軍用列車快速裝載VR訓(xùn)練方案設(shè)計(jì)

劉 中,劉國(guó)清,王白王

(1.陸軍軍事交通學(xué)院 聯(lián)合投送系，天津 300161； 2.陸軍軍事交通學(xué)院 研究生管理大隊(duì)，天津 300161)

軍用列車快速裝載VR訓(xùn)練方案設(shè)計(jì)

劉 中1,劉國(guó)清1,王白王2

(1.陸軍軍事交通學(xué)院 聯(lián)合投送系，天津 300161； 2.陸軍軍事交通學(xué)院 研究生管理大隊(duì)，天津 300161)

為提高鐵路軍事運(yùn)輸訓(xùn)練效能，克服實(shí)際訓(xùn)練受各種影響因素制約的難題，在討論軍用列車快速裝載虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)訓(xùn)練的必要性基礎(chǔ)上，針對(duì)訓(xùn)練內(nèi)容，設(shè)計(jì)軍用列車快速裝載VR訓(xùn)練的關(guān)鍵技術(shù)方案，提供貼近實(shí)戰(zhàn)的虛擬化訓(xùn)練新模式。

軍用列車；快速裝載；VR訓(xùn)練

Abstract: To improve efficiency of military railway transportation training and to overcome restraining factors in actual training, the paper firstly discusses the necessity of rapid loading virtual reality (VR) training on military train. Then, it designs key technical program for rapid loading VR training on military train, and provides a new model of virtual training which is close to actual combat.

Keywords: military train; rapid loading; VR training

根據(jù)原總參謀部、總后勤部下發(fā)的《軍隊(duì)鐵路輸送規(guī)定》要求，進(jìn)入一級(jí)戰(zhàn)備的被運(yùn)部隊(duì)和進(jìn)入二級(jí)戰(zhàn)備的應(yīng)急機(jī)動(dòng)作戰(zhàn)部隊(duì)，以及協(xié)助維護(hù)社會(huì)秩序或者參加搶險(xiǎn)救災(zāi)已經(jīng)完成行動(dòng)準(zhǔn)備的部隊(duì)，在主要樞紐站實(shí)施應(yīng)急輸送裝載時(shí)，從接到行動(dòng)命令開始，第一個(gè)列車梯隊(duì)5小時(shí)30分鐘內(nèi)能夠出動(dòng)并完成裝載的，應(yīng)當(dāng)在6小時(shí)內(nèi)發(fā)出首列軍用列車[1]。為不斷提升我軍遠(yuǎn)程作戰(zhàn)機(jī)動(dòng)力和現(xiàn)代后勤保障力，提高我軍鐵路軍事運(yùn)輸裝載效能，確保我軍鐵路應(yīng)急輸送“6小時(shí)發(fā)出首列”，必須加強(qiáng)被運(yùn)部隊(duì)鐵路輸送裝載訓(xùn)練，熟練掌握各型捆綁加固器材的使用方法和程序，熟悉理解本部(分)隊(duì)裝備鐵路輸送時(shí)正確的裝載標(biāo)準(zhǔn)和要求。

1 軍用列車梯隊(duì)快速裝載運(yùn)用VR訓(xùn)練的必要性

6小時(shí)發(fā)出首列，涉及單位多、工作環(huán)節(jié)多。各項(xiàng)工作既有獨(dú)立開展時(shí)間，又有平行作業(yè)時(shí)間(如圖1所示)。只有嚴(yán)格把握各個(gè)環(huán)節(jié)的最長(zhǎng)時(shí)間，才能有效控制總的時(shí)間，確保6小時(shí)發(fā)出首列的目標(biāo)完成。

目前我軍需經(jīng)鐵路輸送的裝備種類型號(hào)繁多、裝載標(biāo)準(zhǔn)各一，已列裝或待列裝的制式捆綁加固器材也是類型眾多、用法各異。部隊(duì)攜行不同裝備使用不同的捆綁加固器材，實(shí)兵實(shí)裝實(shí)運(yùn)前都需要進(jìn)行裝載組織訓(xùn)練，需要一定數(shù)量的鐵路平車進(jìn)行輪式或履帶式裝備的引導(dǎo)定位訓(xùn)練、裝載加固訓(xùn)練、超限等級(jí)評(píng)判等。而隨著新裝備、新制式加固器材不斷配發(fā)(列裝)部隊(duì)，我軍很多部隊(duì)的裝載訓(xùn)練便顯得明顯滯后或動(dòng)作不熟。投資建一個(gè)多鐵路平車的裝卸載訓(xùn)練場(chǎng)又存在場(chǎng)地、資金、利用率、露天損耗維護(hù)等一系列實(shí)際問題。向鐵路部門提報(bào)計(jì)劃申請(qǐng)訓(xùn)練用車或車站，又涉及占用鐵路車輛或線路(股道)的溝通協(xié)調(diào)問題、安全管理問題。由于較多部隊(duì)缺乏自建的鐵路軍事運(yùn)輸裝卸載訓(xùn)練場(chǎng)，平時(shí)又疏于提報(bào)訓(xùn)練用鐵路車輛及裝卸載站(臺(tái))的計(jì)劃，造成較多部隊(duì)鐵路裝卸載訓(xùn)練頻次較少、時(shí)數(shù)不夠、行動(dòng)生疏，少練甚至不練的現(xiàn)象在各軍種部隊(duì)中客觀存在。一旦遇到成建制緊急拉動(dòng)，往往因?yàn)檠b備捆綁加固時(shí)間長(zhǎng)、捆綁加固不合格導(dǎo)致部隊(duì)在6小時(shí)內(nèi)很難發(fā)出首列。

圖1 某演訓(xùn)活動(dòng)中6小時(shí)發(fā)出首列的時(shí)間要素分析

簡(jiǎn)捷、有效、低成本的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(virtual reality，VR)模擬仿真訓(xùn)練正好能針對(duì)當(dāng)前“痛點(diǎn)”，克服現(xiàn)實(shí)“難點(diǎn)”。VR是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)。它利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境，是一種多源信息融合的交互式三維(3D)動(dòng)態(tài)視景和實(shí)體行為的系統(tǒng)仿真，是一門富有挑戰(zhàn)性的交叉技術(shù)、前沿學(xué)科和研究領(lǐng)域。

鐵路裝卸載VR模擬仿真訓(xùn)練器材的研制，可經(jīng)濟(jì)、高效地解決被運(yùn)部隊(duì)裝卸載訓(xùn)練條件不足的矛盾。VR訓(xùn)練能虛擬我軍鐵路裝卸載現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景和各型制式捆綁加固器材的實(shí)際(1∶1)外形，并通過(guò)傳感手套等相關(guān)設(shè)備(如圖2所示)讓被訓(xùn)人員在教員或示教片(錄像片)的指導(dǎo)下練習(xí)正確的捆綁加固動(dòng)作和方法，可在實(shí)驗(yàn)室或室內(nèi)訓(xùn)練場(chǎng)疊加本部隊(duì)特殊裝備(超長(zhǎng)、超大、超限裝備)模擬體驗(yàn)各型捆綁加固器材的使用方法，熟悉該裝備的“裝載標(biāo)準(zhǔn)”。 各軍種部隊(duì)在實(shí)施鐵路輸送前，需進(jìn)行一定時(shí)數(shù)的VR模擬仿真訓(xùn)練，熟練掌握3D頭盔及傳感手套的穿戴和使用，熟悉裝載加固流程和技術(shù)，有效縮短部隊(duì)鐵路輸送裝載定位和捆綁加固時(shí)間。

圖2 VR眼鏡與傳感手套

2 軍用列車梯隊(duì)快速裝載VR訓(xùn)練主要內(nèi)容

被運(yùn)裝備裝載加固是指使用制式器材和捆綁加固材料將輪式或履帶式裝備固定在鐵路平車上，防止裝備在鐵路輸送過(guò)程中發(fā)生位移和竄動(dòng)的安全措施。部隊(duì)在組織加固捆綁訓(xùn)練時(shí)，應(yīng)根據(jù)《軍事訓(xùn)練與考核大綱》，依據(jù)《軍隊(duì)鐵路輸送規(guī)定》，對(duì)照《鐵路軍事運(yùn)輸裝載標(biāo)準(zhǔn)》，嚴(yán)格按照該列車梯隊(duì)的《鐵路輸送計(jì)劃和裝載方案》，遵循裝載定位、加固捆綁和聯(lián)合檢查的順序進(jìn)行。

2.1裝載訓(xùn)練

鐵路車輛檢查驗(yàn)收合格后，部隊(duì)?wèi)?yīng)根據(jù)梯隊(duì)裝載計(jì)劃和卸載頭向，按照裝載序列組織實(shí)施。指揮員通常站在距被引導(dǎo)車輛一至兩輛平車的位置，可采取定人定車全程指揮法或定人定點(diǎn)分段交替指揮法，引導(dǎo)車輛沿平車縱向中心線行駛。駕駛員應(yīng)密切觀察指揮動(dòng)作，沉著駕駛，低擋慢行，及時(shí)調(diào)整裝載位置，并隨時(shí)做好停車準(zhǔn)備。

2.2定位訓(xùn)練

組織裝備定位分兩種情形：一輛平車裝載一臺(tái)裝備時(shí)，其重心投影應(yīng)盡量在鐵路平車縱橫中心線交叉點(diǎn)；一輛平車裝載兩臺(tái)以上裝備時(shí)，其重心投影應(yīng)盡量在鐵路平車縱向中心線上，橫向位移與平車縱向中心線偏差不得超過(guò)100 mm。順裝在一輛平車上的裝備間距不得小于100 mm，跨裝時(shí)與前車間距不得小于350 mm。裝備裝載定位后，手制動(dòng)一律置于制動(dòng)位，裝備頭向與列車運(yùn)行方向一致時(shí)，手動(dòng)擋裝備掛倒擋，反之掛1擋；自動(dòng)擋裝備一律掛P擋。

2.3加固訓(xùn)練

加固時(shí)主要使用的器材有輪擋及配套的釘具。其中輪擋根據(jù)材質(zhì)不同，分為木制三角擋、鐵塑三角擋和鋼質(zhì)折疊輪擋；釘具分為單帽鐵釘、雙帽鐵釘和扒釘。跨裝時(shí)需用擋木。

2.4捆綁訓(xùn)練

捆綁時(shí)主要使用的器材有鍍鋅鐵絲與絞棒、鋼絲繩與配套附件、制式緊固器等。如使用鍍鋅鐵絲與絞棒捆綁，使用84型車炮緊固器捆綁，使用鋼絲繩捆綁，使用棘輪式鋼絲繩緊固器捆綁，使用杠桿式鏈條緊固器捆綁，使用圓環(huán)鏈拉緊器捆綁等。

2.5聯(lián)合檢查

加固捆綁完畢后，部隊(duì)?wèi)?yīng)會(huì)同鐵路、現(xiàn)場(chǎng)軍代表組織聯(lián)合檢查，確認(rèn)裝備加固捆綁符合標(biāo)準(zhǔn)，狀態(tài)良好。對(duì)易于脫落、竄動(dòng)、旋轉(zhuǎn)的附掛裝置或者苫布、偽裝網(wǎng)等，也應(yīng)重點(diǎn)檢查，超限裝備還應(yīng)標(biāo)畫檢查線、標(biāo)注超限等級(jí)。檢查完畢后，部隊(duì)負(fù)責(zé)人應(yīng)在《鐵路軍事運(yùn)輸安全責(zé)任書》上簽字確認(rèn)。

3 軍用列車梯隊(duì)快速裝載VR訓(xùn)練方案設(shè)計(jì)

軍用列車梯隊(duì)裝載VR訓(xùn)練系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)手套及VR眼鏡相互配合，受訓(xùn)人員能“身臨其境”地進(jìn)行各型裝備在鐵路平車上裝載時(shí)的虛擬引導(dǎo)、定位、加固、捆綁、聯(lián)合檢查等一系列交互式操作，能夠按照各型制式捆綁加固器材使用操作規(guī)程找準(zhǔn)系固點(diǎn)或系固栓，調(diào)整加固器拉伸時(shí)的松緊度，同時(shí)影像記錄虛擬捆綁加固操作的全過(guò)程，以備作業(yè)回放與講(考)評(píng)。

3.1技術(shù)體系結(jié)構(gòu)

技術(shù)體系如圖3所示。

圖3 VR訓(xùn)練技術(shù)體系結(jié)構(gòu)

體系由下向上共分4層。第一層為基礎(chǔ)設(shè)施層，包括數(shù)據(jù)手套、服務(wù)器、終端計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、VR眼鏡等,為系統(tǒng)提供硬件支撐保障[2]。第二層為數(shù)據(jù)資源層，為整個(gè)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)資源支持，由多個(gè)數(shù)據(jù)資源庫(kù)組成。第三層為服務(wù)支撐層，由基于HLA標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建的軍事虛擬仿真平臺(tái)(VMS)作為基礎(chǔ)，以服務(wù)形式為整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行提供底層支撐環(huán)境，為業(yè)務(wù)功能層提供平臺(tái)服務(wù)支撐。第四層為應(yīng)用系統(tǒng)層，是系統(tǒng)的業(yè)務(wù)功能層，與用戶進(jìn)行應(yīng)用交互，滿足用戶的應(yīng)用功能需求，主要模塊包括訓(xùn)練規(guī)劃、模擬訓(xùn)練、導(dǎo)調(diào)控制、方案評(píng)定及綜合管控等5個(gè)部分[3]。

3.2系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)功能如圖4所示。

圖4 鐵路裝卸載模擬訓(xùn)練器系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

4 結(jié) 語(yǔ)

兵貴神速的要素是快速機(jī)動(dòng)，迅即到達(dá)的關(guān)鍵是快速出動(dòng)，“6小時(shí)發(fā)出首列”的制約因素之一是被運(yùn)部隊(duì)及其攜行裝備的裝載加固時(shí)間。VR技術(shù)的現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景仿真度和虛擬交互性，良好的可控性、安全性、無(wú)破壞性、費(fèi)用低、不受氣候影響、不受空間和場(chǎng)地限制等特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于虛擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境、軍事訓(xùn)練、作戰(zhàn)方案的制訂與作戰(zhàn)效果的評(píng)估、虛擬軍事地圖、武器裝備研制等領(lǐng)域。研究我軍鐵路軍事運(yùn)輸裝載VR模擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)，對(duì)于軍用列車快速裝載、提高鐵路軍事運(yùn)輸訓(xùn)練效能，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

[1] 總參謀部，總后勤部.軍隊(duì)鐵路輸送規(guī)定[A].北京：總后勤部：1999．

[2] 高穎，鐘嘯，許志國(guó)，等．基于VR 的航空發(fā)動(dòng)機(jī)虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]．系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2008，20(11)：2925-2930．

[3] 黃鑫．基于VR技術(shù)的虛擬教學(xué)應(yīng)用研究[J]．江西教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，29(3)：50-52．

(編輯：孫協(xié)勝)

ProgramDesignforRapidLoadingVRTrainingonMilitaryTrain

LIU Zhong1, LIU Guoqing1, WANG Baiwang2
(1.Joint Projection Department, Army Military Transportation University, Tianjin 300161, China; 2.Postgraduate Training Brigade, Army Military Transportation University, Tianjin 300161, China)

● 軍事運(yùn)輸MilitaryTransportation

10．16807/j.cnki.12-1372/e.2017.09.004

E234

A

1674-2192(2017)09- 0014- 04

2017-04-09；

2017-05-23．

劉 中(1964—)，男，碩士，教授，碩士研究生導(dǎo)師．