張軍虎

(中國鐵路設計集團有限公司 天津 300142)

1 技術背景

依據原《鐵路運輸安全保護條例》，從2005年秋季開始，鐵路機車車輛駕駛人員資格考試由原鐵道部統一組織，考試合格后經原鐵道部審批才能取得駕駛證。理論考試采用統一管理的方式進行，已經能夠達到標準化的要求，下文主要對實際操作(以下簡稱“實作”)考試的標準化進行分析。對于動車組實作考試而言，其考核方式一般采用真實車輛進行，甚至部分考試科目在實際運營線路上進行。由考核學員實際操作，考核教員在一旁觀察記錄并進行評分，同時當學員操作不當影響正常行車時由考核教員進行處理并恢復正常行車[1]。目前實作考核方式存在以下的問題：

(1)不能完全考核所有科目。對于影響正常行車的動車組故障、線路故障、惡劣自然環(huán)境的影響等等意外情況，在實作考核的過程均不能進行，因此無法考核學員對于這些嚴重意外事件的處理能力。而面對緊急意外情況的正確處置能力卻是動車組駕駛員最重要的職業(yè)素質，因此這是目前動車組駕駛員實作考試面臨的最大問題[2]。

(2)部分考核科目無法達到考核標準。由于采用實車進行考試，動車組假設的故障均為示意性，不能夠還原現場真實表現，而且能夠設置的項點比較有限，不能全面考察動車組司機的問題分析能力和技能熟練程度。

(3)實作考核存在風險。對于駕駛形式而言，由未取得駕駛資格的人員以擔當高鐵列車牽引任務的方式進行實作考試，存在極大的安全風險，極有可能干擾正常運營秩序。

2 技術方案

2.1 考試裝備標準化

2.1.1模擬駕駛考試系統

(1)為保證與實車考試效果的一致性，模擬駕駛系統是非常不錯的選擇。模擬駕駛臺能夠提供逼真的視覺、聽覺、動感、觸感等全方位感觀模擬。一般配備寬視角高分辨率計算機實時成像視景仿真系統、5.1聲道環(huán)繞立體聲仿真系統、六自由度電動動感仿真系統及1∶1仿真駕駛艙等設備，能夠從視覺、聽覺、操縱真實感等方面逼真地再現列車在不同情況下的運行環(huán)境，真實模擬列車在各種工況下的設備狀態(tài)、操縱特性、牽引/制動特性以及其他特性。

(2)為保證考試公正性和實作題庫的一致性，除了模擬駕駛系統本身必須達到一定標準外，所有與外界交互的數據必須采用標準化通用數據接口。例如：基礎數據接口、科目數據接口、記錄數據接口等，以保證相同的試題能夠在不同設備上運行，并保證所有的記錄數據能夠以統一的方式打開。同時考試場景采用具有代表性的100 km長度通用線路視景。線路典型要素應包括平原、山區(qū)、亞熱帶、熱帶、高寒地帶等典型地形地貌，鐵路設施包括隧道、橋梁、車站、無砟軌道、有砟軌道、標識標牌等相關典型設施。

(3)設置考評員系統。提供參數設置界面，使考評員可以在考試過程中根據需要方便地進行時間、地點、操縱條件、列車狀態(tài)、信號狀態(tài)、運行環(huán)境、突發(fā)事件等設置；提供主觀評價接口，對手比眼認、呼和應答等難以客觀評價的項點進行評判。

(4)配備評價系統，對考核項點盡量采用客觀評價。提供數據記錄及回放系統，對所有考試過程數據包括視頻記錄妥善保存，并能方便地調閱分析。

(5)提供與駕駛適應性測評系統的接口。提供駕駛人員操作過程記錄及特征點環(huán)境參數；提供友好的駕駛適應性動態(tài)測試環(huán)境，保障相關測試設備不受干擾。

(6)提供與實作考試考務系統接口。提供人員信息接口，接收考生身份信息并與考試記錄關聯；提供訓練結果數據給成績管理接口以便統計分析，提供駕駛艙實時視頻監(jiān)控數據給網上巡查系統。

綜上，模擬駕駛考試系統的標準化主要從基本功能的界定和預留接口的標準定義上，模擬駕駛考試系統的標準化結構框圖如圖1所示。

圖1 模擬駕駛考試系統的標準化結構框圖

2.1.2實作考試考務系統

(1)考生身份驗證系統

配備相應軟件和配套設備，將讀取的照片、姓名、身份證號等信息存儲到系統中，通過與正在建設的理論考試信息系統接口通訊，進行“人證同一性”信息認定，鑒別被認證人員的身份真實性。

(2)網絡視頻指揮系統

網絡視頻指揮系統是利用監(jiān)控技術、通訊技術、音視頻技術與考試管理綜合業(yè)務相結合的應用系統。通過圖像和聲音采集設備，利用廣域網傳播音視頻信號，實現異地人員的視頻會議、網上巡查、應急處置、考務指揮等功能，同時系統應具備音視頻資料存儲功能，為以后查閱考試現場資料提供依據。

2.2 考試科目標準化

根據《國家職業(yè)標準》和《鐵路職業(yè)技能培訓規(guī)范》的相關標準和要求，鐵路動車組駕駛員上崗前須通過鐵路總公司動車組司機選拔機構資格審查、職業(yè)復試。參加鐵路總公司指定的考試培訓機構組織的培訓，考試考核合格。理論培訓合格人員須進行動車組性能、檢查試驗、行車安全裝備操作等靜態(tài)實作技能培訓。

2.2.1動車組駕駛適應性測試

動車組駕駛適應性測試分為靜態(tài)測試和動態(tài)測試兩大部分。靜態(tài)測試如下：

(1)個性特征測試。個性特征測試采用的是目前廣泛被應用于人員選拔和評定的卡特爾人格測試問卷。其采用系統觀察法、科學實驗法以及因素分析統計法，確定了十六種人格特質。

(2)注意力分配與轉移測試。良好的注意力應當具有高度的穩(wěn)定性、集中性、廣闊性和分配性。

(3)復雜反應測試。該測試是測定人對按一定時間間隔連續(xù)顯示的多種隨機視覺刺激信號和聽覺刺激信號，從中選擇出已決定的信號，并做出正確反應的能力，通過測試這種反應能力來考察人的視覺、聽覺、識別、判斷和選擇等特性。

(4)學習能力測試。在學習能力測試中，被試者將看到多個特殊符號，需要將后面隨機出現的符號所對應的數字填入到所對應的方格內，盡可能做到又快又對。

(5)瞬間記憶力測試。被試者將在屏幕中的紅色方格中看到依次出現的若干個數字，同時也會有語音讀出這些數字，每個數字大約停留1 s。需要不借助其他手段，完全憑借記憶力記住這些數字。

(6)速度預測測試。速度預測指受試者對物體運動速度感知判斷的準確性，即對速度快慢的估計能力。估計偏高或偏低均影響判斷的準確性。該項測試中，需要被測試者判斷列車運行速度。

(7)作業(yè)穩(wěn)定性測試。主要是對受試者的作業(yè)正確性、完成量以及作業(yè)過程的穩(wěn)定性等情況進行檢查。

(8)深度知覺測試。深度知覺測試是通過被測試者對移動物體與參照物距離的判斷，來反應被測試者對速度、距離感的判斷，以檢測其是否可以正確判斷深度距離的差異。

(9)視野范圍能力測試。主要測試受試者對觀察區(qū)域的視感知范圍。例如：屏幕上隨機位置上會突然出現若干只飛鳥，出現的飛鳥停留1 s后會自動消失。需要被測試者在飛鳥出現的時候，迅速判斷出現飛鳥的個數。

動態(tài)駕駛適應性檢測主要在模擬機上進行測評，在模擬駕駛過程中進行注意力分配、復雜反應、速度預測、作業(yè)穩(wěn)定性、深度知覺和視野范圍測試，獲取機車車輛駕駛人員在模擬駕駛過程中，尤其是行車過程和應急狀態(tài)下的各項指標數據，通過大樣本統計分析，建立科學規(guī)劃的動車組駕駛人員動態(tài)駕駛適應性評價標準，用于評判動車組駕駛人員在駕駛過程中的事故處理和應急反應水平。駕駛適應性測試結構框圖如圖2所示。

圖2 駕駛適應性測試結構框圖

2.2.2動車組駕駛理論考試

動車組駕駛理論考試科目完全依照現有模式進行，此處暫不作討論。

2.2.3動車組駕駛實作考試

通過對動車組駕駛實作考試項目的標準化，確保每一個通過考試的學員都能完全達到安全高效駕駛動車組的要求。該部分內容絕大部分可在模擬駕駛臺上完成[3]。

(1)動車組檢查、故障查找及判斷。

針對動車組檢查和故障定位的技能要求為：熟練掌握從庫內接車開始到動車組準備出庫的全面檢查程序，快速準確定位動車組各類故障?？己朔绞綖閷W員按照標準的程序實施，根據現象定位故障。

(2)各種情況下的列車操縱。

針對動車組列車操縱的技能要求為：確保司機熟練掌握動車組牽引、制動、供風、計算機控制、通信、列控等系統原理及相關操作方法。熟練掌握動車組安全、正點運行和平穩(wěn)操縱的技能，能在各種控車模式和不同自然條件下安全操縱動車組。列車操縱的考試項目大體可分為以下幾類：①動車組的啟動操縱；②途中運行操縱；③站內停車操縱；④動車組重聯運行操縱；⑤各種故障情況下的操縱處理。

2.3 考核依據標準化

目前的實作考試考核方法是學員操作，考核教員評價打分的方式進行，考核依據以教員的主觀意見為準，這是造成各路局考核標準不統一的最主要原因?？己艘罁臉藴驶ㄔO實際是利用聲音監(jiān)測技術、動作捕捉技術和結果檢測共同形成學員的客觀操作過程，并以該客觀操作過程比照固定的標準完成對學員操作的考核。

(1)理論考試考核依據標準化。理論考試以統一的試卷方式進行，因此其考核依據很容易做到標準一致。

(2)駕駛適應性測試考核依據標準化。根據前面的描述，研究并形成針對動車組駕駛員的各種駕駛適應性指標，如反應的時間、記憶的準確度、學習能力的大小、心理穩(wěn)定度大小等等。

(3)駕駛操縱考核依據標準化。駕駛操縱主要表現在肢體動作、眼睛注視的位置和互換用語。針對這些操縱動作均有相應的規(guī)章制度和考核標準，因此該部分標準化應著手于客觀采集并記錄學員的操作動作，包括聲音監(jiān)測、手腳動作捕捉、眼睛注視監(jiān)測等。

3 關鍵技術點

3.1 可穿戴式監(jiān)測設備

針對捕捉動車組駕駛員的操作過程，開發(fā)可穿戴式監(jiān)測設備(見圖3)，包括動作捕捉系統、動態(tài)心率檢測儀、無線數據傳輸設備、外接設備接口軟件、攝像頭、數據分析管理系統等內容。設定可穿戴設備監(jiān)測的駕駛適應性指標，開發(fā)接口軟件，實現可穿戴設備的數據采集功能，并進行實驗研究，積累數據，通過動作捕捉和動態(tài)監(jiān)測，獲取機車車輛駕駛人員在模擬駕駛過程中，尤其是事故處理過程和應急狀態(tài)下的各項指標數據，形成分析報告。

圖3 可穿戴式監(jiān)測設備

3.2 建立可穿戴式監(jiān)測測試標準

建立可穿戴式監(jiān)測測試模式和標準， 在動車組駕駛人員手部設置跟蹤器， 通過系統捕捉跟蹤器位置， 再經過計算機處理后得到三維空間坐標的數據， 來實現動車組駕駛人員的動作追蹤； 利用動態(tài)

心率檢測儀， 記錄動車組駕駛人員模擬駕駛過程中的心率變化情況； 利用可穿戴監(jiān)測設備， 追蹤動車組駕駛人員的操作動作， 并監(jiān)測動車組駕駛人員的心率、 反應時間等駕駛適應性數據。 通過數據傳輸設備， 將采集到的動車組駕駛人員模擬駕駛過程中的駕駛適應性數據傳輸至數據中心，從而建立標準化的駕駛適應性可穿戴式監(jiān)測測試模式和標準(見圖4)。

圖4 動態(tài)駕駛測試模式

3.3 動車組模擬駕駛考試設備

在目前技術比較成熟的動車組培訓用模擬駕駛設備的基礎上， 開發(fā)出滿足考試功能需求的模擬駕駛設備。 根據首次資格考試、轉型/增駕考試、 日常技能鑒定等考核范圍和要求， 以及不同的動車組類型， 確定各類設備應具備的功能。 模擬駕駛考試設備至少應包括操縱環(huán)境、 視景系統、 聲音系統、 評價系統， 建立統一的模擬駕駛考試設備技術標準， 以保證模擬駕駛設備的一致性， 確?？己私Y果的公正性。

4 結束語

以上針對動車組模擬駕駛考試標準化建設進行了研究性討論，主要對考試的裝備、考試的科目和考核依據標準3個方面進行闡述，目標是形成動車組模擬駕駛考試標準化建設的可行性方案。通過文中的闡述，動車組模擬駕駛考試裝備目前并不存在嚴重的困難，培訓用動車組駕駛模擬器產品已經非常成熟且在全國各地鐵路局均有使用，全國聯網的動車組實作考試系統也并沒有技術上的短板?？荚嚳颇康臉藴驶且豁椊y計、整理和總結性的工作，需要在既有標準的基礎上結合新加入的測試科目進行大量數據的分析研究，最終形成統一固化的客觀標準。動車組駕駛考試評價標準的研究目前處于初級階段，基于現有研究成果的不足， 文中進行了初步的探索性研究。針對駕駛員可穿戴設備可行性、駕駛員動作采集設備標準、駕駛員動作考核標準均需進一步深入研究。