仿真技術(shù)在動車組司機(jī)技能等級認(rèn)定工作中的應(yīng)用

王曉娟 郭德宏 胡文斌

摘要 文章結(jié)合現(xiàn)有的動車組司機(jī)技能等級認(rèn)定工作的現(xiàn)狀，從考試設(shè)備、考評方式、考試組織形式等方面分析了當(dāng)前工作模式存在的問題。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)階段模擬駕駛仿真技術(shù)和自動化評價技術(shù)的運(yùn)用情況，對該技術(shù)運(yùn)用于動車組司機(jī)技能等級認(rèn)定考試工作的可行性進(jìn)行了分析。通過實(shí)際工作的開展和試點(diǎn)論證的結(jié)果分析，從成績準(zhǔn)確性、公平公正性等方面論證了仿真技術(shù)應(yīng)用于動車組司機(jī)技能等級認(rèn)定工作中的應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞 仿真技術(shù)；動車組司機(jī)；技能等級認(rèn)定；自動化評價

中圖分類號 F530.6文獻(xiàn)標(biāo)識碼 B文章編號 2096-8949（2024）03-0186-03

0 引言

鐵路行業(yè)的職業(yè)技能等級認(rèn)定工作是關(guān)乎鐵路安全運(yùn)營以及職工綜合素質(zhì)的一項(xiàng)關(guān)鍵工作，如今“中國鐵路”已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)的一張名片，各項(xiàng)技術(shù)飛躍發(fā)展。在此時代背景下，提升鐵路行業(yè)的職業(yè)技能等級認(rèn)定工作效率、質(zhì)量，仍然是一項(xiàng)重要且不可回避的工作[1-2]。

動車組司機(jī)是牽引動力設(shè)備的獨(dú)立操作者，承擔(dān)著旅客人身安全以及貨物運(yùn)輸安全的雙重責(zé)任，其業(yè)務(wù)素質(zhì)、操作技能極其重要。為了順應(yīng)我國鐵路快速發(fā)展的需要，應(yīng)組建一支素質(zhì)優(yōu)良、技術(shù)一流的動車組司機(jī)隊(duì)伍，要切實(shí)抓好動車組司機(jī)的日常培訓(xùn)以及考核工作。職業(yè)技能等級認(rèn)定工作關(guān)系到如何選拔好、培養(yǎng)好高素質(zhì)的動車組司機(jī)，因此其相關(guān)的考核、評價、認(rèn)定工作以及手段顯得尤為重要[3-4]。

在仔細(xì)研討當(dāng)前動車組司機(jī)職業(yè)技能等級認(rèn)定工作存在問題的同時，認(rèn)真思考如何運(yùn)用新的技術(shù)手段、持續(xù)改進(jìn)當(dāng)前的工作機(jī)制、提升等級認(rèn)定工作效果，是一項(xiàng)重要的課題。

1 動車組司機(jī)職業(yè)技能等級認(rèn)定工作存在的問題

想要改進(jìn)、優(yōu)化現(xiàn)有的動車組司機(jī)等級認(rèn)定工作成效，提升動車組司機(jī)的綜合素質(zhì)，就需要對現(xiàn)行的等級認(rèn)定工作方式以及既有的評定辦法和手段進(jìn)行認(rèn)真分析。通過對我國各路局的調(diào)研分析，結(jié)合蘭州局集團(tuán)公司現(xiàn)行的工作辦法，現(xiàn)有動車組司機(jī)職業(yè)技能等級認(rèn)定工作存在以下幾點(diǎn)共性問題。

1.1 現(xiàn)有考試設(shè)備存在局限性

目前動車組司機(jī)進(jìn)行職業(yè)技能等級認(rèn)定工作時，采取較為傳統(tǒng)的考核方式，特別是針對實(shí)作考試部分，多數(shù)機(jī)務(wù)段仍采取庫內(nèi)現(xiàn)場和線上利用實(shí)車進(jìn)行考核的方式。采用實(shí)車、實(shí)線進(jìn)行實(shí)作考試，會對人身安全、車輛設(shè)備造成潛在的安全隱患，需扣用機(jī)車，增加成本。同時實(shí)作考試中，故障處理、非正常情況處置是在職動車組司機(jī)非常重要的技能考核項(xiàng)目，實(shí)車上能夠設(shè)置的考核項(xiàng)點(diǎn)非常少，大多數(shù)情況下考核項(xiàng)點(diǎn)均為示意性，不能全面考察司機(jī)的問題分析能力和技能熟練程度。在等級認(rèn)定工作中，多數(shù)的車輛故障以及非正常處置考核只能通過問答或筆答的形式進(jìn)行。

1.2 現(xiàn)有評價方式較落后

目前動車組司機(jī)進(jìn)行職業(yè)技能等級認(rèn)定工作時，實(shí)作考試仍采用考評員主觀評定方式，即在考生實(shí)際操作過程中，全程通過眼看、耳聽來評判司機(jī)的操作行為，并對司機(jī)的錯誤操作行為以及不規(guī)范的手比、口呼行為進(jìn)行實(shí)時記錄。動車組司機(jī)的實(shí)作技能要求涉及多個作業(yè)項(xiàng)目和考核項(xiàng)點(diǎn)，這樣傳統(tǒng)的評價方式難免存在誤判、漏判現(xiàn)象，且不同考評員主觀上的評判標(biāo)準(zhǔn)也可能不統(tǒng)一。

1.3 現(xiàn)有考試組織形式成本高

在組織一場采用實(shí)車進(jìn)行動車組司機(jī)駕駛實(shí)作考試時，人力和物力資源投入都非常大。目前動車組司機(jī)職業(yè)技能等級認(rèn)定實(shí)作考試由各機(jī)務(wù)組織抽牌脫產(chǎn)集中進(jìn)行，較長的考試周期對生產(chǎn)作業(yè)造成較大的影響。采用實(shí)車進(jìn)行考試會產(chǎn)生較高的能耗，同時在實(shí)線上進(jìn)行考核也極有可能干擾正常的運(yùn)營秩序。

2 采用駕駛仿真技術(shù)進(jìn)行等級認(rèn)定考試的可行性分析

鐵路機(jī)車車輛模擬駕駛仿真技術(shù)自20世紀(jì)80年代末起，經(jīng)過數(shù)十年的技術(shù)積累和迭代更新，現(xiàn)已達(dá)到較為成熟的階段。目前，全路局已配備百余套不同廠商的模擬駕駛仿真設(shè)備，多數(shù)設(shè)備能夠滿足日常的培訓(xùn)、教學(xué)以及參觀演示的需求，仿真設(shè)備搭載的自動化評價系統(tǒng)也陸續(xù)運(yùn)用于司機(jī)的日常培訓(xùn)中[5]。

從最新的模擬駕駛仿真技術(shù)應(yīng)用場景來看，該技術(shù)已經(jīng)在動車組司機(jī)資格性考試中得到了論證和小范圍運(yùn)用，并取得了理想的效果[6]。而目前對于鐵路在職司機(jī)職業(yè)技能等級認(rèn)定的模擬駕駛考試系統(tǒng)，還沒有成熟的應(yīng)用和實(shí)施案例，從現(xiàn)有的評價技術(shù)和效果來看，雖然仍有提升的空間，但具備較可觀的應(yīng)用前景。

2.1 模擬駕駛仿真設(shè)備實(shí)現(xiàn)實(shí)作考試的可行性分析

2.1.1 模擬駕駛仿真技術(shù)使實(shí)作考試范圍更全面

既有的模擬駕駛仿真設(shè)備利用虛擬仿真技術(shù)、圖形圖像技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等，能夠逼真地模擬內(nèi)燃機(jī)車、電力機(jī)車、高速動車組在各種惡劣自然環(huán)境下的一次標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)、故障、非正常等事件，能夠按照考試大綱設(shè)置所需考核項(xiàng)點(diǎn)，考試范圍能夠覆蓋實(shí)車所不能設(shè)置的考核項(xiàng)點(diǎn)，考核內(nèi)容豐富、全面，能夠更好地考查司機(jī)的問題分析能力和技術(shù)熟練程度。很好地解決了實(shí)車、實(shí)線進(jìn)行實(shí)作考試時故障設(shè)置困難、考核覆蓋項(xiàng)點(diǎn)不全面、線路不能靈活設(shè)置等問題。

2.1.2 模擬駕駛仿真技術(shù)使實(shí)作考試效率大幅提升

模擬駕駛仿真設(shè)備與真實(shí)機(jī)車車輛設(shè)備相比，具有設(shè)備占地面積小、設(shè)備工作時間靈活、人員投入少等諸多優(yōu)點(diǎn)。同時基于線路仿真和車輛電路邏輯仿真的功能特點(diǎn)，能夠非常方便地設(shè)置考核內(nèi)容，使考核形式和試題規(guī)格更加靈活、多變。

2.1.3 模擬駕駛仿真技術(shù)有效保障安全，降低成本

模擬駕駛仿真設(shè)備具有“重復(fù)使用、安全、可靠、經(jīng)濟(jì)”等特點(diǎn)，與真實(shí)機(jī)車車輛設(shè)備相比，考生在一個相對封閉的室內(nèi)環(huán)境中完成整個實(shí)作考試過程，有效地保障了人身安全。同時多數(shù)仿真設(shè)備采用民用供電等級，與傳統(tǒng)考核方式相比，大大降低了考試過程中的能源消耗成本。

2.2 自動化評價技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)作考試的可行性分析

2.2.1 自動化評價技術(shù)更加客觀、公平、公正

采用實(shí)車進(jìn)行動車組駕駛實(shí)作考試時，大多數(shù)情況都是考評員對考生的主觀評價，限于考評員自身經(jīng)驗(yàn)及業(yè)務(wù)能力，考生的考核成績可能會受到考評員主觀因素影響，導(dǎo)致出現(xiàn)不同的結(jié)果。

采用自動化評價技術(shù)能夠有效降低考試過程中人為主觀評價的比例，提升考試過程中評價的自動化程度，將主觀評價轉(zhuǎn)化為客觀評價，從而降低不同考評員之間、同一考評員不同考試批次評判尺度的差異性，保障考生的考評結(jié)果更加客觀、公平、公正。

2.2.2 自動化評價技術(shù)更易統(tǒng)一考核與評價標(biāo)準(zhǔn)

自動化評價技術(shù)的評判依據(jù)來源于司機(jī)實(shí)時對設(shè)備的操作時機(jī)、操作規(guī)范、操作流程等是否滿足要求，現(xiàn)有的模擬駕駛設(shè)備對硬件設(shè)備的采樣周期和自動化評價計(jì)算周期均可以控制在20 ms以內(nèi)，既滿足實(shí)時仿真和實(shí)時評價的技術(shù)要求，又能保證計(jì)算機(jī)執(zhí)行判斷時容錯率非常高。因此，對于每一位考生而言，所有客觀評價的考核項(xiàng)點(diǎn)所執(zhí)行的評價依據(jù)、評價時機(jī)、評價邏輯、扣分標(biāo)準(zhǔn)均是統(tǒng)一的。

2.2.3 自動化評價相關(guān)技術(shù)可持續(xù)迭代優(yōu)化

司機(jī)駕駛過程中涉及基本設(shè)備操作、呼喚應(yīng)答、手眼協(xié)同、車輛故障處理、非正常行車處置等多種能力?，F(xiàn)階段通過模擬駕駛仿真設(shè)備已經(jīng)能夠較好地模擬司機(jī)在駕駛過程中的各種場景，并通過采樣系統(tǒng)將司機(jī)對設(shè)備的操作進(jìn)行記錄，因此基于設(shè)備采樣的自動化評價現(xiàn)階段已經(jīng)較為成熟。

隨著語音識別、動作識別、手勢識別、眼動追蹤等技術(shù)的不斷改進(jìn)和應(yīng)用，司機(jī)在作業(yè)過程中涉及的呼喚應(yīng)答、手臂動作等作業(yè)項(xiàng)點(diǎn)的客觀評價已部分能夠準(zhǔn)確識別并進(jìn)行評價。因此，持續(xù)在模擬駕駛仿真設(shè)備上進(jìn)行自動化評價技術(shù)及相關(guān)技術(shù)的研究，不斷將新技術(shù)應(yīng)用于司機(jī)實(shí)作考試與評價，是一項(xiàng)持續(xù)性的工作。

3 駕駛仿真技術(shù)在等級認(rèn)定考試中的實(shí)踐

從上述可行性分析結(jié)果來看，采用模擬駕駛仿真設(shè)備替代實(shí)車進(jìn)行技能等級認(rèn)定實(shí)作考試具備較為可觀的應(yīng)用前景，同時能夠有效地解決現(xiàn)有動車組司機(jī)職業(yè)技能等級認(rèn)定工作存在的問題。

為了充分論證相關(guān)技術(shù)以及方法的可行性和預(yù)期效益，中國鐵路蘭州局集團(tuán)公司勞衛(wèi)部鑒定指導(dǎo)站通過科研項(xiàng)目的形式進(jìn)行了相應(yīng)的研究、實(shí)踐以及試點(diǎn)論證。

在該項(xiàng)目的內(nèi)容研究階段，勞衛(wèi)部組織專家以及設(shè)備廠商完成了“動車組司機(jī)職業(yè)技能等級認(rèn)定模擬駕駛實(shí)作考試考核標(biāo)準(zhǔn)”的定義以及編制工作。通過參照現(xiàn)行考核與管理辦法，結(jié)合現(xiàn)場工作經(jīng)驗(yàn)，對司機(jī)考核項(xiàng)點(diǎn)以及評價方式（主、客觀）進(jìn)行定性分析。再通過定量確定扣分標(biāo)準(zhǔn)和分?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)規(guī)則，完成了實(shí)作考試標(biāo)準(zhǔn)的編制。通過對標(biāo)準(zhǔn)中選取的考核項(xiàng)點(diǎn)、典型故障、非正常場景的分析，總結(jié)提煉出通用的實(shí)作考試評判模型，并完成了該系統(tǒng)的開發(fā)和完善。

在項(xiàng)目的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證階段，勞衛(wèi)部邀請?jiān)O(shè)備廠商對蘭州西機(jī)務(wù)段用于日常培訓(xùn)的CR400BF方艙動車組模擬駕駛設(shè)備進(jìn)行技術(shù)升級，將評價系統(tǒng)部署于既有的模駕設(shè)備上。通過若干名考評員在該設(shè)備上進(jìn)行課程規(guī)格、評價系統(tǒng)功能、評價準(zhǔn)確性進(jìn)行初步驗(yàn)證后，形成可用于實(shí)作考試的考試系統(tǒng)。

在項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)論證階段，充分參照前期編制的考核標(biāo)準(zhǔn)，編制形成相應(yīng)的試題庫。在做到試題考查全面、規(guī)格統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的同時，力求做到試題豐富性與多樣性，這樣可以充分保障考試工作對于所有考生的公平、公正性。在完成以上準(zhǔn)備工作后，勞衛(wèi)部通過“實(shí)踐+統(tǒng)計(jì)分析”的方法，將實(shí)作考試試題與考試系統(tǒng)相結(jié)合，組織一定數(shù)量的考評員與考生來論證模擬駕駛實(shí)作考試系統(tǒng)的可行性，以及該方式對實(shí)現(xiàn)動車組司機(jī)職業(yè)技能等級認(rèn)定所具有的可推廣價值。

4 駕駛仿真技術(shù)應(yīng)用于等級認(rèn)定考試的效益

以蘭州鐵路局集團(tuán)公司蘭州西機(jī)務(wù)段CR400BF型動車組模擬駕駛設(shè)備為依托，建立初步適用于蘭州局集團(tuán)公司動車組司機(jī)職業(yè)技能等級認(rèn)定工作在模擬駕駛仿真設(shè)備上的相關(guān)實(shí)作考試標(biāo)準(zhǔn)，以及基于既有模擬駕駛設(shè)備改造升級的考試系統(tǒng)和評價系統(tǒng)，經(jīng)過系統(tǒng)測試和實(shí)作考試試點(diǎn)論證，為其他機(jī)型或其他工種采用模擬仿真設(shè)備或技術(shù)進(jìn)行職業(yè)技能等級認(rèn)定的工作提供技術(shù)支撐，從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與結(jié)果分析，具備以下優(yōu)點(diǎn)或應(yīng)用前景。

（1）模擬駕駛仿真設(shè)備的各項(xiàng)仿真技術(shù)得到了充分的論證。通過研究項(xiàng)目中的實(shí)驗(yàn)論證以及動車組司機(jī)等級認(rèn)定工作的開展，對模擬駕駛仿真設(shè)備的穩(wěn)定性、設(shè)備差異性、視景的真實(shí)性、設(shè)備功能的完善性、與調(diào)度員機(jī)械師聯(lián)控技術(shù)的可用性等進(jìn)行全面論證驗(yàn)證，其結(jié)果達(dá)到設(shè)計(jì)要求，能夠滿足日后在模擬駕駛設(shè)備上進(jìn)行動車組司機(jī)技能等級認(rèn)定的實(shí)作考試工作需要。

（2）采用模擬駕駛仿真技術(shù)進(jìn)行實(shí)作考試的考核標(biāo)準(zhǔn)得到了充分證實(shí)。依據(jù)新《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》和《動車組操作規(guī)程》，結(jié)合蘭州局集團(tuán)公司職業(yè)技能等級認(rèn)定工作的實(shí)際情況，制定了合理的動車組司機(jī)職業(yè)技能等級認(rèn)定實(shí)作考試的考核標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)則與標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)、實(shí)用性強(qiáng)，標(biāo)準(zhǔn)合理、規(guī)則準(zhǔn)確。考評標(biāo)準(zhǔn)、考評標(biāo)準(zhǔn)解釋、考評規(guī)則、考試技術(shù)文件規(guī)范符合要求。項(xiàng)點(diǎn)范圍較全面、難度適中、考核關(guān)鍵點(diǎn)較全、分值分配原則依照行車、設(shè)備操作安全重要性進(jìn)行分配，符合對現(xiàn)役司機(jī)的要求。

（3）模擬駕駛實(shí)作考試成績能夠反映考生的實(shí)際技能水平。經(jīng)過試點(diǎn)論證，考評員對各位考生考試成績、技能掌握情況、整體通過率等數(shù)據(jù)的客觀分析，采用模擬駕駛設(shè)備及相關(guān)自動化評價技術(shù)進(jìn)行職業(yè)技能等級認(rèn)定實(shí)作考試能夠反映考生的真實(shí)技能掌握水平。通過考評員對結(jié)果的評估，自動化評價技術(shù)對于客觀評價項(xiàng)點(diǎn)的扣分邏輯、扣分時機(jī)準(zhǔn)確，扣分結(jié)果和扣分次數(shù)符合實(shí)際情況，評價結(jié)果可靠，極少存在誤判、漏判的情況。

（4）采用模擬駕駛仿真技術(shù)與自動評價技術(shù)進(jìn)行考試體現(xiàn)了公平公正性，并且能夠進(jìn)一步降低主觀評價的比例。由于模擬駕駛仿真技術(shù)和自動化評價技術(shù)的運(yùn)用，考試整個過程以設(shè)備客觀評價為主、考評員主觀評價為輔，所有考核項(xiàng)點(diǎn)中，客觀評價的項(xiàng)點(diǎn)比例在80%以上，且所有故障、非正常行車處置的步驟全部由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)自動評分。整個考評過程中，客觀評價扣分和主觀評價扣分的過程是分離的，考評員無法對計(jì)算機(jī)扣除的分?jǐn)?shù)進(jìn)行修改、刪減；同時，評價過程與分?jǐn)?shù)匯總核算的過程也是分離的，一旦考生結(jié)束考試則認(rèn)為提交試卷，由計(jì)算機(jī)程序集中統(tǒng)一核算成績。該技術(shù)充分且有效地排除了制約考試公平性的人為因素，保障了技能等級認(rèn)定工作的公平公正性。

（5）采用模擬駕駛仿真技術(shù)與自動評價技術(shù)進(jìn)行考試有助于反向激勵考生注重日常訓(xùn)練，加強(qiáng)職業(yè)技能素質(zhì)提升的意識。將模擬駕駛仿真技術(shù)與自動評價技術(shù)運(yùn)用于職業(yè)技能等級認(rèn)定實(shí)作考試中，可幫助司機(jī)養(yǎng)成正確的駕駛習(xí)慣，迅速掌握駕駛技能，及時糾正錯誤的駕駛操作和不良習(xí)慣。同時對于新職司機(jī)，該技術(shù)手段運(yùn)用于培訓(xùn)也可幫助新入職人員掌握設(shè)備故障、災(zāi)害天氣和非正常行車處置等現(xiàn)行考試所不能實(shí)現(xiàn)的考核，全面加強(qiáng)資格許可管理。

5 結(jié)論

綜上所述，采用駕駛仿真技術(shù)進(jìn)行動車組司機(jī)職業(yè)技能等級認(rèn)定工作是可行且有效的。相比傳統(tǒng)的實(shí)車考試方式，駕駛仿真設(shè)備具有更全面的考核范圍、提升的考試效率以及更低的成本投入等優(yōu)勢。同時，自動化評價技術(shù)的應(yīng)用使考試更加客觀、公平、公正，并且易于統(tǒng)一考核與評價標(biāo)準(zhǔn)。通過蘭州鐵路局集團(tuán)公司的試點(diǎn)實(shí)踐，駕駛仿真技術(shù)在動車組司機(jī)職業(yè)技能等級認(rèn)定中取得了顯著的效益，具備可推廣的價值。因此，將駕駛仿真技術(shù)應(yīng)用于等級認(rèn)定考試能夠有效解決現(xiàn)有等級認(rèn)定工作存在的問題，提升動車組司機(jī)的綜合素質(zhì)，進(jìn)一步推動鐵路行業(yè)的發(fā)展。

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