铁路货车事故演练系统开发与评估

杜彪　唐兆　李春林　刘瑞军　宋冬利

摘  要：基于我国铁路运输安全现状，以及已经发生过的一些铁路货车事故，开发一套基于铁路货车事故的演练系统，其主要功能是铁路货车事故场景模拟、安全知识学习和职工培训测试。系统基于Unity3D开发工具开发，结合多个插件和软件进行辅助开发。根据不同的使用需求，系统可应用于不同的场景，如可以作为培训资料的使用，也可以进行事故场景的模拟，引导职工学习事故应急救援方法，也可以作为独立的考试系统，对职工进行考核。利用系统可用性量表（SUS）和李克特5分量法对系统的可用性进行评估，评估结果表明：在新设计的交互方式支撑下，铁路货车事故演练系统具有良好的可用性，各个终端在不同的应用场景具有各自优势和协同配合能力。系统展现在整个铁路系统事故应急演练中推广应用的潜力。

关键词：演练系统;铁路事故;可用性

中图分类号：U29 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）34-0016-04

Abstract： Based on the current situation of railway transportation safety in China and some railway freight car accidents that have occurred， a train accident-based training system is developed. Its main functions are scene simulation of railway freight car accidents， safety knowledge learning and staff training and testing. The system is developed based on Unity3D development tool， and assisted by several plug-ins and software. According to different needs， the system can be used in different scenarios. For example， it can be used as training materials， can also simulate accident scenarios， guide workers to learn emergency rescue methods， and can also be used as an independent examination system to assess employees. The usability of the system is evaluated by System Usability Scale （SUS） and Likert 5-component method. The evaluation results show that the railway freight train accident drilling system has good usability under the support of the new interactive design. Each terminal has its own advantages and cooperation ability in different application scenarios. The system shows the potential of popularization and application in the whole railway system emergency drill.

Keywords： prevention training system; railway accident; usability

引言

安全生产是国家的一项长期基本国策，铁路运输作为国家最重要的运输命脉之一，保障其安全的重要性不言而喻。车辆检修工作作为保障铁路货车运输安全的重要基石，是保障铁路运输安全不可或缺的一环。近年来，铁路部门严格贯彻安全第一方针，制定了完善的安规制度，不断提高标准化，严格铁路作业纪律，加强安全设备检测，不断采用新装备、新技术，大大降低了铁路货车事故率。

但是，铁路货车事故依旧发生，这些事故多发生在货车运输过程或者车间检修过程中，譬如车辆脱轨、抱闸、热切轴等车辆事故。总体来说，安全生产事故多为低概率突发事件。职工对于事故的应急处理、相关知识技能的掌握只能局限在文字上，难以真正的去体验事故发生的严重危害性，掌握应急处理的基本操作。对于相关安全规范和操作注意事项的掌握也由于文件不齐全，资料整理不到位，不能进行系统的学习。在学习完毕后，也不能进行有效的考核职工的学习效果。

基于这种情况，开发一套铁路货车事故分析智能演练系统，其主要由三部分组成，包括知识学习、事故模拟和考试系统。知识学习部分主要完成资料的收集整理，形成系统的学习文档，供职工查看学习;事故模拟部分完成铁路已发生事故的模拟演练和操作教学，既让职工体验到事故的危害性，又学习到处理事故的基本方法和操作步骤;考试系统通过互动测试和理论测试两种方法相结合，考查和记录职工的学习效果，然后评估其学习是否合格。下面将通过对系统架构、系统典型应用场景以及系统的评估来描述系统。

1 系统架构

系统基于Unity3D软件开发，在开发工具层使用了多种软件和插件协助开发，具体使用的开发软件和插件工具如图1所示。

1.1 开发工具层

Unity3D是一套跨平台的游戏引擎，可开发执行多種操作系统（譬如Windows、Mac OS、Android）的应用软件。本系统主要基于Unity3D开发，并结合其他的应用软件辅助开发。譬如三维建模软件Maya，用于为系统中事故模拟模块的应用场景提供逼真的三维模型，如场景中用到的轮对检修车间、轮对、厂房等;对于场景中频繁用到的铁路线路，由于其组成复杂繁多，导致人工建模效率不高，而且铁路线路涉及多个专业领域，建模人员缺乏相关的素养，导致人工模型达不到铁路相关规范的要求，更加降低了建模的通用性和灵活性，因此我们使用一款曲线建模插件Curvey来进行铁路线路的建模。[1]Curvey是一款易用的样条线编辑工具，使用Curvey进行铁路线路建模既满足了建模精度的要求，也减少了模型的面片数，提高了软件的使用性能。