基于虛擬仿真的鐵路通信全網綜合實訓系統(tǒng)設計與分析

邵健

摘?要：為服務國家“一帶一路”倡議以及中國鐵路“走出去”戰(zhàn)略，滿足海外中國企業(yè)鐵路通信人才培養(yǎng)需求，梳理鐵路通信工課程設置體系，培養(yǎng)“屬地化”技術技能人才。以鐵路通信系統(tǒng)為藍本，基于虛擬仿真技術，構建鐵路通信虛擬仿真系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括鐵路專用通信模塊、機車綜合無線通信設備（CIR）、鐵路移動通信模塊、數字調度模塊、光傳輸模塊以及電源等模塊。學生通過通信終端可以遠程訪問仿真系統(tǒng)，從而滿足實踐教學要求。

關鍵詞：虛擬仿真;鐵路通信;實訓;遠程教學

中圖分類號：G717??文獻標識碼：A

2016年7月，教育部關于印發(fā)《推進共建“一帶一路”的通知要求，教育行動》的通知，明確教育定位，圍繞“一帶一路”重點共建的“五通”提供兩方面支撐：一是促進民心相通，二是為其他“四通”提供人才支撐[1]。中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發(fā)的《關于做好新時期教育對外開放工作的若干意見》明確將“參與教育領域國際規(guī)則制定能力大幅提升”列入工作目標，強調要“積極參與全球教育治理”[2]。教育部網站新聞報道“為沿線國家培養(yǎng)技術技能人才，助力中國企業(yè)‘走出去—服務‘一帶一路教育在行動”提出，圍繞“一帶一路”建設需要，對接所在國家的產業(yè)需求，中國職教采取學歷教育與職業(yè)培訓的方式，將優(yōu)質職業(yè)教育和優(yōu)質產品技術向合作國傳播，培養(yǎng)當地熟悉中國技術、產品、標準，致力于促進兩國友好合作的技術技能人才[3]。魯班工坊，是將中國職業(yè)教育的教學模式、專業(yè)標準、技術裝備、教學方案與世界分享的實體化平臺，服務“一帶一路”和國際產能合作，服務構建人類命運共同體[4]。“魯班工坊”是我國最具影響力的職業(yè)教育國際化發(fā)展模式，是響應國家“一帶一路”倡議和服務中國企業(yè)“走出去”，進一步探索創(chuàng)建職業(yè)教育國際合作交流的新窗口。打造“全球職教命運共同體”是針對“魯班工坊”開發(fā)和提出的具有國際影響力的教育新理念[5]。如何做好涉外培訓工作，尤其如何開展技能實訓，成為一個很大的挑戰(zhàn)。

一、創(chuàng)新涉外鐵路通信培訓課程體系

雖然理論課程尚可使用線上授課的方式解決，但是實訓是學生直接操作儀器設備的技能訓練，采取線上授課，效果將大打折扣。

如何以技能實訓為核心，使學生在遠程可以“接觸”到設備，從而了解設備的結構、操作與維護，這就得輔助以VR虛擬現實技術和豐富的教學資源庫，構建新一代鐵路通信課程體系，即基礎理論+虛擬仿真。

對于鐵路通信系統(tǒng)，通過仿真實訓系統(tǒng)，學生可以直觀地掌握各種設備在網絡中的功能與作用。在項目教學的過程中，學生需要發(fā)揮自己的主觀能動性，根據項目的需求進行項目的規(guī)劃，通過合理的分工，才能準確、高效地完成項目。項目實訓的開展，能夠提高學生的設計能力、綜合能力和團隊協作能力，對提高學生職業(yè)能力的提高有著明顯的推動作用。

課程體系緊緊圍服務海外中企鐵路通信人才培養(yǎng)的根本任務，適應海外中企發(fā)展對“屬地化”技術技能人才的迫切需求的新形勢，根據當地學生特點，基于現代信息技術，以鐵路通信專業(yè)類急需的實訓教學信息化內容為指向，以完整的實訓教學項目為基礎，建設虛擬仿真實訓教學項目共享平臺，從而構成個性化、智能化、泛在化的實訓教學新模式。

二、鐵路通信全網仿真實訓平臺設計

鐵路通信全網綜合實訓系統(tǒng)包含六個模塊：鐵路專用通信模塊、機車綜合無線通信設備（CIR）模塊、鐵路移動通信模塊、數字調度模塊、光傳輸模塊、電源模塊，各個模塊提供從設備安裝到調試的全部業(yè)務過程。鐵路通信全網仿真實訓系統(tǒng)滿足鐵路通信專業(yè)的實訓教學、課程設計、項目教學等要求。

學生在鐵路通信全網仿真實訓系統(tǒng)里面搭建無線列車調度、數字調度通信、移動通信、光傳輸通信等實訓，通過軟件虛擬仿真鐵路通信項目，更好地將學材上學習的知識與實際設備結合，讓學生更直觀地了解鐵路通信方面的知識，激發(fā)學生的學習熱情，提升學生的實踐水平。實訓系統(tǒng)提供了豐富的課程資源平臺，開發(fā)了專業(yè)特色的學材作為教學藍本，以專業(yè)的精品課程建設網站作為依托，提供基礎的教學材料、課件、三維動畫、題庫、案例等，讓學生可以更好更快地了解知識。系統(tǒng)采用的虛擬現實技術將工作過程進行三維建模，設計了豐富的立體工作場景，提供了交互式虛擬實訓操作和沉浸式學習環(huán)境。

鐵路通信全網綜合實訓系統(tǒng)結構圖

（一）鐵路專用通信系統(tǒng)仿真模塊

鐵路專用通信含有綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)、會議電視系統(tǒng)以及鐵路應急通信系統(tǒng)。鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)是按照鐵路實際的需求仿真的一套監(jiān)控系統(tǒng)，其中包括智能攝像頭和監(jiān)控攝像頭，實現全程視頻監(jiān)控;會議電視系統(tǒng)采用了H.323和SIP協議，分別是通信技術協議組織與互聯網組織提出的建議。以鐵路通信視頻會議為交換，它們支持的業(yè)務基本相同，也都利用RTP作為媒體傳輸的協議。

（二）機車綜合無線通信設備（CIR）仿真模塊

機車綜合無線通信設備（CIR）已經成為我國無線列調的主要設備之一，其主要用于450M無線列調系統(tǒng)和GSMR系統(tǒng)中。CIR設備放置在列車操作室中，有GPS天線、450M天線、GPRS天線、GSM天線接口，CIR設備配備Uu接口與移動通信模塊相接。

（三）鐵路移動通信仿真模塊

鐵路移動通信系統(tǒng)是一種專用的無線通信系統(tǒng)。系統(tǒng)中移動通信模塊主要包括GSMR、MSC、GPS、AAU等設備，同時場景中提供通信鐵塔，可以建立完整的鐵路移動通信系統(tǒng)。

（四）數字調度仿真模塊

數字調度通信系統(tǒng)本質上是一種電話通信系統(tǒng)，主要包含調度主系統(tǒng)和調度分系統(tǒng)。數字調度通信系統(tǒng)提供了一個成熟可靠的數字通信平臺，有機地將調度電話、專用電話、站場電話、站間電話、區(qū)間電話、公務電話這些通信業(yè)務集成在一起，實現有線調度與無線調度通信的統(tǒng)一。