城市轨道交通实训中心搭建

车辆乘务实训中心主要由列车模拟驾驶实训室、车辆多媒体仿真互动实训室、车辆设备与维修实训室、真实车辆及练习线路实训室组成，如图3-1所示。

图3-1 城市轨道交通车辆乘务实训中心的构成

图3-2 城市轨道交通车辆

1.列车模拟驾驶实训室

（1）实训室的功能描述 本实训室主要训练电动列车或内燃机车（图3-2）司机的驾驶技术能力。通过实训，学员能熟练掌握电动列车和内燃机车在各种天气下的运营操作，积累行车经验；掌握列车、线路各种故障的应急处理方法；掌握列车运营期间各种突发事件的处置方法，保障运营安全；掌握正常或故障时的各种行车闭塞方法；掌握内燃机车的牵引方式等。

（2）实训室的技术要求 驾驶室布置与某真车保持一致，具有不少于三种主力车型的控制台；视景采用三通道技术，120°全视景幕；具有三维仿真动画，能视觉模拟轨道及站台情况，如图3-3所示，实物视景内容可为某条真实线路，如图3-4所示。

图3-3 列车模拟驾驶实训室布置

图3-4 动画仿真线路举例

a）光线的反映，紧急情况 b）线路实景 c）不同天气状况

软件模拟控制系统功能：模拟至少50宗线路故障和车辆故障，可制作、播放、录制、评估及回放；具有编辑功能，教师可另编辑线路与道岔；具备兼容功能，可呈现不同线路的轨道情况，可更换车辆设置；可以建立用户特有的轨道逻辑，教师可设置列车的运行条件，例如天气、线路情况等，如图3-5所示；可记录列车模拟驾驶的技术参数；具备自动评估表现功能，据此自动评定学员模拟驾驶的成绩。

图3-5 高性能的编辑器

（3）实训室设备举例 模拟器可分三大类：

1）台式模拟器或VR驾驶模拟器，如图3-6所示。培训目标：学员的评估，通用的司机控制台操作。

配置：带有宽屏TFT显示器（或VR镜），通用的车辆软件，用户特定的轨道逻辑，带有教师站、基于网络的模拟系统。

2）桌面式模拟器，分初级、高级，如图3-7所示。培训目标：多故障处理。

初级配置：通用的司机控制台，前向投影，便携式系统，通用的车辆软件，用户特定的轨道逻辑，教师站。

高级配置：近似的控制台复制品，动力及制动控制器原件，触摸屏上的仪表及开关，前向及侧向视景，高逼近度的前向视景，特定的车辆软件，特定的故障处理终端，特定的轨道逻辑，虚拟的列车模型，单独的教师站。

图3-6 台式模拟器和VR驾驶模拟器

a）台式模拟器 b）VR驾驶模拟器

图3-7 桌面式模拟器

a）初级配置 b）高级配置

3）全座舱式模拟器，分初、高两级，如图3-8所示。

初级配置：接近真实的或真实的驾驶室原件复制品，单通道高逼近度的前向视景，特定的车辆软件，特定的车辆故障诊断终端，特定的轨道软件，虚拟的列车模型，单独的教师站。

高级配置：接近真实的或真实的驾驶室原件复制品，高逼近度的前向视景系统，特定的车辆软件，特定的故障诊断终端，特定的轨道软件，虚拟的列车模型，单独的教师站，六自由度运动系统。

图3-8 全座舱式模拟器

a）初级配置 b）高级配置

2.车辆多媒体仿真互动实训室

该实训室也可升级为台式模拟演示实训室或虚拟现实仿真实训室。

（1）实训室的功能描述 本实训室主要是加强学员对电动列车（或内燃机车）的结构和控制系统的了解。通过实训，学员能熟练掌握列车的构成及控制和监控系统的结构，掌握列车控制和监控系统的运行原理，掌握列车控制和监控系统故障的解决办法。

（2）实训室的技术要求 车辆技术培训多媒体教学虚拟仿真演示互动软件1套。软件能够清楚地展现车辆整车与配件的三维结构，进行非线性三维动画人机互动；完成虚拟拆装（图3-9），故障模拟和排除，车辆控制系统工作流程、检修流程的实训、教学和考核。此软件具备教学、网络考核、自学三种使用模式。

也可以用虚拟现实（VR）技术和3D全息成像技术完成对车体构造、列车控制系统的操作、虚拟拆装、检修流程的再现。VR技术的使用如图3-10所示，使用VR技术构建实训对象与环境时，对环境空间要求很低，且相对使用成本低，通过情景式教学、互动式教学更能吸引学员的注意力。VR技术适用于实训场地不足，实训设备为大型、高精尖贵重设备等情况；还可以随时升级更新换代，跟上技术发展的步伐。

软件具有演示和逐步操作两种模式，演示模式进行自动播放，播放速度可以控制；逐步操作模式，操作者可以对对象进行缩放和360°旋转浏览。软件同时具有常用工具和常用仪器的使用功能，可根据需要来定制常用工具及检修设备。总之，此软件能使学员通过操作了解车辆构造、完成操作控制与拆装模拟练习。

图3-9 拆装视图举例

图3-10 VR镜视图

图3-11 车体构成

（3）实训室设备举例

1）较为高级的车辆技术培训多媒体教学虚拟仿真演示互动软件。其初级功能可以清晰展示车辆的基本结构（如车体、车辆机械部分和电气部分的组成），如图3-11、图3-12所示；进行车辆主要部件（如走行部、车钩、控制台等）结构的多角度3D图像视觉演示，如图3-13、图3-14所示；演示车辆设备的内部动作原理和外部动作原理。其高级功能则能在显示器或触摸屏上，或通过VR系统完成对车辆的虚拟仿真控制练习和对重要零部件的虚拟仿真拆装训练。

图3-12 车载设备分布图

图3-13 车辆转向架结构

a）动车转向架 b）拖车转向架

配置：其一，软件技术要求。车辆虚拟仿真演示互动软件是以虚拟现实技术为依托，结合数据库技术、网络通信技术、3D实时渲染技术、多媒体技术形成的用于车辆认知教学的专业化系统。其模拟演示部分可以通过三维动画多角度了解车辆及部件的构造与剖面。模拟操作控制与拆装部分可以利用3D实时渲染技术，通过操作控制台来完成操作控制，并作出操作结果的评判；通过拆装平台，可以使用系统提供的标准工具对拆装目标的每个可拆卸部件进行拆装操作，如果工具使用错误系统会有相关提示，系统组装完毕后还可以对其动作进行仿真以验证安装效果。VR虚拟教学场景示例如图3-15所示。

图3-14 车钩结构

a）全自动车钩 b）半自动车钩 c）半永久牵引车钩

图3-15 VR虚拟教学场景

该软件不仅要实现车辆虚拟仿真演示互动的功能，并且要加入教学管理系统和教学辅助系统，在完成基本演示、操作、拆装任务的同时，还可以评估学员成绩。软件系统为网络版，具备实训、考核功能，支持多人同时在线的联机考核，教师服务器可为每个学员分配不同的考试题目和内容，学员操作过程和答题结果自动提交到教师服务器，系统自动给出考试成绩和考核过程；并具备智能组题功能，理论考试可根据试题难度设置自动抽题，实现理论和实操的数字化考核。

教学系统采用人工智能技术实现学员在学习控制或拆装时的实时专家帮助。专家帮助系统可以逐步指导学员进行拆装，并可对学员的学习过程进行评估，结果可通过计算机网络上传到服务器供教师查看和参考；还可以提供各种维修资料在维护教学和实训中使用，包括各种零部件结构与原理资料、教学教案、维修手册等，用户可以自己定义维修资料及教案。

其二，硬件技术要求。系统总体由1台教学服务器、1台通信服务器、1台教师机和若干台终端机（或VR镜，或触摸屏）组成。

教师机（教学方案控制终端）的主要作用是为整个分布式架构提供运算依据，可通过该终端控制整个分布式架构的拓扑结构。教师机可制订教学方案、下发教学方案、制订学习课程、组织考试、监视各个终端，并配合教学单元来实时指导学员的学习。

终端机上配备车辆虚拟仿真演示互动系统和教学辅助系统，其屏幕视图如图3-16所示。学员可以通过鼠标、键盘、触摸屏和VR镜等人机交互方式，操纵模拟操作控制拆装系统的各种工具，控制或拆装目标元件，教学辅助系统也会根据学员的操作情况给出相应的提示，供学员参考。

图3-16 计算机屏幕视图举例

2）较为初级的车辆模型，见表3-1。

表3-1 车辆模型

图3-17 电动列车

3.车辆设备与维修实训室

（1）实训室的功能描述 本实训室可细分为车辆检修、转向架维修、旋轮设备及操作、钳工实训等实训室。主要训练车辆维护和检修人员对车辆的检修技术能力。通过实训，学员能熟练掌握车辆的拆装、维护、检修技术。

（2）实训室的技术要求 仿真电动列车2辆（含带驾驶室的拖车和带牵引电机的动车，如图3-17所示）。一辆车（甲车）封闭车厢，另一辆车（乙车）客室一面侧墙可做成开放式；车上能展示车内通风及空调系统的设备与风道（客室内顶板采用透明材料）；转向架必须具备足够强度，以支承车体重量，整车能在轨道上拖动；车下设备柜可整体拆卸；车底架线槽部分使用透明外壳，能看见线路走向，并能分清高、中、低压线路；照明系统按实物配置，可以开启和关闭；车门指示灯可亮，车门有解锁/切除装置；车门可通过驾驶室控制开关动作（车门为内藏门）；甲车前装密接式全自动车钩，乙车2位端装半自动车钩，甲车与乙车之间装半永久性牵引杆，牵引杆需使用金属材料以保证两车正常牵引；甲、乙两车呈贯通式连接；车下部安装第三轨受流器；钢轨及第三轨为35m，按车间要求配备安全防护及送电警示系统；车内设备应与实物外观基本相同。

真实车辆车门系统1套（含车门及相关电动门驱动机构或气动门驱动机构，如图3-18所示）。真实检修环境（含地沟、高架工作台，或配6台液压架车机、外侧设置登高梯，如图3-19所示）。(www.xing528.com)

图3-18 电动车门模型

图3-19 检修环境

仿真部件1套，包含走行部，车钩及牵引系统，制动系统，车辆主、辅、控制电路演示板等。具体可包括练功型转向架若干（含拖车、动车转向架，模型制作比例为1∶2，如图3-20所示），实物所有部件要应有尽有（含电机、构架、轮对、轴箱、液压减振器、制动装置等部件，包括各种管路及附件）；模型为检修、拆装教学使用，所以要求各主要部件都能按检修工艺的要求拆卸、装配和调试；设备材料使用铝合金、工程塑料、玻璃钢等，管路软塑料管要保证正常装卸千次以上不变形、不损坏。此外配备转向架一般维修工具若干。

图3-20 练功型转向架

轮对及传动装置模型（制作比例为1∶2，如图3-21所示），另外配轮对检查器、车轮直径检查尺、轮对内侧距离检查尺各2套。齿轮箱、轴箱盖使用透明材料，齿轮箱、轴箱及轴承可拆卸。轴箱一端带测速装置，一端不带。

图3-21 轮对及传动装置模型

车钩部件模型（制作比例为1∶1或1∶2，如图3-22所示），2个车钩可相对移动，作脱、挂钩演示，亦可与司机控制台、风源系统联动控制，模拟显示车辆间连挂与脱钩的工作过程。

车辆制动系统模型（模型制作比例为1∶2，如图3-23所示），具有与真实车辆制动系统一致的控制模块和功能，并响应制动控制器的指令，能进行静态与动态的实训操作。具体可以配备1套由气制动控制单元（气制动系统部件、气制动继电器控制柜、制动控制台和台架）、制动电子控制单元、踏面制动单元、盘式制动单元、空气供应系统等组成的列车制动系统，其电气逻辑原理与真实车辆一致。气制动继电器控制柜用于制动工况电气控制，制动控制台用于制动系统操作控制。

图3-22 车钩部件模型

图3-23 车辆制动系统模型举例

车载空调系统模型，如图3-24所示，按照城市轨道交通车载空调机组设备架空式设计，能模拟通风管道工作，能控制空调运行，能显示空调运行状态及各种温度参数等。

车辆主、辅、控制电路演示板，如图3-25所示，演示车辆电路逻辑，可包含传统的继电控制和PLC、人机界面、通信等多种控制方式，模块化结构，并带有模拟了相应动作的操作机构。设备的典型电路模块包括受电器控制电路模块、主断控制电路模块、空调系统控制模块、牵引控制模块、紧急/停放车制动与转向架监控控制模块、照明控制模块、列车自动门控制电路、配电安装考核单元八大部分。车辆的电路原理图以矢量的方式显示，画面可任意放大缩小而不失真。

图3-24 车载空调系统模型

图3-25 车辆电路演示板举例

真实旋轮设备1套（图3-26）和若干钳工设备及工具（图3-27）。

图3-26 旋轮设备

图3-27 钳工设备及工具

（3）实训室设备举例 车辆的检修大致可分两个方面：

1）车辆机械部分的检修，包括对走行部（转向架）的传动、减振系统，车钩及缓冲装置，制动系统，车体和车门系统等的检修。机械部分检修模型举例见表3-2。

表3-2 车辆机械部分检修模型

（续）

2）车辆电气部分的检修，包括对受流设备，牵引电机及控制系统，辅助供电系统，风源系统，主控制器、熔断器、继电器、各种传感器等的检修。电气部分检修模型举例见表3-3。

表3-3 车辆电气部分检修模型

（续）

图3-28 牵引电机模型

图3-29 直线电动机模型

图3-30 牵引电机及驱动装置模型

图3-31 风源系统模型

图3-32 第三轨受流器模型

图3-33 受电弓模型

图3-34 车辆电气控制柜

4.真实车辆及练习线路实训室

（1）实训室的功能描述 本实训室由真实设备与环境构成，主要加强学员对电动（或内燃机）车辆的实际驾驶的体验。通过实训，学员能熟练掌握实际车辆的驾驶与操作、识别信号技术、车辆牵引救援技术，判别行驶中的情况并做出相应反应。

（2）实训室的技术要求 要具有由驾驶室拖车和带受电器的动车组成的1组列车，1辆牵引内燃机车，1条带有1个单开道岔（或交分道岔）的含牵引网的2km长的闭合线路。实训车辆与线路如图3-35所示。

（3）实训室设备举例 真实车辆及练习线路系统按照较高的要求能够模拟真实地铁车辆运行，并具有列车运行监视系统；整个系统具有双向运行轨道、牵引接触网、可移动车辆、站台等。

可移动车辆按照真实车辆进行改造设计，但不同于真实车辆。系统中有2辆车，每辆车具有2个车头，可在任意车头端进行头尾转换及驾驶操作，满足车辆保持5km/h的速度运行、变道等要求；每辆车具有2套转向架和2扇内藏式塞拉门。实训车辆如图3-36所示。

整个系统设置有3个站台（2个侧式站台、1个岛式站台），2个区间（1个地面露天区间，1个隧道区间），2个道岔（1个单开道岔，1个交分道岔），如图3-37所示。

图3-35 实训车辆与线路

图3-36 实训车辆举例

图3-37 实训线路举例

具有牵引变电所（额定输入电压：3×AC380V，额定输出电压：DC110V，额定容量：80kV·A）和牵引接触网（接触网和第三轨集电形式并存），为可移动车辆运行提供动力源。

实训室设备具体清单举例见表3-4。

表3-4 真实车辆及练习线路实训室设备

实训内容、要求及适用人员见表3-5。

表3-5 实训内容及要求

（续）