基于VR技術(shù)的鐵路乘務(wù)應(yīng)急演練實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的構(gòu)建研究

蘇培 杜衛(wèi)芳 楊威

【摘 要】提高現(xiàn)場(chǎng)靈活應(yīng)變能力是培養(yǎng)鐵路乘務(wù)專業(yè)高技能型乘務(wù)員的關(guān)鍵所在。本文闡述VR技術(shù)應(yīng)用于高鐵乘務(wù)專業(yè)安全應(yīng)急課程的實(shí)訓(xùn)，可有效的解決傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)的弊端，提高實(shí)訓(xùn)質(zhì)量，更好地適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)工作，也是今后實(shí)踐教學(xué)的方向。

【關(guān)鍵詞】VR技術(shù)；實(shí)訓(xùn)；乘務(wù)；職業(yè)教育

中圖分類號(hào)： F590-4；G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）05-0187-002

0 背景

近年來(lái)，我國(guó)高鐵事業(yè)持續(xù)迅猛發(fā)展，帶來(lái)鐵路旅客數(shù)量的不斷激增、旅客需求的多樣化和個(gè)性化、新設(shè)備隨時(shí)不斷的更新，這對(duì)高鐵乘務(wù)員的業(yè)務(wù)技能提出更加嚴(yán)格的要求，需要鐵路院校培養(yǎng)模式更貼近于最新的現(xiàn)場(chǎng)要求。根據(jù)我校近期對(duì)一些鐵路局的走訪調(diào)研以及用人單位現(xiàn)場(chǎng)反饋過(guò)來(lái)的意見(jiàn)共同提到一個(gè)問(wèn)題，即希望教學(xué)階段加強(qiáng)培養(yǎng)乘務(wù)專業(yè)學(xué)生解決問(wèn)題及靈活應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜環(huán)境的能力。傳統(tǒng)的教學(xué)模式通常是通過(guò)理論規(guī)章知識(shí)記憶結(jié)合實(shí)操來(lái)完成，實(shí)訓(xùn)室作為鐵路高職院校實(shí)操環(huán)節(jié)的重要組成部分，是理論教學(xué)的補(bǔ)充和進(jìn)一步的深化，也是培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題能力的重要途徑。目前，國(guó)內(nèi)大多數(shù)鐵路職業(yè)院校的高鐵乘務(wù)專業(yè)受現(xiàn)有實(shí)訓(xùn)室條件的限制，對(duì)于企業(yè)要求的人才能力培養(yǎng)目標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)是不夠的。問(wèn)題主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)室場(chǎng)景單一。從實(shí)際情況來(lái)看，這些實(shí)訓(xùn)室僅僅是有了動(dòng)車組車廂硬件設(shè)備，而不能真實(shí)的模擬乘務(wù)工作中需要面對(duì)的各種復(fù)雜環(huán)境和各種突發(fā)事件，不能真正滿足實(shí)踐教學(xué)的實(shí)際需要。因此，僅靠硬件設(shè)備對(duì)于培養(yǎng)乘務(wù)人員靈活的應(yīng)變和突發(fā)事件下的應(yīng)急能力是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。

（2）傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)成本高、周期長(zhǎng)。傳統(tǒng)高乘實(shí)訓(xùn)室建設(shè)成本十分昂貴，據(jù)了解，模擬一列標(biāo)準(zhǔn)8節(jié)動(dòng)車組車廂的成本1.8 億元，而且占地面積大，現(xiàn)有的高職院校由于受到資金和國(guó)家土地政策的限制難以完全實(shí)現(xiàn)。且動(dòng)車組車型和內(nèi)部設(shè)施也在不斷更新?lián)Q代，而高職院校實(shí)訓(xùn)室建設(shè)通常周期較長(zhǎng)，往往建成的速度趕不上更新的速度，造成資源的浪費(fèi)。

（3）傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)模式的教學(xué)效果較差。首先，鐵路客運(yùn)乘務(wù)專業(yè)的安全與應(yīng)急課程教學(xué)通常是理論先行，但單一的課堂講授、觀看影像資料等的教學(xué)方法很難讓學(xué)生提起興趣。其次，傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)操作設(shè)備設(shè)施沒(méi)有豐富的場(chǎng)景設(shè)置，且需要他人配合共同完成，受環(huán)境影響較大，不可能隨時(shí)模擬練習(xí)，學(xué)生的判斷能力和處理能力得不到有效提高。最后，現(xiàn)在高職院校學(xué)生來(lái)源于95后，接觸環(huán)境相對(duì)比較單一，之前很少有機(jī)會(huì)接觸危險(xiǎn)場(chǎng)景，但應(yīng)急場(chǎng)景多是具有一定的危險(xiǎn)性，直接操作不現(xiàn)實(shí)。

由此可見(jiàn)，傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)模式無(wú)法滿足現(xiàn)實(shí)高乘專業(yè)人才的培訓(xùn)，亟需一種新的實(shí)訓(xùn)模式。

1 VR技術(shù)介紹

VR（Virtual Reality），即虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，它利用計(jì)算機(jī)生成模擬環(huán)境，實(shí)現(xiàn)多源信息融合，打造交互式的三維動(dòng)態(tài)視景和實(shí)體行為系統(tǒng)仿真，使用戶以自然的方式與虛擬環(huán)境中的客體進(jìn)行體驗(yàn)和交互作用，從而產(chǎn)生身臨其境的感受和體驗(yàn)的一種技術(shù)?；诹己玫膽?yīng)用效益和獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，VR近年來(lái)越來(lái)越受到職業(yè)教育培訓(xùn)業(yè)內(nèi)廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。目前我國(guó)的東航航空公司已于2017年6月將VR技術(shù)應(yīng)用于客艙乘務(wù)培訓(xùn)（主要囊括各種機(jī)型的客艙應(yīng)急設(shè)備檢查、機(jī)上設(shè)備操作、帶飛訓(xùn)練指導(dǎo)等方面的內(nèi)容）方面。國(guó)內(nèi)外一些院校也開(kāi)始陸續(xù)地將VR技術(shù)在教育培訓(xùn)上。

將VR技術(shù)應(yīng)用在高鐵乘務(wù)專業(yè)培訓(xùn)上，可以虛擬出真實(shí)環(huán)境中難以模擬且富有趣味的互動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)生通過(guò)自身與仿真環(huán)境的交互體驗(yàn)來(lái)獲得知識(shí)和技能，有助于學(xué)生在學(xué)習(xí)中體會(huì)崗位要求， 理解崗位所需知識(shí)和技能，縮小與實(shí)際崗位的差距。

同時(shí)利用VR技術(shù)可以使訓(xùn)練成本得到大幅度降低，有效地減少后期維護(hù)成本，也規(guī)避真實(shí)操作中所帶來(lái)的危險(xiǎn)。比如高鐵車廂的火災(zāi)爆炸；產(chǎn)婦在列車上分娩；旅客攜帶有害物品上車等等，VR技術(shù)可以對(duì)上述工作場(chǎng)景進(jìn)行模擬和仿真并發(fā)揮作用實(shí)現(xiàn)各種試驗(yàn)。通過(guò)VR技術(shù)在高乘專業(yè)實(shí)訓(xùn)室的應(yīng)用給學(xué)生提供在工作崗位上關(guān)于視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等感官的模擬，讓學(xué)生如同身臨其境，及時(shí)、沒(méi)有限制地實(shí)現(xiàn)“無(wú)縫對(duì)接”，更好地實(shí)現(xiàn)情景化教學(xué)。

2 VR技術(shù)高乘應(yīng)急演練實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

VR技術(shù)高乘應(yīng)急演練實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)是一個(gè)集學(xué)習(xí)、考試、演練為一體的綜合性系統(tǒng)，把培訓(xùn)與演練相結(jié)合，既對(duì)高乘專業(yè)學(xué)生進(jìn)行前期安全知識(shí)技能培訓(xùn)，又可以依據(jù)預(yù)案需求確定演練流程，利用VR虛擬場(chǎng)景進(jìn)行仿真演練，為高乘專業(yè)的學(xué)生提供一種沉浸式、交互式教學(xué)體驗(yàn)環(huán)境，以增加教學(xué)過(guò)程中身臨其境的真實(shí)感，提高教學(xué)質(zhì)量。同時(shí)配合高乘應(yīng)急實(shí)訓(xùn)室建設(shè)，包括多媒體教室、VR硬件設(shè)備、實(shí)訓(xùn)區(qū)、數(shù)據(jù)中心等其他分區(qū)。

2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

本系統(tǒng)面向的用戶主要是鐵路高職院校乘務(wù)專業(yè)的學(xué)生，功能是進(jìn)行教學(xué)和崗前培訓(xùn)使用。為了達(dá)到實(shí)際訓(xùn)練及應(yīng)用的要求，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要遵循以下幾個(gè)原則：

（1）系統(tǒng)的完善性。本系統(tǒng)需要注重用戶的感受，確保必要的沉浸感，而且還具備用戶要求的基本功能，如場(chǎng)景內(nèi)漫游、定點(diǎn)視角切換、數(shù)據(jù)庫(kù)信息提取等。每個(gè)學(xué)習(xí)者都可以近距離觀看高鐵車廂的各個(gè)部件，并可以自由選取常用的高鐵車廂類型。

（2）系統(tǒng)的交互性。通過(guò)外設(shè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬高鐵車廂的日常巡視場(chǎng)景和突發(fā)事件場(chǎng)景進(jìn)行觀察和控制，讓操作者體驗(yàn)到真實(shí)感等，實(shí)現(xiàn)良好的人機(jī)交互。

（3）系統(tǒng)的穩(wěn)定性。操作者在實(shí)際的使用過(guò)程中，系統(tǒng)的交互響應(yīng)速度、場(chǎng)景的切換等需流暢自如，實(shí)際的場(chǎng)景中事故一旦發(fā)生不可能重來(lái)。因此只有在這樣不出現(xiàn)卡機(jī)和被隨意打斷的情況下，才能讓模擬演練者體驗(yàn)到身臨其境，專注的參與演練之中。

（4）系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。在系統(tǒng)平臺(tái)上為今后納入其他課程或系統(tǒng)預(yù)留接口，如在應(yīng)急課程基礎(chǔ)上，逐步納入高速鐵路乘務(wù)實(shí)務(wù)、鐵路客運(yùn)設(shè)施設(shè)備、高鐵沿線旅游地理、鐵路客運(yùn)組織等課程的實(shí)訓(xùn)。

2.3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)包括自主學(xué)習(xí)模塊、實(shí)戰(zhàn)演練模塊、考評(píng)模塊和后臺(tái)管理模塊。

（1）自主學(xué)習(xí)模塊

在本系統(tǒng)虛擬場(chǎng)景內(nèi)，學(xué)習(xí)者可以自主學(xué)習(xí)安全作業(yè)規(guī)章和觀看相應(yīng)的應(yīng)急視頻演示。提供學(xué)生真實(shí)的乘務(wù)工作環(huán)境，包括各種車廂型號(hào)的特點(diǎn)、提醒安全應(yīng)急設(shè)備的擺放位置等。根據(jù)配有解說(shuō)的應(yīng)急視頻演示，了解掌握乘務(wù)員工作流程中的安全注意事項(xiàng)、以及各種類型應(yīng)急場(chǎng)景的預(yù)案流程演示，同時(shí)在此過(guò)程中穿插一系列安全乘務(wù)工作中的安全注意事項(xiàng)可供擴(kuò)展。

（2）實(shí)戰(zhàn)演練模塊

通過(guò)案例庫(kù)中典型的事故場(chǎng)景，包括旅客的動(dòng)作、語(yǔ)言環(huán)境與場(chǎng)景搭配，利用人機(jī)互動(dòng)，戴上VR眼鏡，采用角色扮演法親自去參與演練。這里的主要場(chǎng)景包括動(dòng)車組突發(fā)火災(zāi)、列車行車事故、旅客在列車上發(fā)生疾病、列車發(fā)生晚點(diǎn)延誤、列車設(shè)備故障、列車發(fā)生治安事件、列車上發(fā)生多人食物中毒等常見(jiàn)的事故場(chǎng)景。

這里可選擇單人演練和多人協(xié)調(diào)演練兩種模式進(jìn)行實(shí)戰(zhàn)練習(xí)，不同場(chǎng)景下完成角色所賦予的任務(wù)，同時(shí)鍛煉乘務(wù)組在實(shí)際工作中多人協(xié)助的能力。

（3）考評(píng)模塊

該系統(tǒng)考評(píng)模塊分為安全規(guī)章考核和演練考核。安全規(guī)章考核用于檢驗(yàn)學(xué)生的安全知識(shí)、客運(yùn)規(guī)章和應(yīng)急流程的掌握程度，同時(shí)應(yīng)用于模擬演練或技能大賽可實(shí)時(shí)評(píng)分，可設(shè)置不同權(quán)限和要求，進(jìn)行逐項(xiàng)打分并匯總。

演練考核分為預(yù)案演練考核和突發(fā)事件演練考核。預(yù)案演練考核是根據(jù)預(yù)案演練的結(jié)果，對(duì)比已有預(yù)案，并產(chǎn)生考核結(jié)果，比如按照VR軟件還原的車廂內(nèi)場(chǎng)景作開(kāi)車前檢查，核對(duì)滅火器、救生設(shè)備、急救物品等有無(wú)損壞缺漏、是否擺放在規(guī)定位置。突發(fā)事件演練考核是在訓(xùn)練過(guò)程中或結(jié)束后，可由參加演練評(píng)審專家進(jìn)行實(shí)時(shí)或事后點(diǎn)評(píng)，提供點(diǎn)評(píng)和記錄工具。

（4）后臺(tái)管理模塊：

分為用戶管理、訓(xùn)練控制、成績(jī)管理三大分區(qū)?？筛鶕?jù)需要設(shè)置播放、速度、背景音樂(lè)等。突發(fā)事件訓(xùn)練模式過(guò)程中，可由系統(tǒng)操作人員進(jìn)行干預(yù)操作，比如突然加入一次旅客突發(fā)疾病，突發(fā)火災(zāi)事件等等。突發(fā)事件的訓(xùn)練是對(duì)突發(fā)事件的反應(yīng)和指揮能力?？荚u(píng)結(jié)果與演練記錄均可進(jìn)行保存、分發(fā)和查詢。

2.4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

根據(jù)應(yīng)急演練實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的功能需求，基于VR技術(shù)高乘應(yīng)急演練實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)采用分層體系結(jié)構(gòu)。整個(gè)系統(tǒng)自下而上有數(shù)據(jù)層、功能層、應(yīng)用層三部分。

系統(tǒng)的最底層是數(shù)據(jù)層，數(shù)據(jù)層包含所有的數(shù)據(jù)信息，包括各類圖片、視頻、音頻等原始數(shù)據(jù)、試題庫(kù)、案例以及交互終端反饋的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并留有擴(kuò)展數(shù)據(jù)接口。

功能層通過(guò)調(diào)用下層數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)融合計(jì)算向上層應(yīng)用層提供多元數(shù)據(jù)資源訪問(wèn)服務(wù)，它是該系統(tǒng)的核心層。

應(yīng)用層為操作者提供一個(gè)的高鐵車廂全方位的模擬環(huán)境（車廂型號(hào)可以自行選擇），通過(guò)VR手柄實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)、演練、考核的目的。

3 總結(jié)

高科技和職業(yè)教育培訓(xùn)結(jié)合已經(jīng)是教育發(fā)展的趨勢(shì)，而VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn)恰恰為高職院校的教學(xué)改革送來(lái)了一縷春風(fēng)。高鐵作為中國(guó)“一帶一路”發(fā)展的品牌產(chǎn)品，服務(wù)人才的培養(yǎng)質(zhì)量更是應(yīng)該走在領(lǐng)域的前列。但現(xiàn)階段配套設(shè)備的跟進(jìn)也是職業(yè)教育界需要與產(chǎn)品制作公司共同克服的難題。相信在不久的將來(lái)通過(guò)這縷春風(fēng)打開(kāi)高乘人才培養(yǎng)模式新的春天，滿足市場(chǎng)的需求，更是作為一張名片走向世界。

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