虛擬仿真技術在交通工程專業人才培養中的應用探索

程英鴿　賀園園　劉石　王倩

摘 要：我國是一個人口大國，隨著經濟水平不斷提高，交通行業也得到了迅速發展，交通運輸情況從側面可以反映出一個國家的經濟實力，所以交通工程專業的人才培養尤為重要。從前一般都是單純地靠交警在路口執勤，以現在交通行業的這種發展趨勢，交警指揮交通的單一模式的弊端越來越明顯，不能很好地滿足大家的需求。虛擬仿真技術針對這一弊端發揮了它特有的優勢，本文匯總分析了當前交通行業中存在的問題以及探索虛擬仿真技術在交通工程專業人才培養中應用。通過虛擬仿真技術，在人才培養方面可以更好地完成教學目標，更清晰地去闡述原理。

關鍵詞：虛擬仿真 交通工程 人才培養 教學新模式

Application of Virtual Simulation Technology in the Training of Traffic Engineering Professionals

Cheng Yingge He Yuanyuan Liu Shi Wang Qian

Abstract：China is a country with a large population. With the continuous improvement of the economic level， the transportation industry has also developed rapidly. The transportation situation can reflect the economic strength of a country， so the training of transportation engineering professionals is particularly important. In the past， the traffic police used to perform duties at intersections. With the current development trend of the transportation industry， the disadvantages of the single mode of traffic police commanding traffic are becoming more and more obvious， which cannot meet everyone's needs well. Virtual simulation technology exerts its unique advantages against this drawback. This article summarizes and analyzes the current problems in the transportation industry and explores the application of virtual simulation technology in the training of traffic engineering professionals. Through virtual simulation technology， it is possible to better accomplish the teaching goals and explain the principles more clearly in terms of talent training.

Key words：virtual simulation， traffic engineering， talent training， new teaching mode

當今世界經濟高速發展，虛擬仿真技術應用于各個領域，在交通工程中起著至關重要的作用，虛擬仿真技術也稱“模擬決策技術”。這是為了解決一些實際的問題而提出的，首先要進行建模然后進行實驗數據采集、匯總、分析得到想要的結果。交通工程承載著一個城市的經濟發展的生命，而我國對這一專業人才培養尤為重視，提高交通工程專業人才的專業性，可以解決實際中的許多方面的問題，比如道路規劃，線路設計，交通流量判斷，交通安全、施工和管理等方面的問題。交通工程專業的本科生需要依托虛擬仿真技術來模擬實驗，因為在專業人才培養中不可能所有的教學都進行實地驗證，開展的實驗類課程進行實地實驗有多方面的限制因素，比如成本太高，時間消耗，不安全性，不能一一照應到等，所以在專業人才培養的過程中虛擬仿真技術是不可或缺的一種教學模式，這種方式可以更直觀地讓學習者了解問題，簡單易懂。

1 虛擬仿真技術在培養人才方面的優勢

1.1 虛擬仿真技術可以解決許多危險性實驗才能驗證的問題，可以通過虛擬環境的模擬來達到教學目標，比如模擬隧道的場景，要求在教學中實現其完整性、真實性、連續性，隧道中的燈光，隧道長度，內置廣告牌，護欄，實線等所有能看到感受到的場景全部模擬出來，讓體驗者可以感覺身臨其境，建立起模型逼真的場景，有真實的駕駛體驗，隧道中的光線問題容易使司機產生目眩，尤其是一進一出的時候，有發生危險的可能性，這就需要模擬出燈光的亮度選取，而且如果隧道過長的話也容易產生視覺疲勞，重復的場景也容易使司機產生炫目，這就需要在在模擬駕駛體驗中更好地解決這一實際問題，這就體現出虛擬仿真技術在人才培養方面的可重復性與便捷性，在實地驗證中，很難去模擬建造一個隧道然后開車去一遍一遍驗證，這消耗大量人力物力。而這一問題就可以在虛擬仿真技術中得到很好地解決。

1.2 實訓教學存在許多共性的問題，比如應試教學要比素質教學占得權重更大，學生空有理論知識，缺少實踐經驗，教師占據主導地位但也無能為力，學生占據主體地位也不能得到很多實戰經驗，在這種模式的種種弊端下培養出來的大部分學生短期內不能很好地將理論與實踐結合并應用于工作當中，不能滿足交通工程對人才的需求。而在虛擬仿真技術中就能很好地解決這些問題，在培養人才的過程中更注重實踐，并將理論與實踐相結合，教師有了這一輔助教學工具，可以更好地起到主導學生的作用，更好地去開展實驗，提高學生的思考能力與實踐能力，提升學習的主動性。每個學生的理解能力是不一樣的，這一技術可以使學生們去反復體驗實踐，實現多人協同，節省了實踐成本，也同樣達到了想要的效果。

2 虛擬仿真技術在教學培養人才中的具體應用

2.1 實驗結果由實驗數據做支撐，虛擬仿真技術是通過有依據，可驗證，可記錄的方式通過計算機模擬出真是的環境。在教學中可以通過模擬交通來進行路線設計、交通流量分析，設計出更合理的方案。虛擬仿真技術可以與線上多種方式進行交匯，比如利用VISSIM交通仿真軟件可以將道路信息和交通流信息真實反映出來，通過建模可對方案的實施結果進行計算，進而選擇出更加合理的設計方案。通過虛擬仿真技術的應用可在人才培養過程中多激發學生們的積極性，開拓學生們的視野，使學生不僅局限于交通工程專業所學知識，還要將其與其他該新技術結合，去解決工程中的實際問題，進而達到應用型本科人才培養的目標。

2.2 在交通工程項目實施過程中可能會遇到一些具有破壞性或者危險性（比如碰撞試驗）的工藝問題。實際不好解決，這就需要通過虛擬仿真技術將這些工藝問題模擬出來，然后實施解決方案，通過數據選出最佳方案，在項目施工前，先要分析現場環境，地理因素，手機相關資料匯總分析，然后通過虛擬仿真技術建模。比如使用CAD創建三維模型，使用Fuzor制作施工模擬動畫，在模擬中收集數據，分析數據，再對項目進行優化改進，確定最終施工方案。合理地將項目分解為多個小的項目，根據所建的3D模型跟進項目，確保在項目進行的過程中進度的確定。而學好虛擬仿真技術，可以將工程報價直觀地呈現出來，模擬在施工過程中可能會遇到的問題也保證了工程項目實施的安全性，對于零部件的損耗也可做出分析。通過虛擬仿真技術，提高了人才的專業能力，引導學生不僅局限于書本上的知識，去真正地利用虛擬仿真技術來理解并解決實際問題，開拓思維。

3 虛擬仿真技術在交通工程專業人才培養的實例

3.1 在實踐中不斷改進，將虛擬仿真技術應用于智能運輸，在經過多次實驗后學生建設了3D智慧交通運輸控制中心，這一項目依靠計算機虛擬仿真技術，將多組數據進行分析，也實現了技術融合。它將仿真模擬技術，電子傳感技術，計算機遠程控制技術融合在一個完整的項目體系中，從而實現了智慧交通運輸。虛擬仿真技術模擬出逼真的場景，比如停車場場景、車輛流量合理分配、運輸模擬過程、車輛的實時監控，在運輸方面的方案實施、行駛規劃等的運輸過程中的環境模擬。還有在車輛運輸過程中可能存在的安全問題，都在這一場景中被模擬發現，學生通過虛擬仿真技術模擬出逼真的場景，再結合其他相關高新技術可以掌握當下現有模式下的運輸流程。

3.2 從應用型本科院校的生源來看，學生的層次多樣化，水平差異較大，且每個人的接受能力也不同。總結學生們欠佳的幾個方面，針對性的來開展“模擬游戲”類的教學培養。比如應用北京某公司研發出的交通運輸沙盤產品進行“模擬游戲”教學，這一產品可供學生進行城市交通規劃并切實地模擬出其交通運輸場景，進而在沙盤模擬過程中學習城市交通規劃與運輸管理的相關知識，熟悉工作流程;在模擬的過程中，學生們可以從管理者角度來看清城市交通規劃的全過程，也能夠從仿真模擬中親身體驗到交通規劃的本質，進而培養學生發現問題，思考問題并解決問題能力;并將此當作為游戲，可激發學生的學習興趣，使學生在學習中保持相對高度的注意力，進而提高教學效果。

4 高新技術的融合發展及課堂未來發展趨勢

智慧交通系統也為交通工程專業發展提供了動力，像高新技術對交通工程專業建設的啟示、交通工程專業項目建設的推進、當今時代下交通工程專業課程的改革與探索、交通工程專業未來發展的趨勢等多個方面。數字經濟在不斷發展，人工智能也日新月異，與人工智能相結合的交通工程專業方面也作為國家重點發展戰略方針。許多高校為此開設新的專業，像大數據在當今社會發展中很流行，通過樣本數據采集分析，得到一些想要的信息。人工智能專業也是近幾年新興的一門課程，屬于高端科學領域，包括許多模塊的知識，可以與交通工程專業相結合，具有非常大的潛力，針對這一背景下，交通工程專業人才的培養的教學目標就顯得非常重要，這也為今后交通工程專業人才培養的發展提供了一個新的方向。

在交通工程專業傳統課堂上，老師一般是板書講解多一些，或結合PPT文稿演示。這種課堂對一些比較復雜的理論知識的講解顯得不是很直觀，會有一部分學生們也難以接受。學生在這一教學模式下只能是被動接受，不如實踐來的通俗易懂。所以在人才培養方面這種教學模式應該向著理論與實踐相結合的方向發展，通過模擬仿真技術來模擬一下場景，使課堂的氛圍變得活潑起來，學生們也能感受到學習的樂其。將交通工程與虛擬仿真技術相結合，并應用于企業發展中，實現共贏。在虛擬仿真技術與交通工程課程相結合下，通過一些直觀的案例，可以提高學生們獨立思考并解決問題的能力，以及在工作中的創新能力。

5 結語

虛擬仿真技術已有近90年的歷史，在逐步發展中形成了一項可以與其他專業相結合的高新技術。對于交通工程專業人才的培養起著至關重要的作用，讓學生將理論與實踐相結合，更好地將所學本領服務于社會的發展。

項目名稱：VISSIM交通仿真軟件在"交通工程導論”課程教學中的應用研究（項目編號：XJY213017）。

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