趙愷倫 上海鐵路局上海站

鐵路運(yùn)輸作業(yè)培訓(xùn)引入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的思考

趙愷倫 上海鐵路局上海站

介紹虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念及技術(shù)特點(diǎn)，并從優(yōu)化培訓(xùn)方法、靈活度高、系統(tǒng)模擬、彌補(bǔ)教學(xué)條件的不足、改善從業(yè)人員的認(rèn)知和意識(shí)等方面分析了此項(xiàng)技術(shù)在鐵路運(yùn)輸作業(yè)人員培訓(xùn)中的優(yōu)勢(shì)。

虛擬現(xiàn)實(shí)；作業(yè)人員培訓(xùn)

隨著時(shí)代的發(fā)展，鐵路技術(shù)設(shè)備不斷更新，鐵路從業(yè)人員的安全素質(zhì)對(duì)鐵路運(yùn)行的安全起著至關(guān)重要的作用。怎樣提高從業(yè)人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)是我們一直探討的問(wèn)題，而借助虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，以下簡(jiǎn)稱VR）的技術(shù)能有效地對(duì)鐵路作業(yè)人員進(jìn)行模擬培訓(xùn)。

1 認(rèn)識(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念

虛擬現(xiàn)實(shí)（V R）是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的技術(shù)研究領(lǐng)域，它涉及的技術(shù)包括計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、多媒體技術(shù)、人工智能、人機(jī)接口技術(shù)、傳感器技術(shù)以及高度并行的實(shí)時(shí)計(jì)算機(jī)技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)又稱為“靈境”技術(shù)，簡(jiǎn)單來(lái)講就是將軟件與采集設(shè)備、顯示設(shè)備、控制設(shè)備等硬件設(shè)備相結(jié)合，模擬出一個(gè)與現(xiàn)實(shí)環(huán)境酷似的三維虛擬空間，用戶的感官體驗(yàn)及行動(dòng)行為以數(shù)據(jù)形式傳送到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，在軟件繪制的虛擬世界中實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，參與者能夠獲得控制和操作整個(gè)事件的自由度。通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)真實(shí)世界的全面模擬，創(chuàng)造出與之高度相仿的數(shù)字環(huán)境，從而解決了人與計(jì)算機(jī)的自然交互。

1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有三個(gè)顯著特點(diǎn)：沉浸性、交互性和構(gòu)想性。沉浸性是指人在虛擬世界中聽(tīng)到的、看到的與現(xiàn)實(shí)中的感受差距微乎其微，在這種極具逼真的環(huán)境中，人們就好像完全融入其中一樣；交互性是利用數(shù)據(jù)頭盔、傳感控制器等一系列的配戴設(shè)備，通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集、分析，將人的具體位置、肢體動(dòng)作等通過(guò)硬件設(shè)備呈現(xiàn)出來(lái)。在這過(guò)程中，用戶可以對(duì)虛擬環(huán)境中的任何對(duì)象進(jìn)行觀察或操作，從而達(dá)到一種近乎自然的交互方式。構(gòu)想性是指通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬，人們可以做一些在現(xiàn)實(shí)生活中不便進(jìn)行的操作，不僅解決了資金、人員等方面的困難，還可以在模擬環(huán)境中啟迪新的創(chuàng)意，并利用模擬來(lái)驗(yàn)證，可以說(shuō)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅是理想的創(chuàng)意實(shí)踐平臺(tái)，也是新創(chuàng)意、新構(gòu)想的重要來(lái)源。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在鐵路運(yùn)輸作業(yè)人員培訓(xùn)中的優(yōu)勢(shì)

隨著高速化鐵路建設(shè)進(jìn)程的加快，老舊技術(shù)和運(yùn)輸設(shè)備不斷被替換，一些新設(shè)備科技含量高，操作較為智能化，為確保鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)安全，過(guò)硬的業(yè)務(wù)能力是必須具備的，這就要求員工具有比以往更高的學(xué)習(xí)接受能力。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用在員工的培訓(xùn)中，可以改進(jìn)職工的培訓(xùn)和考核模式，讓受培訓(xùn)者在身臨其境的環(huán)境中去學(xué)習(xí)業(yè)務(wù)、體驗(yàn)作業(yè)流程及智能化操作。這種新型的虛擬培訓(xùn)模式一方面可以讓員工產(chǎn)生更大的學(xué)習(xí)興趣，培訓(xùn)效率也會(huì)大大提高，另一方面也解決了缺乏場(chǎng)地和資源的尷尬，并消除了現(xiàn)場(chǎng)潛在的危險(xiǎn)隱患。

2.1 加強(qiáng)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，優(yōu)化培訓(xùn)方法

虛擬現(xiàn)實(shí)是一種具有沉浸性、臨場(chǎng)感觀超強(qiáng)的高級(jí)人機(jī)界面，培訓(xùn)者能夠通過(guò)多種感官渠道與它進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，讓培訓(xùn)者有種不用現(xiàn)實(shí)參與卻勝過(guò)現(xiàn)實(shí)參與的感受，虛擬場(chǎng)景能讓培訓(xùn)者在濃厚的興趣中全身心投入其中，大大提高了學(xué)習(xí)效率，沒(méi)有了現(xiàn)實(shí)的壓迫感，更有利于思維的活躍，讓培訓(xùn)者的大腦在不斷的摸索中學(xué)習(xí)新的知識(shí)，萌生新的想法。在基于自然環(huán)境下的虛擬現(xiàn)實(shí)中的交互作用和個(gè)別化學(xué)習(xí)方式中提高了學(xué)習(xí)情趣，受訓(xùn)者不僅僅是一個(gè)觀察者，還是一個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)境中的積極參與者。這種新的培訓(xùn)方式，不僅節(jié)省資源成本，而且更容易被接受。

2.2 交互性強(qiáng)，靈活度高

虛擬現(xiàn)實(shí)的交互性為培訓(xùn)者提供了可以直接交互的視聽(tīng)空間，并將受培訓(xùn)者置于主動(dòng)學(xué)習(xí)的中心地位，有利于受培訓(xùn)者知識(shí)的建構(gòu)。物理世界的高度模擬，可以讓學(xué)員在虛擬中快速參與到不同的工作環(huán)境，更加便捷的學(xué)習(xí)相關(guān)操作及業(yè)務(wù)知識(shí)。通過(guò)輔助設(shè)備，學(xué)員快速定位虛擬環(huán)境中的自己，在虛擬的控制室、站臺(tái)、線路等任意作業(yè)環(huán)境進(jìn)行操作訓(xùn)練，多感官的信息錄入，最大程度的模擬了現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，按照操作規(guī)程進(jìn)行操作，可以自由地實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。360度全景視野真實(shí)地還原了工作場(chǎng)景，使受訓(xùn)者身臨其境，這種互動(dòng)性的學(xué)習(xí)效果是理論學(xué)習(xí)及教學(xué)講座所無(wú)法比擬的。

2.3 借助VR技術(shù)，對(duì)實(shí)際遇到的復(fù)雜情況可以進(jìn)行系統(tǒng)模擬

利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以根據(jù)需要模擬出不同的環(huán)境，并對(duì)一些具有高危險(xiǎn)性、高復(fù)雜性的環(huán)境進(jìn)行重復(fù)多角度模仿訓(xùn)練，根據(jù)受培訓(xùn)者全身心投入在虛擬情境下突發(fā)狀況的應(yīng)對(duì)措施來(lái)判定其業(yè)務(wù)掌握情況及現(xiàn)場(chǎng)反應(yīng)能力，從而能夠更有針對(duì)性地安排理論及實(shí)踐計(jì)劃，使受培訓(xùn)者在現(xiàn)實(shí)作業(yè)中面對(duì)各類突發(fā)情況下，都具有潛在的模擬經(jīng)驗(yàn)來(lái)解決，并且還能夠嘗試不同的培訓(xùn)方案，對(duì)業(yè)務(wù)知識(shí)的拓展，安全操作能力的提升都能起到明顯的促進(jìn)作用。

2.4 彌補(bǔ)教學(xué)條件的不足，避免危險(xiǎn)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用，能夠避免現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)中面臨的種種困難，比如場(chǎng)地、設(shè)備、人員的缺乏、現(xiàn)場(chǎng)危險(xiǎn)隱患等問(wèn)題，虛擬現(xiàn)實(shí)可以隨時(shí)隨地提供學(xué)習(xí)所需的模擬環(huán)境，大大節(jié)省了時(shí)間和經(jīng)濟(jì)成本。培訓(xùn)者及其培訓(xùn)組不必去配置與現(xiàn)實(shí)工作環(huán)境中一致或情況相似的物理場(chǎng)所，而是通過(guò)計(jì)算機(jī)、虛擬現(xiàn)實(shí)配戴控制設(shè)備就可以進(jìn)入到對(duì)真實(shí)世界進(jìn)行“復(fù)制”的虛擬環(huán)境中；受培訓(xùn)人員可以按需出現(xiàn)在運(yùn)輸作業(yè)流水線、車輛線路或突發(fā)的各種緊急情況中，在一定時(shí)間內(nèi)自由地完成培訓(xùn)環(huán)節(jié)，人身安全卻不會(huì)受到威脅。

2.5 改善從業(yè)人員的認(rèn)知和意識(shí)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到從業(yè)人員的培訓(xùn)，其實(shí)就是將虛擬世界中所掌握的業(yè)務(wù)知識(shí)運(yùn)用到真實(shí)工作中的過(guò)程。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，不僅可以提供經(jīng)濟(jì)高效，安全，易用的學(xué)習(xí)環(huán)境，它還被發(fā)現(xiàn)能對(duì)有效學(xué)習(xí)中的許多認(rèn)知因素產(chǎn)生積極的影響，諸如解決問(wèn)題的意識(shí)，空間想象能力及對(duì)危險(xiǎn)的感知等等。研究發(fā)現(xiàn)，緊急情況發(fā)生時(shí)，一個(gè)在虛擬環(huán)境中接受過(guò)培訓(xùn)的從業(yè)人員，能夠更好地駕馭事件發(fā)展進(jìn)程。他們比那些沒(méi)有經(jīng)過(guò)虛擬環(huán)境培訓(xùn)的人員，在緊急情況下的反應(yīng)更加快速而準(zhǔn)確。這是虛擬現(xiàn)實(shí)培訓(xùn)對(duì)從業(yè)人員的認(rèn)知方面的空間意識(shí)所帶來(lái)的影響。在許多不同的領(lǐng)域進(jìn)行的各種研究表明，虛擬現(xiàn)實(shí)是開(kāi)展有效培訓(xùn)的理想環(huán)境?，F(xiàn)實(shí)世界中的各種問(wèn)題可以呈現(xiàn)在虛擬環(huán)境中，促進(jìn)學(xué)員形成相關(guān)的處理事件的經(jīng)驗(yàn)，如在某些工作場(chǎng)所活動(dòng)或緊急情況下，如何有效地應(yīng)對(duì)各種突發(fā)事件。

3 結(jié)束語(yǔ)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引起了傳統(tǒng)培訓(xùn)方式的變革，是科技發(fā)展帶來(lái)的新的驅(qū)動(dòng)力，影響著鐵路行業(yè)的未來(lái)。人機(jī)交互變得簡(jiǎn)易有效，復(fù)雜多變的教學(xué)環(huán)境都可以通過(guò)配戴設(shè)備和計(jì)算機(jī)及軟件相應(yīng)實(shí)現(xiàn)，無(wú)疑讓鐵路運(yùn)輸各個(gè)工種、各種場(chǎng)地都可以采用該技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬培訓(xùn)。新的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下，科學(xué)發(fā)展觀引領(lǐng)未來(lái)，鐵路部門也應(yīng)跟進(jìn)科技的發(fā)展步伐，不斷調(diào)整策略。只有實(shí)現(xiàn)了人才創(chuàng)新、培訓(xùn)學(xué)習(xí)方式的創(chuàng)新，才能讓鐵路事業(yè)持久健康的發(fā)展。

責(zé)任編輯：萬(wàn)寶安

來(lái)稿日期：2016-09-21