城市轨道交通综合实训基地建设研究——以天津铁道职业技术学院城轨实训基地建设为例

(天津铁道职业技术学院，天津 300240)

轨道交通的建设和运营与城市环境融为一体，相互协调，可以提升环境的品味，并促进城市可持续发展。世界各国普遍认识到：解决城市的交通问题的根本出路在于优先发展以轨道交通为骨干的城市公共交通系统。

图1 “一核多极”专业群建设顶层设计模型

在今年政府报告中李克强总理指出：改革完善高职院校考试招生办法，鼓励更多应届高中毕业生和退役军人、下岗职工、农民工等报考，今年大规模扩招100万人。要加快学历证书和职业技能等级证书互通衔接。教育部教职成[2011]12号文强调：高职教育以培养生产、建设、管理、服务第一线的高端技能型专门人才为主要任务，以提高质量为核心，以增强特色为重点，以“四合作”为主线，深化工学结合、校企合作和顶岗实习的人才培养模式。我院作为铁路行业的传统职业院校，抓住了轨道交通发展的历史机遇，配合轨道交通行业的发展，适时成立了城市轨道交通学院，决心引入城市轨道交通新设备和新技术，开发最新模拟软件和课件，遵照 “源于现场、岗位为主、虚实结合、学做一体”的原则，建设集教学实训、技能鉴定、社会培训、科研创新、技能大赛 “五位一体”功能，最大实现各专业共享，适合我院场地条件的具有国内领先水平的城轨综合实训基地。平面设计图如图1：

一、城轨运营综合实训室

城市轨道交通运营控制综合实训室由沙盘实训平台和车站实训平台组成。

其一，沙盘实训平台参照城市轨道交通“控制中心-车站-车辆段-线路-列车”的结构体系构建和布局，具有CBTC系统的正常模式和后备模式的模拟功能，列车能按照移动闭塞原理进行运行。沙盘上线路以天津地铁3号线为原型进行设计，15个车站、区间线路和1个车辆段。能充分表现CBTC信号系统的工作原理，提供城市轨道交通概论认知、城市轨道交通行车调度、列车运行信号控制等实训演练功能。沙盘控制系统能根据需要模拟ATS、ATP、ATO三个子系统的功能。其中ATS子系统的功能模拟应包括分布于控制中心、车站的ATS设备功能的模拟；ATP/ATO子系统的功能模拟应包括分布于轨旁和车载的相应设备功能的模拟。沙盘控制系统能通过沙盘控制接口设备与沙盘模型、车辆模型进行联动，可以控制沙盘线路上相应的道岔、信号机、发车表示器等，同时能够控制沙盘上运行的车辆，并能获取沙盘上运行的车辆的位置信息，实现列车按照计划运行图出库、入库、多列车安全追踪运行、自动折返等过程，并能动态显示计划运行图和实迹运行图等功能。

其二，车站实训平台采用硬件设备和仿真软件来构建，参照城市轨道交通车站实际布局，构建站厅、站台、车控室及设备室，部署相应的车站机电设备，提供一个逼真的车站运营组织实训环境。平台包含车站级的环控仿真系统、AFC售检票设备、FAS系统、PIS系统、屏蔽门系统、IBP盘以及按照“控制中心-车站级”构建的广播系统、专用调度电话系统、乘客信息系统和CCTV视频监控系统，提供车站环控、AFC、消防报警、屏蔽门、PIS、广播、电话、CCTV视频监控等系统的功能以及与城市轨道交通车站实际一致的各个设备系统之间的互联功能。沙盘具有独立的教师控制台，能够进行综合管理和控制，实现不同的课程设置、教学实训过程的监控、自动评价等功能。预留与信号真实设备控制站(含集中站和非集中站)联锁及ATC设备的接口，为设备升级创造了条件。城轨运营综合实训室平面图(此处略)。

二、城轨运营售检票实训室

城轨运营售检票培训系统主要用于培养学生的客运服务、票务处理等专业能力，以及非正常情况下的车站客运组织等综合素质和能力。车站售检票设备结合学校实验室场地情况，按照城市轨道交通售检票设备布置的形式进行布置，提供一个模拟的车站售检票环境。其中车站计算机系统(SC)设在车控室的SC工作站上，其它车站售检票设备终端安装在城市轨道交通车站实训室的站厅区域，将站厅区域划分为收费区和非收费区。收费区内设有2通道进站闸机、2通道出站闸机，非收费区内布置自动售票机、查询加值一体机及半自动售补票机，半自动售补票机设在客服中心内。

三、OCC调度中心实训室

OCC调度中心显示大屏可以模拟城轨控制中心大屏系统显示全线站场设备状态和列车运行信息的功能。

(一)正线行车作业功能

列车出库运行作业实训；列车回库运行作业实训；正线正常运行作业实训(CBTC信号控制模式和后备信号控制模式)；正线车站引导接车作业实训；正线道岔失去表示故障处置实训；正线信号机灯丝故障处置实训；正线列车人工/自动折返作业实训；正线列车反向运行作业实训；正线车站站台紧急停车处置实训；正线列车早晚点运营调整实训；正线通信设备故障行车处置实训；正线信号设备故障行车处置实训；正线电话闭塞作业实训；人工编制运行图。

(二)车辆段行车作业功能

车辆段调车作业实训；车辆段引导接车作业实训；车辆段引导总锁闭接车作业实训；车辆段漏解锁处置实训；车辆段信号机灯丝故障处置实训；车辆段道岔失去表示故障处置实训；车辆段轨道电路故障处置实训。

四、城轨车辆模拟驾驶实训室

城轨车辆模拟驾驶实训设备由1套教员教学演示系统和10套列车基础驾驶模拟器组成，该系统可根据需要重复练习、为熟练掌握基本驾驶技能提供训练手段，使学员熟悉基本操作规程与操作方法，主要用于基本操纵技能和基础认知的批量化培训。培养学生驾驶及故障分析及处理能力，能够实现教学、训练、考核三大模块功能，是针对城市轨道车辆的一种多层次、基础型的司机综合训练系统。该模拟器能够使学员全面、综合、系统的掌握地铁列车的基本操作、故障应急处理、非正常行车和突发事件处理的能力。

为满足学生参加全国行业大赛的需求，该实训室配置了两套全国行业大赛设备提供商郑州捷安高科公司生产的JA-MDCS-Ⅲ型模拟驾驶器，它综合利用了计算机信息技术领域中的最具发展潜力的网络技术、三维实时仿真技术、微机测控技术、多媒体技术等四大技术，完全在计算机上构建了一个接近真实的城市轨道交通列车驾驶竞赛、实训环境。主要应用于城市轨道交通列车驾驶员职业技能竞赛使用，也可应用于日常的实训演练。

五、城轨车辆故障检修仿真实训室

地铁车辆故障检修仿真实训系统，利用计算机仿真技术和三维仿真技术，以实际车辆为载体，虚拟构建包括车辆整体外观及各主要系统部件的三维结构、拆装实训、检修实训等，满足对车辆整车及各主要系统结构的认知、教学、实训和考核等功能，提供教师教学、学员自学等辅助功能，实现了“检修流程、故障处理、实训考核”的标准化。该系统以地铁B型车为原型开发，车辆结构及各组成与真实车辆完全一致，体现整列八节车的所有构造、线路等所有车辆总成及部件。该系统一共分为城轨车辆场景检修、故障处理仿真实训、城轨车辆拆装实训、城轨车辆检修实训、城轨车辆结构原理、城轨车辆电气装配、城轨车辆虚拟零件库和网络考核等八个模块，可以满足地铁车辆检修及高层次技能培训、地铁车辆公司员工的培训和考核之用。

六、城轨供配电综合实训室

以一个典型的地铁牵引变电站为蓝本，用地铁多条线路使用的真实设备和部分模型构成接近真实场景的教学实训变电站。在实物设备上的操作可按照固有逻辑反馈到虚拟供电环境中，引起电力仿真模型的动作及变化(如控制盘、屏幕、指示灯)，动作方式、现象及结果与实际一致。在虚拟变电所内操作虚拟设备、设置故障可引起实物屏柜(如控制盘、屏幕、指示灯)的动作和变化。

为满足实训教学的需要，城轨供电教学团队和设备供应商共同研究开发了供电设备故障设置系统，把供电设备常见的故障归纳总结为24个模块，研发出一键设置故障系统，更便于实训教学、实训考核和技能鉴定。为最大限度完善城轨供配电综合实训室功能，此项目还和城轨运营项目接轨，在OCC调度中心增设了电力调度显示大屏，能实时查看整个运行线全线或某个供电区段的电力供输情况，模拟电力调度根据现场各种情况作出相应的电调处理。除在第二实训楼二楼建设上述六个室内实训室外，我院还在已有的地铁车辆西侧，铺设宽8米的城轨车站站台，真实全景模拟地铁站台(全封闭、设置屏蔽门)，车辆的另一侧架设三层平台，其中一辆车顶架设受电弓，供城轨车辆专业检修实习使用；在车辆头部设置模拟操作台，全景幕布模拟演示列车运行情况，供学生学习车辆驾驶技术，整个线路和站台全封闭，可设置进出站闸机，模拟地铁进出站场景，增加站台真实感(图此处略)。

由于受到资金尤其是学院实训场地条件的限制，目前的城轨综合实训基地建设方案还不尽善尽美，还有进行开发改进的余地，未来条件允许，我们期待补充以下建设项目：

首先，城轨控制专业团队提出的地铁区域联锁集中站信号系统实训室和城轨控制综合实训室都需要真实+仿真的环境，既需要室内实训场地放置仿真设备，又需要室外真实线路联线操作，资金投入也较大，初步调研所需资金最少约1500万元，无论资金和场地条件，学院都暂时满足不了建设要求，所以暂时搁置；城轨工程专业团队的仿真线路实训场同样需要室外线路条件，留待第二阶段和城轨控制专业一起建设，如果今后条件允许，我们计划利用学院现有的铁路线路和一组9号道岔，改造成一段70米长的城轨线路，旁边铺设第三轨供电，上面可架设接触网。满足城轨供电、城轨工程和城轨控制三个专业独立实训和作业互动。

其次，城轨车辆模拟驾驶实训室的10台模拟驾驶器，目前还只是单机操作，相互之间没有横向联系，教师机也无法模拟设置其在线路上的位置信息，只能在软件设置的虚拟情境中模拟驾驶，真实感大打折扣。未来条件允许时，期待能把十台模拟驾驶器与OCC调度中心的行调系统联网，可以在行调显示屏上显示各个模拟驾驶器所模拟的列车运行位置，由行调根据运行情况下达相应的调度命令指挥列车运行，这样能够更接近车辆专业学生毕业后的实际工作环境，更真实地模拟机车各项操作要求，实训效果会更加完善。据调研，目前此项实训项目上海申通地铁公司已经实现。

其三，远景规划。一是新建总延长1200米的地铁线路及相应的接触网、三轨供电设备，建成一个车辆段、两座车站和一个400m长的真实地铁运行区间，采购可移动车辆两台，完成车-地通信设备的传输系统建设，包含地面的正线联锁、ZC系统、ATS系统、列车仿真系统和系统仿真数据等，实现地面的ATP/ATO模拟功能和车载设备之间的通信和控制，实现地面和车载的双向通信、车辆驾驶过程中的驾驶模式转换、列车信号故障的处理，实现传递列车行车数据和对列车运行的控制，通过TMS系统和车站与OCC调度中心联接，实现列车的真实运行。同时针对车辆运行检查的要求，增加车辆轮轴检测设备和实训对比试件及数据，能够完成对轮轴的检测及超声波探伤实训。建成集真实城轨车辆设备、计算机仿真技术、虚拟现实技术、多媒体技术、网络通信技术、系统集成等多种高新技术于一体的国内一流的城市轨道交通综合实训场。通过车辆的运行，实现车辆、信号、道岔、供电之间的联动，模拟城市轨道的运营组织，实现地铁运营的真实工作环境，培养学生各工种协作、联动的能力，同时还满足技能鉴定、社会培训、科研创新、技能大赛的需要。二是建设两座现代化综合地铁车站(建筑面积不少于3000m2)，以车站为中心，实现行车、车站、信号、供电、环控等地铁运营综合职能，车站控制中心与OCC调度中心联接，实现统一调度指挥，实现对城轨车站值班员、行车调度员、安检员、城轨信号工、城轨机电维修工、城轨电力维修工、电力值班员、环控值班员的基本技能培训。