摘 要：鐵路調(diào)車作業(yè)是鐵路交通正常運(yùn)營的重要保障。然而，由于鐵路調(diào)車作業(yè)也存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，因此營造一個(gè)安全的調(diào)車培訓(xùn)環(huán)境對(duì)于鐵路交通人才的培養(yǎng)至關(guān)重要。基于上述需求，首先對(duì)調(diào)車作業(yè)的定義和調(diào)車作業(yè)的作用進(jìn)行了闡述，然后從時(shí)間、環(huán)境、設(shè)備、管控、人員、機(jī)制六個(gè)方面分別分析了調(diào)車作業(yè)的安全風(fēng)險(xiǎn)，最后基于VRay渲染技術(shù)、3ds MAX素材建模技術(shù)、Unity3D引擎技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)對(duì)VR調(diào)車仿真培訓(xùn)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

　　關(guān)鍵詞：調(diào)車作業(yè);VR技術(shù);仿真培訓(xùn)系統(tǒng)

　　0 引 言

　　隨著我國鐵路交通的飛速發(fā)展，對(duì)鐵路交通運(yùn)營效率的要求越來越高。調(diào)車作業(yè)是鐵路交通運(yùn)行的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的調(diào)車作業(yè)需要人力調(diào)度，整體調(diào)車過程難度系數(shù)大、復(fù)雜程度高，同時(shí)缺乏高效且優(yōu)化的算法程序，只能采用邊走邊看的調(diào)度模式，人員培訓(xùn)的成本也隨之增加。本文基于調(diào)車仿真培訓(xùn)系統(tǒng)進(jìn)行研究，并結(jié)合筆者自身的工作經(jīng)驗(yàn)，從根本上對(duì)調(diào)車作業(yè)進(jìn)行解構(gòu)，利用信息技術(shù)提高調(diào)車培訓(xùn)的效率，進(jìn)而為我國鐵路交通發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

　　1 調(diào)車作業(yè)概述

　　1.1 調(diào)車作業(yè)的定義

　　鐵路交通的調(diào)車作業(yè)是指針對(duì)鐵路機(jī)車進(jìn)行的解體、摘掛、轉(zhuǎn)場(chǎng)、編組、調(diào)移、取送等一系列有目的的移動(dòng)作業(yè)。調(diào)車作業(yè)是鐵路行車工作的基本內(nèi)容之一，大體可以分為到達(dá)作業(yè)(列車進(jìn)入編組站，相關(guān)人員進(jìn)行檢查和確認(rèn)解編方向)、解體作業(yè)(確認(rèn)解體條件，對(duì)列車進(jìn)行推峰、溜放等解體操作)、集結(jié)編組作業(yè)(完成預(yù)定的編組調(diào)車計(jì)劃，并把機(jī)車牽引到出發(fā)場(chǎng))、出發(fā)作業(yè)(檢查車輛狀態(tài)，通知外勤出車)。一般由調(diào)車領(lǐng)導(dǎo)人負(fù)責(zé)統(tǒng)一編制，指揮人員及相關(guān)人員進(jìn)行具體作業(yè)的執(zhí)行工作。調(diào)車作業(yè)流程如圖1所示。

　　1.2 調(diào)車作業(yè)的作用

　　調(diào)車作業(yè)是先將列車解體，然后將相同目的的車輛重新集結(jié)，其是鐵路系統(tǒng)能否順利運(yùn)營的重要保障之一。調(diào)車作業(yè)可以分為解體調(diào)車、摘掛調(diào)車、編組調(diào)車和取送調(diào)車等不同類型，鐵路交通的調(diào)車作業(yè)直接決定了鐵路運(yùn)輸部門的運(yùn)營效率，當(dāng)前我國針對(duì)鐵路車站的調(diào)車作業(yè)從未間斷過研究，雖然和以前的調(diào)車作業(yè)相比效率大有提高，但因?yàn)檎{(diào)車作業(yè)的作業(yè)面廣、線路長、室外流動(dòng)性大等特點(diǎn)，使得調(diào)車作業(yè)仍存在較大的危險(xiǎn)性。

　　2 調(diào)車作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)研究

　　當(dāng)前對(duì)調(diào)車作業(yè)安全性的影響主要源于以下五個(gè)方面的問題。

　　2.1 時(shí)間問題

　　調(diào)車作業(yè)經(jīng)常需要夜間作業(yè)，這使得作業(yè)人員可能因偷懶而簡化操作流程的違章行為，進(jìn)而使安全事故風(fēng)險(xiǎn)增加;而接班人員因?yàn)橐归g精力不集中的緣故，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)無法立刻進(jìn)入工作狀態(tài)，這也增加了安全事故風(fēng)險(xiǎn)。

　　2.2 環(huán)境問題

　　因?yàn)檎{(diào)車作業(yè)是室外作業(yè)，所以受天氣環(huán)境因素的影響較大。同時(shí)部分地區(qū)車站的地形因素也容易對(duì)調(diào)車作業(yè)產(chǎn)生影響，比如道口多、彎道多、瞭望條件差、坡度大等地形都容易阻礙調(diào)車作業(yè)的順利進(jìn)行。

　　2.3 設(shè)備問題

　　設(shè)備問題主要在于設(shè)備老化、技術(shù)防控不足等。一方面，調(diào)車作業(yè)設(shè)備如果沒有做到及時(shí)更換，就會(huì)增加調(diào)車作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，比如“人工手扳道岔”就對(duì)作業(yè)人員有著非常高的要求;另一方面，在設(shè)備完成更換后，也需要相應(yīng)地優(yōu)化調(diào)車作業(yè)流程，杜絕出現(xiàn)設(shè)備控制方面的違章行為。

　　2.4 管控問題

　　以往的調(diào)車作業(yè)管控主要是互相管理和互相監(jiān)督，這會(huì)使得在雙方崗位編制不同的情況下容易出現(xiàn)監(jiān)管不力的情況。同時(shí)人力管控的整體效率不高，個(gè)人對(duì)調(diào)車作業(yè)重點(diǎn)的認(rèn)知又有所差異，很容易出現(xiàn)一方妥協(xié)的局面，進(jìn)而使得管控力不足，增加調(diào)車作業(yè)的安全風(fēng)險(xiǎn)。

　　2.5 人員問題

　　人員因素主要取決于執(zhí)行調(diào)車作業(yè)職工自身的素質(zhì)水平。如果相關(guān)人員出現(xiàn)安全意識(shí)不強(qiáng)、業(yè)務(wù)素質(zhì)不高、敬業(yè)精神不足等問題，那么很容易造成調(diào)度事故的出現(xiàn)。

　　3 調(diào)車仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用

　　3.1 研發(fā)目的

　　對(duì)于技術(shù)嫻熟、經(jīng)驗(yàn)豐富的老調(diào)度作業(yè)人員來說尚存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，而對(duì)于尚處在實(shí)踐學(xué)習(xí)期的預(yù)備役人員來說更可想而知了。所以對(duì)這部分人員采取行之有效的培訓(xùn)，最大限度地減少事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，成了鐵路部門首當(dāng)其沖的頭等大事。基于上述的調(diào)車作業(yè)安全問題，筆者認(rèn)為開發(fā)一款調(diào)車仿真培訓(xùn)系統(tǒng)是幫助培訓(xùn)人員做好安全培訓(xùn)的關(guān)鍵。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，同時(shí)學(xué)生也不再受時(shí)間和環(huán)境的限制，相應(yīng)的系統(tǒng)開發(fā)成本也大大降低，系統(tǒng)開發(fā)和應(yīng)用的成本相較于實(shí)際調(diào)車作業(yè)培訓(xùn)的安全成本和設(shè)備成本來說可謂是一目了然。所以本次調(diào)車模擬系統(tǒng)主要是從培訓(xùn)人員的安全角度和實(shí)際應(yīng)用的成本角度兩個(gè)方面來考慮。同時(shí)選擇了當(dāng)前較為熱門的VR(虛擬仿真系統(tǒng))來彌補(bǔ)傳統(tǒng)調(diào)車作業(yè)培訓(xùn)的局限性，在增加安全性的同時(shí)減少投入成本。

　　3.2 研發(fā)內(nèi)容

　　根據(jù)調(diào)車作業(yè)的實(shí)際需求，本次VR培訓(xùn)系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)是人機(jī)交互、培訓(xùn)練習(xí)、場(chǎng)景漫游和考試等功能，分為教師機(jī)、學(xué)員機(jī)(連接員、調(diào)車長、司機(jī)、值班員等)、觀眾端(投放設(shè)備)三個(gè)系統(tǒng)，系統(tǒng)之間由局域網(wǎng)進(jìn)行連接。其中HTC Vive將為學(xué)員提供視聽和振動(dòng)的反饋效果。系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

　　在模擬系統(tǒng)方面，本次系統(tǒng)的具體模塊可以分為操作輸入模塊、碰撞檢測(cè)模塊、數(shù)據(jù)通信模塊、仿真場(chǎng)景模塊和輸出場(chǎng)景模塊，其中仿真場(chǎng)景模塊是系統(tǒng)的核心，其他模塊都需要基于仿真場(chǎng)景模塊得到反饋。

　　3.3 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

　　本次系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)包括VRay渲染技術(shù)、3ds MAX素材建模技術(shù)、Unity3D引擎技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)。其中3ds MAX素材建模技術(shù)是本次調(diào)車系統(tǒng)的基礎(chǔ)，負(fù)責(zé)針對(duì)調(diào)車組的實(shí)際情況完成相應(yīng)的多邊形建模。構(gòu)建中的車站模型如圖3所示。

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