虚拟仿真技术在交通工程专业人才培养中的应用探索

程英鸽　贺园园　刘石　王倩

摘 要：我国是一个人口大国，随着经济水平不断提高，交通行业也得到了迅速发展，交通运输情况从侧面可以反映出一个国家的经济实力，所以交通工程专业的人才培养尤为重要。从前一般都是单纯地靠交警在路口执勤，以现在交通行业的这种发展趋势，交警指挥交通的单一模式的弊端越来越明显，不能很好地满足大家的需求。虚拟仿真技术针对这一弊端发挥了它特有的优势，本文汇总分析了当前交通行业中存在的问题以及探索虚拟仿真技术在交通工程专业人才培养中应用。通过虚拟仿真技术，在人才培养方面可以更好地完成教学目标，更清晰地去阐述原理。

关键词：虚拟仿真 交通工程 人才培养 教学新模式

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

当今世界经济高速发展，虚拟仿真技术应用于各个领域，在交通工程中起着至关重要的作用，虚拟仿真技术也称“模拟决策技术”。这是为了解决一些实际的问题而提出的，首先要进行建模然后进行实验数据采集、汇总、分析得到想要的结果。交通工程承载着一个城市的经济发展的生命，而我国对这一专业人才培养尤为重视，提高交通工程专业人才的专业性，可以解决实际中的许多方面的问题，比如道路规划，线路设计，交通流量判断，交通安全、施工和管理等方面的问题。交通工程专业的本科生需要依托虚拟仿真技术来模拟实验，因为在专业人才培养中不可能所有的教学都进行实地验证，开展的实验类课程进行实地实验有多方面的限制因素，比如成本太高，时间消耗，不安全性，不能一一照应到等，所以在专业人才培养的过程中虚拟仿真技术是不可或缺的一种教学模式，这种方式可以更直观地让学习者了解问题，简单易懂。

1 虚拟仿真技术在培养人才方面的优势

1.1 虚拟仿真技术可以解决许多危险性实验才能验证的问题，可以通过虚拟环境的模拟来达到教学目标，比如模拟隧道的场景，要求在教学中实现其完整性、真实性、连续性，隧道中的灯光，隧道长度，内置广告牌，护栏，实线等所有能看到感受到的场景全部模拟出来，让体验者可以感觉身临其境，建立起模型逼真的场景，有真实的驾驶体验，隧道中的光线问题容易使司机产生目眩，尤其是一进一出的时候，有发生危险的可能性，这就需要模拟出灯光的亮度选取，而且如果隧道过长的话也容易产生视觉疲劳，重复的场景也容易使司机产生炫目，这就需要在在模拟驾驶体验中更好地解决这一实际问题，这就体现出虚拟仿真技术在人才培养方面的可重复性与便捷性，在實地验证中，很难去模拟建造一个隧道然后开车去一遍一遍验证，这消耗大量人力物力。而这一问题就可以在虚拟仿真技术中得到很好地解决。

1.2 实训教学存在许多共性的问题，比如应试教学要比素质教学占得权重更大，学生空有理论知识，缺少实践经验，教师占据主导地位但也无能为力，学生占据主体地位也不能得到很多实战经验，在这种模式的种种弊端下培养出来的大部分学生短期内不能很好地将理论与实践结合并应用于工作当中，不能满足交通工程对人才的需求。而在虚拟仿真技术中就能很好地解决这些问题，在培养人才的过程中更注重实践，并将理论与实践相结合，教师有了这一辅助教学工具，可以更好地起到主导学生的作用，更好地去开展实验，提高学生的思考能力与实践能力，提升学习的主动性。每个学生的理解能力是不一样的，这一技术可以使学生们去反复体验实践，实现多人协同，节省了实践成本，也同样达到了想要的效果。

2 虚拟仿真技术在教学培养人才中的具体应用

2.1 实验结果由实验数据做支撑，虚拟仿真技术是通过有依据，可验证，可记录的方式通过计算机模拟出真是的环境。在教学中可以通过模拟交通来进行路线设计、交通流量分析，设计出更合理的方案。虚拟仿真技术可以与线上多种方式进行交汇，比如利用VISSIM交通仿真软件可以将道路信息和交通流信息真实反映出来，通过建模可对方案的实施结果进行计算，进而选择出更加合理的设计方案。通过虚拟仿真技术的应用可在人才培养过程中多激发学生们的积极性，开拓学生们的视野，使学生不仅局限于交通工程专业所学知识，还要将其与其他该新技术结合，去解决工程中的实际问题，进而达到应用型本科人才培养的目标。

2.2 在交通工程项目实施过程中可能会遇到一些具有破坏性或者危险性（比如碰撞试验）的工艺问题。实际不好解决，这就需要通过虚拟仿真技术将这些工艺问题模拟出来，然后实施解决方案，通过数据选出最佳方案，在项目施工前，先要分析现场环境，地理因素，手机相关资料汇总分析，然后通过虚拟仿真技术建模。比如使用CAD创建三维模型，使用Fuzor制作施工模拟动画，在模拟中收集数据，分析数据，再对项目进行优化改进，确定最终施工方案。合理地将项目分解为多个小的项目，根据所建的3D模型跟进项目，确保在项目进行的过程中进度的确定。而学好虚拟仿真技术，可以将工程报价直观地呈现出来，模拟在施工过程中可能会遇到的问题也保证了工程项目实施的安全性，对于零部件的损耗也可做出分析。通过虚拟仿真技术，提高了人才的专业能力，引导学生不仅局限于书本上的知识，去真正地利用虚拟仿真技术来理解并解决实际问题，开拓思维。

3 虚拟仿真技术在交通工程专业人才培养的实例

3.1 在实践中不断改进，将虚拟仿真技术应用于智能运输，在经过多次实验后学生建设了3D智慧交通运输控制中心，这一项目依靠计算机虚拟仿真技术，将多组数据进行分析，也实现了技术融合。它将仿真模拟技术，电子传感技术，计算机远程控制技术融合在一个完整的项目体系中，从而实现了智慧交通运输。虚拟仿真技术模拟出逼真的场景，比如停车场场景、车辆流量合理分配、运输模拟过程、车辆的实时监控，在运输方面的方案实施、行驶规划等的运输过程中的环境模拟。还有在车辆运输过程中可能存在的安全问题，都在这一场景中被模拟发现，学生通过虚拟仿真技术模拟出逼真的场景，再结合其他相关高新技术可以掌握当下现有模式下的运输流程。

3.2 从应用型本科院校的生源来看，学生的层次多样化，水平差异较大，且每个人的接受能力也不同。总结学生们欠佳的几个方面，针对性的来开展“模拟游戏”类的教学培养。比如应用北京某公司研发出的交通运输沙盘产品进行“模拟游戏”教学，这一产品可供学生进行城市交通规划并切实地模拟出其交通运输场景，进而在沙盘模拟过程中学习城市交通规划与运输管理的相关知识，熟悉工作流程;在模擬的过程中，学生们可以从管理者角度来看清城市交通规划的全过程，也能够从仿真模拟中亲身体验到交通规划的本质，进而培养学生发现问题，思考问题并解决问题能力;并将此当作为游戏，可激发学生的学习兴趣，使学生在学习中保持相对高度的注意力，进而提高教学效果。

4 高新技术的融合发展及课堂未来发展趋势

智慧交通系统也为交通工程专业发展提供了动力，像高新技术对交通工程专业建设的启示、交通工程专业项目建设的推进、当今时代下交通工程专业课程的改革与探索、交通工程专业未来发展的趋势等多个方面。数字经济在不断发展，人工智能也日新月异，与人工智能相结合的交通工程专业方面也作为国家重点发展战略方针。许多高校为此开设新的专业，像大数据在当今社会发展中很流行，通过样本数据采集分析，得到一些想要的信息。人工智能专业也是近几年新兴的一门课程，属于高端科学领域，包括许多模块的知识，可以与交通工程专业相结合，具有非常大的潜力，针对这一背景下，交通工程专业人才的培养的教学目标就显得非常重要，这也为今后交通工程专业人才培养的发展提供了一个新的方向。

在交通工程专业传统课堂上，老师一般是板书讲解多一些，或结合PPT文稿演示。这种课堂对一些比较复杂的理论知识的讲解显得不是很直观，会有一部分学生们也难以接受。学生在这一教学模式下只能是被动接受，不如实践来的通俗易懂。所以在人才培养方面这种教学模式应该向着理论与实践相结合的方向发展，通过模拟仿真技术来模拟一下场景，使课堂的氛围变得活泼起来，学生们也能感受到学习的乐其。将交通工程与虚拟仿真技术相结合，并应用于企业发展中，实现共赢。在虚拟仿真技术与交通工程课程相结合下，通过一些直观的案例，可以提高学生们独立思考并解决问题的能力，以及在工作中的创新能力。

5 结语

虚拟仿真技术已有近90年的历史，在逐步发展中形成了一项可以与其他专业相结合的高新技术。对于交通工程专业人才的培养起着至关重要的作用，让学生将理论与实践相结合，更好地将所学本领服务于社会的发展。

项目名称：VISSIM交通仿真软件在"交通工程导论”课程教学中的应用研究（项目编号：XJY213017）。

参考文献：

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