仿真技术在动车组司机技能等级认定工作中的应用

王晓娟 郭德宏 胡文斌

摘要 文章结合现有的动车组司机技能等级认定工作的现状，从考试设备、考评方式、考试组织形式等方面分析了当前工作模式存在的问题。在此基础上，结合现阶段模拟驾驶仿真技术和自动化评价技术的运用情况，对该技术运用于动车组司机技能等级认定考试工作的可行性进行了分析。通过实际工作的开展和试点论证的结果分析，从成绩准确性、公平公正性等方面论证了仿真技术应用于动车组司机技能等级认定工作中的应用价值。

关键词 仿真技术；动车组司机；技能等级认定；自动化评价

中图分类号 F530.6文献标识码 B文章编号 2096-8949（2024）03-0186-03

0 引言

铁路行业的职业技能等级认定工作是关乎铁路安全运营以及职工综合素质的一项关键工作，如今“中国铁路”已经成为世界范围内的一张名片，各项技术飞跃发展。在此时代背景下，提升铁路行业的职业技能等级认定工作效率、质量，仍然是一项重要且不可回避的工作[1-2]。

动车组司机是牵引动力设备的独立操作者，承担着旅客人身安全以及货物运输安全的双重责任，其业务素质、操作技能极其重要。为了顺应我国铁路快速发展的需要，应组建一支素质优良、技术一流的动车组司机队伍，要切实抓好动车组司机的日常培训以及考核工作。职业技能等级认定工作关系到如何选拔好、培养好高素质的动车组司机，因此其相关的考核、评价、认定工作以及手段显得尤为重要[3-4]。

在仔细研讨当前动车组司机职业技能等级认定工作存在问题的同时，认真思考如何运用新的技术手段、持续改进当前的工作机制、提升等级认定工作效果，是一项重要的课题。

1 动车组司机职业技能等级认定工作存在的问题

想要改进、优化现有的动车组司机等级认定工作成效，提升动车组司机的综合素质，就需要对现行的等级认定工作方式以及既有的评定办法和手段进行认真分析。通过对我国各路局的调研分析，结合兰州局集团公司现行的工作办法，现有动车组司机职业技能等级认定工作存在以下几点共性问题。

1.1 现有考试设备存在局限性

目前动车组司机进行职业技能等级认定工作时，采取较为传统的考核方式，特别是针对实作考试部分，多数机务段仍采取库内现场和线上利用实车进行考核的方式。采用实车、实线进行实作考试，会对人身安全、车辆设备造成潜在的安全隐患，需扣用机车，增加成本。同时实作考试中，故障处理、非正常情况处置是在职动车组司机非常重要的技能考核项目，实车上能够设置的考核项点非常少，大多数情况下考核项点均为示意性，不能全面考察司机的问题分析能力和技能熟练程度。在等级认定工作中，多数的车辆故障以及非正常处置考核只能通过问答或笔答的形式进行。

1.2 现有评价方式较落后

目前动车组司机进行职业技能等级认定工作时，实作考试仍采用考评员主观评定方式，即在考生实际操作过程中，全程通过眼看、耳听来评判司机的操作行为，并对司机的错误操作行为以及不规范的手比、口呼行为进行实时记录。动车组司机的实作技能要求涉及多个作业项目和考核项点，这样传统的评价方式难免存在误判、漏判现象，且不同考评员主观上的评判标准也可能不统一。

1.3 现有考试组织形式成本高

在组织一场采用实车进行动车组司机驾驶实作考试时，人力和物力资源投入都非常大。目前动车组司机职业技能等级认定实作考试由各机务组织抽牌脱产集中进行，较长的考试周期对生产作业造成较大的影响。采用实车进行考试会产生较高的能耗，同时在实线上进行考核也极有可能干扰正常的运营秩序。

2 采用驾驶仿真技术进行等级认定考试的可行性分析

铁路机车车辆模擬驾驶仿真技术自20世纪80年代末起，经过数十年的技术积累和迭代更新，现已达到较为成熟的阶段。目前，全路局已配备百余套不同厂商的模拟驾驶仿真设备，多数设备能够满足日常的培训、教学以及参观演示的需求，仿真设备搭载的自动化评价系统也陆续运用于司机的日常培训中[5]。

从最新的模拟驾驶仿真技术应用场景来看，该技术已经在动车组司机资格性考试中得到了论证和小范围运用，并取得了理想的效果[6]。而目前对于铁路在职司机职业技能等级认定的模拟驾驶考试系统，还没有成熟的应用和实施案例，从现有的评价技术和效果来看，虽然仍有提升的空间，但具备较可观的应用前景。

2.1 模拟驾驶仿真设备实现实作考试的可行性分析

2.1.1 模拟驾驶仿真技术使实作考试范围更全面

既有的模拟驾驶仿真设备利用虚拟仿真技术、图形图像技术、网络技术、数据库技术等，能够逼真地模拟内燃机车、电力机车、高速动车组在各种恶劣自然环境下的一次标准作业、故障、非正常等事件，能够按照考试大纲设置所需考核项点，考试范围能够覆盖实车所不能设置的考核项点，考核内容丰富、全面，能够更好地考查司机的问题分析能力和技术熟练程度。很好地解决了实车、实线进行实作考试时故障设置困难、考核覆盖项点不全面、线路不能灵活设置等问题。

2.1.2 模拟驾驶仿真技术使实作考试效率大幅提升

模拟驾驶仿真设备与真实机车车辆设备相比，具有设备占地面积小、设备工作时间灵活、人员投入少等诸多优点。同时基于线路仿真和车辆电路逻辑仿真的功能特点，能够非常方便地设置考核内容，使考核形式和试题规格更加灵活、多变。

2.1.3 模拟驾驶仿真技术有效保障安全，降低成本

模拟驾驶仿真设备具有“重复使用、安全、可靠、经济”等特点，与真实机车车辆设备相比，考生在一个相对封闭的室内环境中完成整个实作考试过程，有效地保障了人身安全。同时多数仿真设备采用民用供电等级，与传统考核方式相比，大大降低了考试过程中的能源消耗成本。

2.2 自动化评价技术实现实作考试的可行性分析

2.2.1 自動化评价技术更加客观、公平、公正

采用实车进行动车组驾驶实作考试时，大多数情况都是考评员对考生的主观评价，限于考评员自身经验及业务能力，考生的考核成绩可能会受到考评员主观因素影响，导致出现不同的结果。

采用自动化评价技术能够有效降低考试过程中人为主观评价的比例，提升考试过程中评价的自动化程度，将主观评价转化为客观评价，从而降低不同考评员之间、同一考评员不同考试批次评判尺度的差异性，保障考生的考评结果更加客观、公平、公正。

2.2.2 自动化评价技术更易统一考核与评价标准

自动化评价技术的评判依据来源于司机实时对设备的操作时机、操作规范、操作流程等是否满足要求，现有的模拟驾驶设备对硬件设备的采样周期和自动化评价计算周期均可以控制在20 ms以内，既满足实时仿真和实时评价的技术要求，又能保证计算机执行判断时容错率非常高。因此，对于每一位考生而言，所有客观评价的考核项点所执行的评价依据、评价时机、评价逻辑、扣分标准均是统一的。

2.2.3 自动化评价相关技术可持续迭代优化

司机驾驶过程中涉及基本设备操作、呼唤应答、手眼协同、车辆故障处理、非正常行车处置等多种能力。现阶段通过模拟驾驶仿真设备已经能够较好地模拟司机在驾驶过程中的各种场景，并通过采样系统将司机对设备的操作进行记录，因此基于设备采样的自动化评价现阶段已经较为成熟。

随着语音识别、动作识别、手势识别、眼动追踪等技术的不断改进和应用，司机在作业过程中涉及的呼唤应答、手臂动作等作业项点的客观评价已部分能够准确识别并进行评价。因此，持续在模拟驾驶仿真设备上进行自动化评价技术及相关技术的研究，不断将新技术应用于司机实作考试与评价，是一项持续性的工作。

3 驾驶仿真技术在等级认定考试中的实践

从上述可行性分析结果来看，采用模拟驾驶仿真设备替代实车进行技能等级认定实作考试具备较为可观的应用前景，同时能够有效地解决现有动车组司机职业技能等级认定工作存在的问题。

为了充分论证相关技术以及方法的可行性和预期效益，中国铁路兰州局集团公司劳卫部鉴定指导站通过科研项目的形式进行了相应的研究、实践以及试点论证。

在该项目的内容研究阶段，劳卫部组织专家以及设备厂商完成了“动车组司机职业技能等级认定模拟驾驶实作考试考核标准”的定义以及编制工作。通过参照现行考核与管理办法，结合现场工作经验，对司机考核项点以及评价方式（主、客观）进行定性分析。再通过定量确定扣分标准和分数统计规则，完成了实作考试标准的编制。通过对标准中选取的考核项点、典型故障、非正常场景的分析，总结提炼出通用的实作考试评判模型，并完成了该系统的开发和完善。

在项目的系统设计与验证阶段，劳卫部邀请设备厂商对兰州西机务段用于日常培训的CR400BF方舱动车组模拟驾驶设备进行技术升级，将评价系统部署于既有的模驾设备上。通过若干名考评员在该设备上进行课程规格、评价系统功能、评价准确性进行初步验证后，形成可用于实作考试的考试系统。

在项目的实验论证阶段，充分参照前期编制的考核标准，编制形成相应的试题库。在做到试题考查全面、规格统一、标准统一的同时，力求做到试题丰富性与多样性，这样可以充分保障考试工作对于所有考生的公平、公正性。在完成以上准备工作后，劳卫部通过“实践+统计分析”的方法，将实作考试试题与考试系统相结合，组织一定数量的考评员与考生来论证模拟驾驶实作考试系统的可行性，以及该方式对实现动车组司机职业技能等级认定所具有的可推广价值。

4 驾驶仿真技术应用于等级认定考试的效益

以兰州铁路局集团公司兰州西机务段CR400BF型动车组模拟驾驶设备为依托，建立初步适用于兰州局集团公司动车组司机职业技能等级认定工作在模拟驾驶仿真设备上的相关实作考试标准，以及基于既有模拟驾驶设备改造升级的考试系统和评价系统，经过系统测试和实作考试试点论证，为其他机型或其他工种采用模拟仿真设备或技术进行职业技能等级认定的工作提供技术支撑，从实验数据与结果分析，具备以下优点或应用前景。

（1）模拟驾驶仿真设备的各项仿真技术得到了充分的论证。通过研究项目中的实验论证以及动车组司机等级认定工作的开展，对模拟驾驶仿真设备的稳定性、设备差异性、视景的真实性、设备功能的完善性、与调度员机械师联控技术的可用性等进行全面论证验证，其结果达到设计要求，能够满足日后在模拟驾驶设备上进行动车组司机技能等级认定的实作考试工作需要。

（2）采用模拟驾驶仿真技术进行实作考试的考核标准得到了充分证实。依据新《铁路技术管理规程》和《动车组操作规程》，结合兰州局集团公司职业技能等级认定工作的实际情况，制定了合理的动车组司机职业技能等级认定实作考试的考核标准。规则与标准对应、实用性强，标准合理、规则准确。考评标准、考评标准解释、考评规则、考试技术文件规范符合要求。项点范围较全面、难度适中、考核关键点较全、分值分配原则依照行车、设备操作安全重要性进行分配，符合对现役司机的要求。

（3）模拟驾驶实作考试成绩能够反映考生的实际技能水平。经过试点论证，考评员对各位考生考试成绩、技能掌握情况、整体通过率等数据的客观分析，采用模拟驾驶设备及相关自动化评价技术进行职业技能等级认定实作考试能够反映考生的真实技能掌握水平。通过考评员对结果的评估，自动化评价技术对于客观评价项点的扣分逻辑、扣分时机准确，扣分结果和扣分次数符合实际情况，评价结果可靠，极少存在误判、漏判的情况。

（4）采用模拟驾驶仿真技术与自动评价技术进行考试体现了公平公正性，并且能够进一步降低主观评价的比例。由于模拟驾驶仿真技术和自动化评价技术的运用，考试整个过程以设备客观评价为主、考评员主观评价为辅，所有考核项点中，客观评价的项点比例在80%以上，且所有故障、非正常行车处置的步骤全部由计算机实现自动评分。整个考评过程中，客观评价扣分和主观评价扣分的过程是分离的，考评员无法对计算机扣除的分数进行修改、删减；同时，评价过程与分数汇总核算的过程也是分离的，一旦考生结束考试则认为提交试卷，由计算机程序集中统一核算成绩。该技术充分且有效地排除了制约考试公平性的人为因素，保障了技能等级认定工作的公平公正性。

（5）采用模拟驾驶仿真技术与自动评价技术进行考试有助于反向激励考生注重日常训练，加强职业技能素质提升的意识。将模拟驾驶仿真技术与自动评价技术运用于职业技能等级认定实作考试中，可帮助司机养成正确的驾驶习惯，迅速掌握驾驶技能，及时纠正错误的驾驶操作和不良习惯。同时对于新职司机，该技术手段运用于培训也可帮助新入职人员掌握设备故障、灾害天气和非正常行车处置等现行考试所不能实现的考核，全面加强资格许可管理。

5 结论

综上所述，采用驾驶仿真技术进行动车组司机职业技能等级认定工作是可行且有效的。相比传统的实车考试方式，驾驶仿真设备具有更全面的考核范围、提升的考试效率以及更低的成本投入等优势。同时，自动化评价技术的应用使考试更加客观、公平、公正，并且易于统一考核与评价标准。通过兰州铁路局集团公司的试点实践，驾驶仿真技术在动车组司机职业技能等级认定中取得了显著的效益，具备可推广的价值。因此，将驾驶仿真技术应用于等级认定考试能够有效解决现有等级认定工作存在的问题，提升动车组司机的综合素质，进一步推动铁路行业的发展。

参考文献

[1]张加军. 铁路行业职业技能鉴定质量管理体系的建设与实践探索[J]. 知识经济， 2015（13）： 46.

[2]施谕. 优化铁路职业技能等级认定工作的思考和对策[J]. 现代企业， 2022（2）： 153-154.

[3]罗立涛. 全车型动车组司机的培养和运用组织研究[D]. 北京：中国铁道科学研究院， 2023.

[4]陈锡龙. 高速铁路动车组司机人才开发研究[D]. 成都：西南交通大学， 2012.

[5]白晋生. 智能化机考系统在铁路机车司机培训中的应用[J]. 山西建筑， 2014（30）： 255-256.

[6]祝曦， 杨宝昆， 秦壮壮， 等. 实训系统在铁路驾驶资格考试改革中的应用[J]. 中国安全科学学报， 2019（S2）： 111-117.