鐵路站場(chǎng)及樞紐三維仿真系統(tǒng)在教學(xué)中的應(yīng)用

郝群茹 張春民

﹝摘要﹞作為鐵路運(yùn)輸專業(yè)一門專業(yè)必修課，<<鐵路站場(chǎng)及樞紐設(shè)計(jì)>>這門課在教學(xué)內(nèi)容上涉及諸多實(shí)踐性很強(qiáng)的內(nèi)容，有必要大力開(kāi)發(fā)和應(yīng)用鐵路站場(chǎng)及樞紐三維仿真系統(tǒng)，以便使枯燥、繁冗的內(nèi)容變得生動(dòng)、直觀、逼真起來(lái)，達(dá)到良好教學(xué)效果。

﹝關(guān)鍵詞﹞鐵路站場(chǎng)及樞紐設(shè)計(jì)三維仿真系統(tǒng)教學(xué)應(yīng)用

引言

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，鐵路運(yùn)輸行業(yè)的運(yùn)力、運(yùn)能等也在快速發(fā)展。作為鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)中至為重要的關(guān)鍵性基地，鐵路站場(chǎng)及樞紐在其技術(shù)、手段、工藝等方面也在連續(xù)不斷取得進(jìn)步和突破。

作為鐵路運(yùn)輸專業(yè)一門專業(yè)必修課，<<鐵路站場(chǎng)及樞紐設(shè)計(jì)>>這門課在教學(xué)內(nèi)容上涉及諸多實(shí)踐性很強(qiáng)的內(nèi)容，而現(xiàn)有的平面化的教學(xué)模式使學(xué)生在面對(duì)這門實(shí)踐性極強(qiáng)的課程時(shí)，在接受和理解上相對(duì)比較困難。

鑒于此，我院于2010年底提出《鐵路站場(chǎng)及樞紐三維仿真平臺(tái)的開(kāi)發(fā)》項(xiàng)目研究設(shè)想，筆者參與了該項(xiàng)目的研發(fā)工作，并于2011年6月完成了該三維仿真系統(tǒng)的研發(fā)工作，現(xiàn)已投入教學(xué)應(yīng)用。

二、三維仿真系統(tǒng)的功能構(gòu)成：

該系統(tǒng)以實(shí)際編組站有關(guān)平面數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用3Dmax、和autocad等軟件設(shè)計(jì)出編組站的三維立體圖形，并設(shè)計(jì)了相關(guān)的車站靜態(tài)設(shè)備，運(yùn)用動(dòng)畫制作將編組站技術(shù)作業(yè)流程動(dòng)態(tài)演示出來(lái)。主要涵括如下功能：

（一） 編組站直通作業(yè)演示

1直通作業(yè)中列車進(jìn)站過(guò)程演示（圖1）

2.直通作業(yè)中機(jī)車摘掛后入段的過(guò)程演示（圖2）。

3.是直通作業(yè)中機(jī)車出段的過(guò)程（圖略）。

4.直通作業(yè)中無(wú)改編中轉(zhuǎn)列車機(jī)車換掛后出站的過(guò)程（圖略）。

圖1

（二） 編組站解體作業(yè)演示

1.解體作業(yè)中改編中轉(zhuǎn)車輛的機(jī)車摘掛入段的過(guò)程演示（圖略）。

2.解體作業(yè)中改編中轉(zhuǎn)車輛被調(diào)機(jī)牽出上峰解體的的過(guò)程演示（圖略）。

3.列車的解體過(guò)程演示（圖3）

圖2

圖3

（三）編組站編組作業(yè)演示

1.調(diào)機(jī)在編組場(chǎng)內(nèi)整場(chǎng)過(guò)程演示。（圖略）

2.調(diào)機(jī)將編好的車列牽出調(diào)車場(chǎng)拉進(jìn)出發(fā)場(chǎng)過(guò)程演示（圖4）。

圖4

三、該三維仿真系統(tǒng)在教學(xué)中的應(yīng)用特點(diǎn)：

1、該系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中完全忠實(shí)于鐵路站場(chǎng)與樞紐的實(shí)際構(gòu)成，如：主要線路、道岔、

信號(hào)機(jī)、機(jī)車、列車、站臺(tái)等主要設(shè)備的位置、外形、尺寸、比例均嚴(yán)格采用了實(shí)際數(shù)據(jù)。故該立體仿真平臺(tái)各方面功能和指標(biāo)在教學(xué)應(yīng)用中具有直觀、逼真、完整、準(zhǔn)確、全面的特點(diǎn)。教學(xué)過(guò)程中，無(wú)論是教師演示還是學(xué)生親自操作，學(xué)生眼中所見(jiàn)不再是生澀的數(shù)據(jù)、呆板的平面圖形，設(shè)備形式與生產(chǎn)過(guò)程均非常清晰，非常易于學(xué)生接受和理解。

2、界面簡(jiǎn)潔，便于使用、便于操作，功能全面，能時(shí)實(shí)設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)全部及局部情景、狀態(tài)，并能實(shí)現(xiàn)時(shí)實(shí)處理。例如，對(duì)A端平行作業(yè)，B端平行作業(yè)，客貨交叉作業(yè)，貨調(diào)交叉作業(yè)，調(diào)調(diào)交叉作業(yè)，貨貨交叉作業(yè)等均能實(shí)施情景設(shè)置。學(xué)生在操作中以生產(chǎn)者或生產(chǎn)指揮者的身份進(jìn)行各種情景設(shè)置和處理，可以極大激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，并能極大提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

3、界面中留有專門的修改窗口，能根據(jù)鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)不斷發(fā)展的實(shí)際狀態(tài)及時(shí)補(bǔ)充和

改進(jìn)相關(guān)參數(shù)。另外，相關(guān)數(shù)據(jù)的修改也就意味著站型和生產(chǎn)量的改變，這種窗口同時(shí)也為教學(xué)和考試留下了相當(dāng)方便的設(shè)置平臺(tái)。教師可以利用課堂時(shí)間有機(jī)改變相關(guān)參數(shù)，提出與當(dāng)堂內(nèi)容有關(guān)問(wèn)題，及時(shí)檢驗(yàn)和發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)者自重的有關(guān)問(wèn)題，加強(qiáng)教學(xué)效果。

四、情景設(shè)置應(yīng)注意的問(wèn)題：

1、情景內(nèi)容要由易到難，循序漸進(jìn)遵循學(xué)習(xí)規(guī)律。

2、情景內(nèi)容應(yīng)具有連續(xù)性，能把前后所學(xué)有機(jī)連貫起來(lái)。

3、情景要和鐵路生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際充分結(jié)合，具有一定的現(xiàn)實(shí)性，以保證學(xué)習(xí)的實(shí)效性。

4、內(nèi)容要和鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)的發(fā)展相吻合，具有一定的科學(xué)性和前瞻性，以啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

五、結(jié)語(yǔ)：

根據(jù)自身對(duì)該三維仿真系統(tǒng)在教學(xué)中的應(yīng)用體會(huì)，廣泛征集了學(xué)生和應(yīng)用教師的意見(jiàn)，筆者認(rèn)為，該系統(tǒng)具有很高的可靠性，同時(shí)對(duì)本門課程的教學(xué)具有很大的促進(jìn)作用，收到了良好的效果。

參考文獻(xiàn)：

﹝1﹞ 潘立武、張迪.MCLA教學(xué)模式在計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)中的研究

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請(qǐng)以PDF形式查看。