VR技術在鐵路職工培訓中的應用

王甫江 中國鐵路上海局集團有限公司南京東車輛段

隨著我國鐵路事業的快速發展，各種新技術、現代化裝備不斷推出，對鐵路職工的專業技能和業務素質提出了更高更嚴格的要求。現有的傳統培訓教學手段已經不能適應當前鐵路快速發展的需要，只有提出更新更適用的培訓教學模式，才能高質量地完成鐵路職工的培訓工作。近年來，VR技術的廣泛應用，虛擬現實培訓教學作為一種新的培訓教學模式，被越來越多的人所關注。在鐵路職工培訓中引入VR技術，將是實現鐵路職工培訓教育的新突破。

1 創新鐵路職工培訓模式的必要性

傳統的培訓教學模式已經不能適應當前鐵路快速發展的需要。只有創新職工培訓模式，提升培訓教育質量，才能適應形式發展的需求。

1.1 實訓設備、設施不足

近年來，隨著鐵路改革的發展，各段已經建立了職工技能演練基地，并配置了相應的電教設備、實物、模型、演練設施等，為技能培訓工作奠定了一定基礎。但存在場地不足，設備、設施不全等問題，嚴重制約了職工實作技能培訓的組織開展，已經無法適應運輸生產對職工培訓提出的新要求。

1.2 工學矛盾突出

隨著鐵路的飛速發展，新技術、新工裝不斷更新發展，作業標準要求不斷提高。職工及時掌握新工藝、新設備的迫切性與安全生產任務繁重的現實相矛盾，不可能長時間抽調生產一線職工參加培訓學習，對現有培訓模式提出了新要求。

1.3 傳統的培訓模式效率低下

近年來，大學畢業生成為鐵路企業新員工的主要來源，新職工的注入提升了職工隊伍文化素質，但也同時存在理論知識薄弱、實作技能水平低以及處置經驗不足的現實問題。因此，為盡快使新職人員熟練掌握崗位技能成為職教培訓重點。但傳統的職工培訓一般采用“課堂理論教學”+“基地實作示范”模式，培訓時往往以“教師為主導”的教育形式，不能使職工自己動手操作，這勢必會造成培訓效率的低下，使職工失去對培訓的興趣。并且“師帶徒”這種“家庭小作坊式”培訓模式注定難以適應我國鐵路的迅猛發展。

2 借助VR技術創新職工培訓模式

2.1 VR技術概念

VR是虛擬現實（Virtual Reality）的英文簡稱，VR技術實際上是一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統。利用計算機生成一種模擬環境，向使用者提供視覺、聽覺、觸覺等多種感官刺激，通過頭盔式顯示器、手勢（數據手套）、體勢（數據衣服）和自然語言等方式與這一環境（以及其中的虛擬物體、人物）進行實時交互，帶來一種身臨其境的沉浸感受。

2.2 VR技術在教育培訓領域的應用

隨著信息技術的迅猛發展，新的教學媒體從出不窮，繼多媒體之后，教育技術領域又出現了一個新型教學媒體，這就是虛擬現實（VR）技術。VR技術已經成功應用于軍事、醫學、工業、電力、以及危險性高的培訓與演練領域。VR技術可以為學員提供多種非語言素材，文字、圖形、圖像、聲音、動畫有機地結合在虛擬環境中，全方位、多視角地呈現在學員面前。大大提高了學員學習的積極性和主動性，加深了學習者對學習內容的了解和掌握。

虛擬現實技術在教育教學上的應用，開創了"虛擬教學"的嶄新領域，它是教育高科技的展示和體現，也是教育手段現代化、信息化的標志之一，有著極其廣闊的應用前景。

2.3 將VR技術引入鐵路職工教育培訓領域

隨著VR技術的廣泛應用，虛擬現實培訓教學作為一種新的培訓教學模式，被越來越多的人們所認可。在鐵路職工培訓中引入VR技術，將是實現鐵路職工培訓教育的新突破。我段經過一年多的努力，成功開發了鐵路貨車檢修運用VR模擬仿真培訓系統，目前已進入運用階段。

3 基于VR技術的鐵路貨車模擬仿真培訓典型實踐

3.1 應用VR技術 助力新職人員培訓

我段近5年分配的183名新職人員中，擁有本科及以上學歷79人、高職學歷104人，有130人為非鐵路專業或與鐵道車輛專業不相關，他們掌握車輛基礎知識有限，短時間內無法熟練運用相關作業技能，不能適應鐵路發展的新要求。因此，強化新職人員培訓也逐步成為職工培訓的重中之重。

3.1.1 運用車輛構造模塊，助力新職人員對車輛各部配件的感性認知

新職工對鐵路貨車基礎知識的掌握相對薄弱，需要我們幫助其盡快掌握相關基礎知識，為崗位技能培訓打下堅實基礎。傳統的職工培訓方式都是通過平面圖紙及文字介紹讓職工去理解與記憶。

通過VR技術，車輛的各個部件能夠立體完整地呈現在職工面前，展示鐵路主型貨車車輛各部件三維實景、配件名稱、檢修要求，增強職工對車輛結構新技術、新配件的認知，掌握檢修工藝要求。每個分解后的車輛配件均可通過鼠標點擊，查閱配件名稱及運用、檢修技術要求，有利于在職職工隨時學習掌握車輛配件檢修限度要求。具備三維旋轉和推拉放大的功能，通過鼠標和滾輪的動作，實現對三維車輛配件進行360度的旋轉和全景放大，職工還可以看到部件內部結構進，從內部去了解部件的工作原理。這樣不僅能使職工快速地掌握車輛基礎知識，也能開拓職工的見識，提高職工的學習興趣。

目前該模塊主要有以下幾個方面的功能：（C70、P70H、GQ70、C80四種車型）車輛總成結構爆炸、車體結構爆炸、車鉤緩沖裝置爆炸、轉向架爆炸、空氣制動爆炸、基礎制動爆炸等功能。

3.1.2 運用教學演練模塊，助力新職人員實作技能培訓與演練

在鐵路職業培訓中，有各類實作技能類培訓，每種實作技能都有規定的作業標準和規范，職工必須按照作業標準和規范進行工作，否則會給鐵路運營帶來嚴重的安全隱患。

通過運用VR技術對現實鐵路貨車檢車作業環境進行全面仿真，創建與現實場景類似的環境。學員戴上VR眼鏡，眼前就會出現一個虛擬三維場景，隨著自己頭部的轉動場景也不斷變化，周圍會出現仿真的花草、大地、路基、鐵軌以及需要培訓與演練用的鐵路貨車，感覺到自己就在真實的作業現場。讓職工沉浸于"身臨其境"的感受，大大提高了新職人員的學習興趣，主動自覺進行實作技能培訓。學員在演練過程中，只需要通過手柄、音箱等設備，就可以了解掌握貨車的基本構造及檢車作業流程、作業標準等。在該模塊中可以在故障庫中隨機抽取5個故障，進行實作演練。可以通過手柄控制場景移動、旋轉和放大，標定車輛出現故障的位置和類型。同時，可以查閱現實檢車過程中發現的各種故障圖片，加深實作演練人員對故障的辨別與認識。

通過這種創新的培訓方式，可以使新職人員具備扎實的專業基礎知識，了解鐵路貨車領域中新技術、新裝備的技術原理及發展動態，知曉與其相關專業技術裝備發展變化情況，增強應用新技術、新設備的緊迫感意識，提升解決實際問題的能力。從而更好地勝任具體的崗位工作，更加適應新時期鐵路企業發展的需要。

目前該模塊主要有以下幾個方面的功能：檢車作業教學（VR）、17型車鉤緩沖裝置分解、組裝作業流程教學（三維動畫）、120控制閥主閥分解組裝作業流程教學（三維動畫）、檢車作業演練（VR）。

3.2 運用技能考核模塊，助力考核形式的創新升級

考核不僅是檢驗培訓效果的一個手段。同時，也能提高職工的工作能力，提高職工在工作執行中主動性和有效性。由于鐵路的不斷改革發展，站段的合并，鐵路職工布局比較分散，導致了職工實作培訓考核存在地域上的局限性。以往對職工日常技能培訓和崗位技能達標培訓效果的檢驗，通常采用的做法是利用業余時間以班組為單位集中進行實作考核。分別由兩名監考人員現場對實作考試人員的作業表現進行打分，并填寫實作記錄單。這樣耗費了大量的時間、人力和物力，且不容易組織。因此，改變現有的考核形式，才能提高工作效率，以適應鐵路的快速發展。

借助VR技術，我們創建了一個檢車作業流程化、標準化的考核系統，把傳統的實作考核融入到培訓系統中來，在虛擬環境中進行考核。這樣的考核形式打破了時間和空間的限制，能做到培訓、考核一起進行。而且，不再需要監考人員現場監考，保存實作記錄單等，大大提高了工作效率，節約了培訓成本。

目前運用技能考核模塊具備網絡遠程實作技能考試功能。段、車間各級管理人員可以在后臺設置技能考核的內容，在故障庫中選擇故障的類型和位置。職工通過VR系統參與實作技能考核，并且可以通過手柄標注發現的故障類型和位置，考核結束后，平臺能夠進行自動評分并保存記錄，可以真實檢驗職工對實作技能學習的效果。

4 結束語

通過對VR技術這一現代化教學培訓手段的嘗試，拓展了職工技能學習培訓和崗位作業指導書學習的渠道；有利于克服實訓場地不足，對職工技能培訓的制約因素；系統運用于培訓、考核，可有效促進職工技能素質的提高。

三思方舉步，百折不回頭。我段將積極探索“VR+職工培訓”的培訓體系，努力創新培訓手段和培訓模式，為打造一支專業水平高，技術能力強的高素質鐵路職工隊伍服務。