛盾，不可能長時間抽調生產一線職工參加培訓學習，對現有培訓模式提出了新要求。

1.3 傳統(tǒng)的培訓模式效率低下

近年來，大學畢業(yè)生成為鐵路企業(yè)新員工的主要來源，新職工的注入提升了職工隊伍文化素質，但也同時存在理論知識薄弱、實作技能水平低以及處置經驗不足的現實問題。因此，為盡快使新職人員熟練掌握崗位技能成為職教培訓重點。但傳統(tǒng)的職工培訓一般采用“課堂理論教學”+“基地實作示范”模式，培訓時往往以“教師為主導”的教育形式，不能使職工自己動手操作，這勢必會造成培訓效率的低下，使職工失去對培訓的興趣。并且“師帶徒”這種“家庭小作坊式”培訓模式注定難以適應我國鐵路的迅猛發(fā)展。

2 借助VR技術創(chuàng)新職工培訓模式

2.1 VR技術概念

VR是虛擬現實（Virtual Reality）的英文簡稱，VR技術實際上是一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統(tǒng)。利用計算機生成一種模擬環(huán)境，向使用者提供視覺、聽覺、觸覺等多種感官刺激，通過頭盔式顯示器、手勢（數據手套）、體勢（數據衣服）和自然語言等方式與這一環(huán)境（以及其中的虛擬物體、人物）進行實時交互，帶來一種身臨其境的沉浸感受。

2.2 VR技術在教育培訓領域的應用

隨著信息技術的迅猛發(fā)展，新的教學媒體從出不窮，繼多媒體之后，教育技術領域又出現了一個新型教學媒體，這就是虛擬現實（VR）技術。VR技術已經成功應用于軍事、醫(yī)學、工業(yè)、電力、以及危險性高的培訓與演練領域。VR技術可以為學員提供多種非語言素材，文字、圖形、圖像、聲音、動畫有機地結合在虛擬環(huán)境中，全方位、多視角地呈現在學員面前。大大提高了學員學習的積極性和主動性，加深了學習者對學習內容的了解和掌握。

虛擬現實技術在教育教學上的應用，開創(chuàng)了"虛擬教學"的嶄新領域，它是教育高科技的展示和體現，也是教育手段現代化、信息化的標志之一，有著極其廣闊的應用前景。

2.3 將VR技術引入鐵路職工教育培訓領域

隨著VR技術的廣泛應用，虛擬現實培訓教學作為一種新的培訓教學模式，被越來越多的人們所認可。在鐵路職工培訓中引入VR技術，將是實現鐵路職工培訓教育的新突破。我段經過一年多的努力，成功開發(fā)了鐵路貨車檢修運用VR模擬仿真培訓系統(tǒng)，目前已進入運用階段。

3 基于VR技術的鐵路貨車模擬仿真培訓典型實踐

3.1 應用VR技術 助力新職人員培訓

我段近5年分配的183名新職人員中，擁有本科及以上學歷79人、高職學歷104人，有130人為非鐵路專業(yè)或與鐵道車輛專業(yè)不相關，他們掌握車輛基礎知識有限，短時間內無法熟練運用相關作業(yè)技能，不能適應鐵路發(fā)展的新要求。因此，強化新職人員培訓也逐步成為職工培訓的重中之重。

3.1.1 運用車輛構造模塊，助力新職人員對車輛各部配件的感性認知

新職工對鐵路貨車基礎知識的掌握相對薄弱，需要我們幫助其盡快掌握相關基礎知識，為崗位技能培訓打下堅實基礎。傳統(tǒng)的職工培訓方式都是通過平面圖紙及文字介紹讓職工去理解與記憶。

通過VR技術，車輛的各個部件能夠立體完整地呈現在職工面前，展示鐵路主型貨車車輛各部件三維實景、配件名稱、檢修要求，增強職工對車輛結構新技術、新配件的認知，掌握檢修工藝要求。每個分解后的車輛配件均可通過鼠標點擊，查閱配件名稱及運用、檢修技術要求，有利于在職職工隨時學習掌握車輛配件檢修限度要求。具備三維旋轉和推拉放大的功能，通過鼠標和滾輪的動作，實現對三維車輛配件進行360度的旋轉和全景放大，職工還可以看到部件內部結構進，從內部去了解部件的工作原理。這樣不僅能使職工快速地掌握車輛基礎知識，也能開拓職工的見識，提高職工的學習興趣。

目前該模塊主要有以下幾個方面的功能：（C70、P70H、GQ70、C80四種車型）車輛總成結構爆炸、車體結構爆炸、車鉤緩沖裝置爆炸、轉向架爆炸、空氣制動爆炸、基礎制動爆炸等功能。

3.1.2 運用教學演練模塊，助力新職人員實作技能培訓與演練

在鐵路職業(yè)培訓中，有各類實作技能類培訓，每種實作技能都有規(guī)定的作業(yè)標準和規(guī)范，職工必須按照作業(yè)標準和規(guī)范進行工作，否則會給鐵路運營帶來嚴重的安全隱患。

通過運用VR技術對現實鐵路貨車檢車作業(yè)環(huán)境進行全面仿真，創(chuàng)建與現實場景類似的環(huán)境。學員戴上VR眼鏡，眼前就會出現一個虛擬三維場景，隨著自己頭部的轉動場景也不斷變化，周圍會出現仿真的花草、大地、路基、鐵軌以及需要培訓與演練用的鐵路貨車，感覺到自己就在真實的作業(yè)現場。讓職工沉浸于"身臨其境"的感受，大大提高了新職人員的學習興趣，主動自覺進行實作技能培訓。學員在演練過程中，只需要通過手柄、音箱等設備，就可以了解掌握貨車的基本構造及檢車作業(yè)流程、作業(yè)標準等。在該模塊中可以在故障庫中隨機抽取5個故障，進行實作演練?？梢酝ㄟ^手柄控制場景移動、旋轉和放大，標定車輛出現故障的位置和類型。同時，可以查閱現實檢車過程中發(fā)現的各種故障圖片，加深實作演練人員對故障的辨別與認識。

通過這種創(chuàng)新的培訓方式，可以使新職人員具備扎實的專業(yè)基礎知識，了解鐵路貨車領域中新技術、新裝備的技術原理及發(fā)展動態(tài)，知曉與其相關專業(yè)技術裝備發(fā)展變化情況，增強應用新技術、新設備的緊迫感意識，提升解決實際問題的能力。從而更好地勝任具體的崗位工作，更加適應新時期鐵路企業(yè)發(fā)展的需要。

目前該模塊主要有以下幾個方面的功能：檢車作業(yè)教學（VR）、17型車鉤緩沖裝置分解、組裝作業(yè)流程教學（三維動畫）、120控制閥主閥分解組裝作業(yè)流程教學（三維動畫）、檢車作業(yè)演練（VR）。

3.2 運用技能考核模塊，助力考核形式的創(chuàng)新升級

考核不僅是檢驗培訓效果的一個手段。同時，也能提高職工的工作能力，提高職工在工作執(zhí)行中主動性和有效性。由于鐵路的不斷改革發(fā)展，站段的合并，鐵路職工布局比較分散，導致了職工實作培訓考核存在地域上的局限性。以往對職工日常技能培訓和崗位技能達標培訓效果的檢驗，通常采用的做法是利用業(yè)余時間以班組為單位集中進行實作考核。分別由兩名監(jiān)考人員現場對實作考試人員的作業(yè)表現進行打分，并填寫實作記錄單。這樣耗費了大量的時間、人力和物力，且不容易組織。因此，改變現有的考核形式，才能提高工作效率，以適應鐵路的快速發(fā)展。

借助VR技術，我們創(chuàng)建了一個檢車作業(yè)流程化、標準化的考核系統(tǒng)，把傳統(tǒng)的實作考核融入到培訓系統(tǒng)中來，在虛擬環(huán)境中進行考核。這樣的考核形式打破了時間和空間的限制，能做到培訓、考核一起進行。而且，不再需要監(jiān)考人員現場監(jiān)考，保存實作記錄單等，大大提高了工作效率，節(jié)約了培訓成本。

目前運用技能考核模塊具備網絡遠程實作技能考試功能。段、車間各級管理人員可以在后臺設置技能考核的內容，在故障庫中選擇故障的類型和位置。職工通過VR系統(tǒng)參與實作技能考核，并且可以通過手柄標注發(fā)現的故障類型和位置，考核結束后，平臺能夠進行自動評分并保存記錄，可以真實檢驗職工對實作技能學習的效果。

4 結束語

通過對VR技術這一現代化教學培訓手段的嘗試，拓展了職工技能學習培訓和崗位作業(yè)指導書學習的渠道；有利于克服實訓場地不足，對職工技能培訓的制約因素；系統(tǒng)運用于培訓、考核，可有效促進職工技能素質的提高。

三思方舉步，百折不回頭。我段將積極探索“VR+職工培訓”的培訓體系，努力創(chuàng)新培訓手段和培訓模式，為打造一支專業(yè)水平高，技術能力強的高素質鐵路職工隊伍服務。