基于VR技术的铁路乘务应急演练实训系统的构建研究

苏培 杜卫芳 杨威

【摘 要】提高现场灵活应变能力是培养铁路乘务专业高技能型乘务员的关键所在。本文阐述VR技术应用于高铁乘务专业安全应急课程的实训，可有效的解决传统实训环节的弊端，提高实训质量，更好地适应现场工作，也是今后实践教学的方向。

【关键词】VR技术；实训；乘务；职业教育

中图分类号： F590-4；G712 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）05-0187-002

0 背景

近年來，我国高铁事业持续迅猛发展，带来铁路旅客数量的不断激增、旅客需求的多样化和个性化、新设备随时不断的更新，这对高铁乘务员的业务技能提出更加严格的要求，需要铁路院校培养模式更贴近于最新的现场要求。根据我校近期对一些铁路局的走访调研以及用人单位现场反馈过来的意见共同提到一个问题，即希望教学阶段加强培养乘务专业学生解决问题及灵活应对现场复杂环境的能力。传统的教学模式通常是通过理论规章知识记忆结合实操来完成，实训室作为铁路高职院校实操环节的重要组成部分，是理论教学的补充和进一步的深化，也是培养学生解决实际问题能力的重要途径。目前，国内大多数铁路职业院校的高铁乘务专业受现有实训室条件的限制，对于企业要求的人才能力培养目标远远是不够的。问题主要体现在以下几个方面：

（1）传统实训室场景单一。从实际情况来看，这些实训室仅仅是有了动车组车厢硬件设备，而不能真实的模拟乘务工作中需要面对的各种复杂环境和各种突发事件，不能真正满足实践教学的实际需要。因此，仅靠硬件设备对于培养乘务人员灵活的应变和突发事件下的应急能力是远远不够的。

（2）传统实训室建设成本高、周期长。传统高乘实训室建设成本十分昂贵，据了解，模拟一列标准8节动车组车厢的成本1.8 亿元，而且占地面积大，现有的高职院校由于受到资金和国家土地政策的限制难以完全实现。且动车组车型和内部设施也在不断更新换代，而高职院校实训室建设通常周期较长，往往建成的速度赶不上更新的速度，造成资源的浪费。

（3）传统实训模式的教学效果较差。首先，铁路客运乘务专业的安全与应急课程教学通常是理论先行，但单一的课堂讲授、观看影像资料等的教学方法很难让学生提起兴趣。其次，传统的实训操作设备设施没有丰富的场景设置，且需要他人配合共同完成，受环境影响较大，不可能随时模拟练习，学生的判断能力和处理能力得不到有效提高。最后，现在高职院校学生来源于95后，接触环境相对比较单一，之前很少有机会接触危险场景，但应急场景多是具有一定的危险性，直接操作不现实。

由此可见，传统实训模式无法满足现实高乘专业人才的培训，亟需一种新的实训模式。

1 VR技术介绍

VR（Virtual Reality），即虚拟现实技术，它利用计算机生成模拟环境，实现多源信息融合，打造交互式的三维动态视景和实体行为系统仿真，使用户以自然的方式与虚拟环境中的客体进行体验和交互作用，从而产生身临其境的感受和体验的一种技术。基于良好的应用效益和独特的优势，VR近年来越来越受到职业教育培训业内广泛的关注和应用。目前我国的东航航空公司已于2017年6月将VR技术应用于客舱乘务培训（主要囊括各种机型的客舱应急设备检查、机上设备操作、带飞训练指导等方面的内容）方面。国内外一些院校也开始陆续地将VR技术在教育培训上。

将VR技术应用在高铁乘务专业培训上，可以虚拟出真实环境中难以模拟且富有趣味的互动学习环境，使学生通过自身与仿真环境的交互体验来获得知识和技能，有助于学生在学习中体会岗位要求， 理解岗位所需知识和技能，缩小与实际岗位的差距。

同时利用VR技术可以使训练成本得到大幅度降低，有效地减少后期维护成本，也规避真实操作中所带来的危险。比如高铁车厢的火灾爆炸；产妇在列车上分娩；旅客携带有害物品上车等等，VR技术可以对上述工作场景进行模拟和仿真并发挥作用实现各种试验。通过VR技术在高乘专业实训室的应用给学生提供在工作岗位上关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让学生如同身临其境，及时、没有限制地实现“无缝对接”，更好地实现情景化教学。

2 VR技术高乘应急演练实训系统设计

2.1 系统简介

VR技术高乘应急演练实训系统是一个集学习、考试、演练为一体的综合性系统，把培训与演练相结合，既对高乘专业学生进行前期安全知识技能培训，又可以依据预案需求确定演练流程，利用VR虚拟场景进行仿真演练，为高乘专业的学生提供一种沉浸式、交互式教学体验环境，以增加教学过程中身临其境的真实感，提高教学质量。同时配合高乘应急实训室建设，包括多媒体教室、VR硬件设备、实训区、数据中心等其他分区。

2.2 系统设计原则

本系统面向的用户主要是铁路高职院校乘务专业的学生，功能是进行教学和岗前培训使用。为了达到实际训练及应用的要求，本系统设计时需要遵循以下几个原则：

（1）系统的完善性。本系统需要注重用户的感受，确保必要的沉浸感，而且还具备用户要求的基本功能，如场景内漫游、定点视角切换、数据库信息提取等。每个学习者都可以近距离观看高铁车厢的各个部件，并可以自由选取常用的高铁车厢类型。

（2）系统的交互性。通过外设设备实现对虚拟高铁车厢的日常巡视场景和突发事件场景进行观察和控制，让操作者体验到真实感等，实现良好的人机交互。

（3）系统的稳定性。操作者在实际的使用过程中，系统的交互响应速度、场景的切换等需流畅自如，实际的场景中事故一旦发生不可能重来。因此只有在这样不出现卡机和被随意打断的情况下，才能让模拟演练者体验到身临其境，专注的参与演练之中。

（4）系统的可扩展性。在系统平台上为今后纳入其他课程或系统预留接口，如在应急课程基础上，逐步纳入高速铁路乘务实务、铁路客运设施设备、高铁沿线旅游地理、铁路客运组织等课程的实训。

2.3 系统功能设计

本系统功能设计包括自主学习模块、实战演练模块、考评模块和后台管理模块。

（1）自主学习模块

在本系统虚拟场景内，学习者可以自主学习安全作业规章和观看相应的应急视频演示。提供学生真实的乘务工作环境，包括各种车厢型号的特点、提醒安全應急设备的摆放位置等。根据配有解说的应急视频演示，了解掌握乘务员工作流程中的安全注意事项、以及各种类型应急场景的预案流程演示，同时在此过程中穿插一系列安全乘务工作中的安全注意事项可供扩展。

（2）实战演练模块

通过案例库中典型的事故场景，包括旅客的动作、语言环境与场景搭配，利用人机互动，戴上VR眼镜，采用角色扮演法亲自去参与演练。这里的主要场景包括动车组突发火灾、列车行车事故、旅客在列车上发生疾病、列车发生晚点延误、列车设备故障、列车发生治安事件、列车上发生多人食物中毒等常见的事故场景。

这里可选择单人演练和多人协调演练两种模式进行实战练习，不同场景下完成角色所赋予的任务，同时锻炼乘务组在实际工作中多人协助的能力。

（3）考评模块

该系统考评模块分为安全规章考核和演练考核。安全规章考核用于检验学生的安全知识、客运规章和应急流程的掌握程度，同时应用于模拟演练或技能大赛可实时评分，可设置不同权限和要求，进行逐项打分并汇总。

演练考核分为预案演练考核和突发事件演练考核。预案演练考核是根据预案演练的结果，对比已有预案，并产生考核结果，比如按照VR软件还原的车厢内场景作开车前检查，核对灭火器、救生设备、急救物品等有无损坏缺漏、是否摆放在规定位置。突发事件演练考核是在训练过程中或结束后，可由参加演练评审专家进行实时或事后点评，提供点评和记录工具。

（4）后台管理模块：

分为用户管理、训练控制、成绩管理三大分区。可根据需要设置播放、速度、背景音乐等。突发事件训练模式过程中，可由系统操作人员进行干预操作，比如突然加入一次旅客突发疾病，突发火灾事件等等。突发事件的训练是对突发事件的反应和指挥能力。考评结果与演练记录均可进行保存、分发和查询。

2.4 系统结构

根据应急演练实训系统的功能需求，基于VR技术高乘应急演练实训系统采用分层体系结构。整个系统自下而上有数据层、功能层、应用层三部分。

系统的最底层是数据层，数据层包含所有的数据信息，包括各类图片、视频、音频等原始数据、试题库、案例以及交互终端反馈的实时数据，并留有扩展数据接口。

功能层通过调用下层数据经过融合计算向上层应用层提供多元数据资源访问服务，它是该系统的核心层。

应用层为操作者提供一个的高铁车厢全方位的模拟环境（车厢型号可以自行选择），通过VR手柄实现人机交互，从而实现学习、演练、考核的目的。

3 总结

高科技和职业教育培训结合已经是教育发展的趋势，而VR虚拟现实技术的出现恰恰为高职院校的教学改革送来了一缕春风。高铁作为中国“一带一路”发展的品牌产品，服务人才的培养质量更是应该走在领域的前列。但现阶段配套设备的跟进也是职业教育界需要与产品制作公司共同克服的难题。相信在不久的将来通过这缕春风打开高乘人才培养模式新的春天，满足市场的需求，更是作为一张名片走向世界。

【参考文献】

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