鐵路貨車事故演練系統開發與評估

杜彪　唐兆　李春林　劉瑞軍　宋冬利

摘? 要：基于我國鐵路運輸安全現狀，以及已經發生過的一些鐵路貨車事故，開發一套基于鐵路貨車事故的演練系統，其主要功能是鐵路貨車事故場景模擬、安全知識學習和職工培訓測試。系統基于Unity3D開發工具開發，結合多個插件和軟件進行輔助開發。根據不同的使用需求，系統可應用于不同的場景，如可以作為培訓資料的使用，也可以進行事故場景的模擬，引導職工學習事故應急救援方法，也可以作為獨立的考試系統，對職工進行考核。利用系統可用性量表（SUS）和李克特5分量法對系統的可用性進行評估，評估結果表明：在新設計的交互方式支撐下，鐵路貨車事故演練系統具有良好的可用性，各個終端在不同的應用場景具有各自優勢和協同配合能力。系統展現在整個鐵路系統事故應急演練中推廣應用的潛力。

關鍵詞：演練系統;鐵路事故;可用性

中圖分類號：U29 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）34-0016-04

Abstract： Based on the current situation of railway transportation safety in China and some railway freight car accidents that have occurred， a train accident-based training system is developed. Its main functions are scene simulation of railway freight car accidents， safety knowledge learning and staff training and testing. The system is developed based on Unity3D development tool， and assisted by several plug-ins and software. According to different needs， the system can be used in different scenarios. For example， it can be used as training materials， can also simulate accident scenarios， guide workers to learn emergency rescue methods， and can also be used as an independent examination system to assess employees. The usability of the system is evaluated by System Usability Scale （SUS） and Likert 5-component method. The evaluation results show that the railway freight train accident drilling system has good usability under the support of the new interactive design. Each terminal has its own advantages and cooperation ability in different application scenarios. The system shows the potential of popularization and application in the whole railway system emergency drill.

Keywords： prevention training system; railway accident; usability

引言

安全生產是國家的一項長期基本國策，鐵路運輸作為國家最重要的運輸命脈之一，保障其安全的重要性不言而喻。車輛檢修工作作為保障鐵路貨車運輸安全的重要基石，是保障鐵路運輸安全不可或缺的一環。近年來，鐵路部門嚴格貫徹安全第一方針，制定了完善的安規制度，不斷提高標準化，嚴格鐵路作業紀律，加強安全設備檢測，不斷采用新裝備、新技術，大大降低了鐵路貨車事故率。

但是，鐵路貨車事故依舊發生，這些事故多發生在貨車運輸過程或者車間檢修過程中，譬如車輛脫軌、抱閘、熱切軸等車輛事故。總體來說，安全生產事故多為低概率突發事件。職工對于事故的應急處理、相關知識技能的掌握只能局限在文字上，難以真正的去體驗事故發生的嚴重危害性，掌握應急處理的基本操作。對于相關安全規范和操作注意事項的掌握也由于文件不齊全，資料整理不到位，不能進行系統的學習。在學習完畢后，也不能進行有效的考核職工的學習效果。

基于這種情況，開發一套鐵路貨車事故分析智能演練系統，其主要由三部分組成，包括知識學習、事故模擬和考試系統。知識學習部分主要完成資料的收集整理，形成系統的學習文檔，供職工查看學習;事故模擬部分完成鐵路已發生事故的模擬演練和操作教學，既讓職工體驗到事故的危害性，又學習到處理事故的基本方法和操作步驟;考試系統通過互動測試和理論測試兩種方法相結合，考查和記錄職工的學習效果，然后評估其學習是否合格。下面將通過對系統架構、系統典型應用場景以及系統的評估來描述系統。

1 系統架構

系統基于Unity3D軟件開發，在開發工具層使用了多種軟件和插件協助開發，具體使用的開發軟件和插件工具如圖1所示。

1.1 開發工具層

Unity3D是一套跨平臺的游戲引擎，可開發執行多種操作系統（譬如Windows、Mac OS、Android）的應用軟件。本系統主要基于Unity3D開發，并結合其他的應用軟件輔助開發。譬如三維建模軟件Maya，用于為系統中事故模擬模塊的應用場景提供逼真的三維模型，如場景中用到的輪對檢修車間、輪對、廠房等;對于場景中頻繁用到的鐵路線路，由于其組成復雜繁多，導致人工建模效率不高，而且鐵路線路涉及多個專業領域，建模人員缺乏相關的素養，導致人工模型達不到鐵路相關規范的要求，更加降低了建模的通用性和靈活性，因此我們使用一款曲線建模插件Curvey來進行鐵路線路的建模。[1]Curvey是一款易用的樣條線編輯工具，使用Curvey進行鐵路線路建模既滿足了建模精度的要求，也減少了模型的面片數，提高了軟件的使用性能。