基于虚拟仿真的铁路通信全网综合实训系统设计与分析

邵健

摘 要：为服务国家“一带一路”倡议以及中国铁路“走出去”战略，满足海外中国企业铁路通信人才培养需求，梳理铁路通信工课程设置体系，培养“属地化”技术技能人才。以铁路通信系统为蓝本，基于虚拟仿真技术，构建铁路通信虚拟仿真系统。该系统包括铁路专用通信模块、机车综合无线通信设备（CIR）、铁路移动通信模块、数字调度模块、光传输模块以及电源等模块。学生通过通信终端可以远程访问仿真系统，从而满足实践教学要求。

关键词：虚拟仿真;铁路通信;实训;远程教学

中图分类号：G717  文献标识码：A

2016年7月，教育部关于印发《推进共建“一带一路”的通知要求，教育行动》的通知，明确教育定位，围绕“一带一路”重点共建的“五通”提供两方面支撑：一是促进民心相通，二是为其他“四通”提供人才支撑[1]。中共中央办公厅、国务院办公厅印发的《关于做好新时期教育对外开放工作的若干意见》明确将“参与教育领域国际规则制定能力大幅提升”列入工作目标，强调要“积极参与全球教育治理”[2]。教育部网站新闻报道“为沿线国家培养技术技能人才，助力中国企业‘走出去—服务‘一带一路教育在行动”提出，围绕“一带一路”建设需要，对接所在国家的产业需求，中国职教采取学历教育与职业培训的方式，将优质职业教育和优质产品技术向合作国传播，培养当地熟悉中国技术、产品、标准，致力于促进两国友好合作的技术技能人才[3]。鲁班工坊，是将中国职业教育的教学模式、专业标准、技术装备、教学方案与世界分享的实体化平台，服务“一带一路”和国际产能合作，服务构建人类命运共同体[4]。“鲁班工坊”是我国最具影响力的职业教育国际化发展模式，是响应国家“一带一路”倡议和服务中国企业“走出去”，进一步探索创建职业教育国际合作交流的新窗口。打造“全球职教命运共同体”是针对“鲁班工坊”开发和提出的具有国际影响力的教育新理念[5]。如何做好涉外培训工作，尤其如何开展技能实训，成为一个很大的挑战。

一、创新涉外铁路通信培训课程体系

虽然理论课程尚可使用线上授课的方式解决，但是实训是学生直接操作仪器设备的技能训练，采取线上授课，效果将大打折扣。

如何以技能实训为核心，使学生在远程可以“接触”到设备，从而了解设备的结构、操作与维护，这就得辅助以VR虚拟现实技术和丰富的教学资源库，构建新一代铁路通信课程体系，即基础理论+虚拟仿真。

对于铁路通信系统，通过仿真实训系统，学生可以直观地掌握各种设备在网络中的功能与作用。在项目教学的过程中，学生需要发挥自己的主观能动性，根据项目的需求进行项目的规划，通过合理的分工，才能准确、高效地完成项目。项目实训的开展，能够提高学生的设计能力、综合能力和团队协作能力，对提高学生职业能力的提高有着明显的推动作用。

课程体系紧紧围服务海外中企铁路通信人才培养的根本任务，适应海外中企发展对“属地化”技术技能人才的迫切需求的新形势，根据当地学生特点，基于现代信息技术，以铁路通信专业类急需的实训教学信息化内容为指向，以完整的实训教学项目为基础，建设虚拟仿真实训教学项目共享平台，从而构成个性化、智能化、泛在化的实训教学新模式。

二、铁路通信全网仿真实训平台设计

铁路通信全网综合实训系统包含六个模块：铁路专用通信模块、机车综合无线通信设备（CIR）模块、铁路移动通信模块、数字调度模块、光传输模块、电源模块，各个模块提供从设备安装到调试的全部业务过程。铁路通信全网仿真实训系统满足铁路通信专业的实训教学、课程设计、项目教学等要求。

学生在铁路通信全网仿真实训系统里面搭建无线列车调度、数字调度通信、移动通信、光传输通信等实训，通过软件虚拟仿真铁路通信项目，更好地将学材上学习的知识与实际设备结合，让学生更直观地了解铁路通信方面的知识，激发学生的学习热情，提升学生的实践水平。实训系统提供了丰富的课程资源平台，开发了专业特色的学材作为教学蓝本，以专业的精品课程建设网站作为依托，提供基础的教学材料、课件、三维动画、题库、案例等，让学生可以更好更快地了解知识。系统采用的虚拟现实技术将工作过程进行三维建模，设计了丰富的立體工作场景，提供了交互式虚拟实训操作和沉浸式学习环境。

铁路通信全网综合实训系统结构图

（一）铁路专用通信系统仿真模块

铁路专用通信含有综合视频监控系统、会议电视系统以及铁路应急通信系统。铁路综合视频监控系统是按照铁路实际的需求仿真的一套监控系统，其中包括智能摄像头和监控摄像头，实现全程视频监控;会议电视系统采用了H.323和SIP协议，分别是通信技术协议组织与互联网组织提出的建议。以铁路通信视频会议为交换，它们支持的业务基本相同，也都利用RTP作为媒体传输的协议。

（二）机车综合无线通信设备（CIR）仿真模块

机车综合无线通信设备（CIR）已经成为我国无线列调的主要设备之一，其主要用于450M无线列调系统和GSMR系统中。CIR设备放置在列车操作室中，有GPS天线、450M天线、GPRS天线、GSM天线接口，CIR设备配备Uu接口与移动通信模块相接。

（三）铁路移动通信仿真模块

铁路移动通信系统是一种专用的无线通信系统。系统中移动通信模块主要包括GSMR、MSC、GPS、AAU等设备，同时场景中提供通信铁塔，可以建立完整的铁路移动通信系统。

（四）数字调度仿真模块

数字调度通信系统本质上是一种电话通信系统，主要包含调度主系统和调度分系统。数字调度通信系统提供了一个成熟可靠的数字通信平台，有机地将调度电话、专用电话、站场电话、站间电话、区间电话、公务电话这些通信业务集成在一起，实现有线调度与无线调度通信的统一。