交通类国家虚拟仿真实验教学中心建设与思考.ppt

单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,*,,*,,,交通类国家级虚拟仿真实验教学中心,,建设与思考,戴胜华,,2016.6.7,北京交通大学,目 录,第一部分,,交通类虚拟仿真中心申报情况,,第二,部分 交通类虚拟仿真中心,基本,特点,,第三,部分 交通类虚拟仿真中心,存在,问题,,第四,部分 交通类虚拟仿真中心,发展,建议,,第五,部分 虚拟仿真中心建设与思考,,附：北京交通大学实验中心简介,第一部分,,,交通类虚拟仿真中心申报情况,序号,申请类型,2013,年,,院校,数,2014,年,,院校,数,2015,年,,院校,数,1,轨道及公路交通类,4,所,6,所,4,所,2,海上交通类,3,所,3,所,4,所,3,空中交通类,2,所,3,所,0,所,共计,,9,所,12,所,8,所,交通类虚拟仿真中心批准建设情况,轨道及公路交通类虚拟仿真中心申报情况,轨道及公路交通类虚拟仿真实验中心明细,序号,实验中心全称,依托高校,1,交通运输国家级虚拟仿真实验教学中心,北京交通大学,2,交通运输虚拟仿真实验教学中心,西南交通大学,3,轨道车辆虚拟仿真实验教学中心,大连交通大学,4,轨道交通通信与控制虚拟仿真实验教学中心,北京交通大学,5,轨道交通信息与控制虚拟仿真实验教学中心,江苏师范大学,6,轨道交通电气化与自动化虚拟仿真实验教学中心,西南交通大学,7,轨道交通信息与控制虚拟仿真实验教学中心,兰州交通大学,8,道路交通运输工程虚拟仿真实验教学中心,长安大学,9,车辆工程与交通虚拟仿真实验教学中心,山东理工大学,10,公路交通虚拟仿真实验教学中心,长沙理工大学,11,交通信息与控制虚拟仿真实验教学中心,长安大学,12,道路交通工程虚拟仿真实验教学中心,东南大学,13,车辆工程虚拟仿真实验教学中心,江苏大学,14,车辆与交通虚拟仿真实验教学中心,淮阴工学院,各仿真中心的基本资源及开设实验数,（,1,）,北京交通大学,,,轨道交通通信与控制虚拟仿真实验教学中心,序号,实验资源,可开设实验数,1,城市铁路,CBTC,虚拟仿真实验资源,23,项,2,高速铁路,CTCS,虚拟仿真实验资源,23,项,3,轨道交通车地通信虚拟仿真实验资源,21,项,4,轨道交通电磁兼容虚拟仿真实验资源,12,项,共计,,79,项,各仿真中心的基本资源及开设实验数,（,2,）,长安大学,,,交通信息与控制虚拟仿真实验教学中心,序号,层次,实验资源,实验数,合计,1,专业基础课程,电子技术基础虚拟仿真实验项目,16,项,57,项,,,计算机应用课程虚拟仿真实验项目,17,项,,,,运动控制系统虚拟仿真实验项目,24,项,,2,行业特色项目,行业特色课程虚拟仿真实验项目,23,项,29,项,,,行业特色工程实践虚拟仿真实验项目,6,项,,3,前沿技术专题,高速公路网综合监控与应急处置实验专题,,7,项,,,汽车模拟驾驶实验专题,,,,,面向虚拟城市的交通流仿真实验专题,,,,,道路交通物联网实验专题,,,,,列车自动运行控制实验专题,,,,,隧道交通控制与三维视景模拟实验专题,,,,,隧道智能化监测与安全运营实验专题,,,合计：,,,,93,项,海上交通类虚拟仿真中心申报情况,海上交通类虚拟仿真实验中心明细,序号,实验中心全称,依托高校,1,水路交通虚拟仿真实验教学中心,武汉理工大学,2,海运工程虚拟仿真实验教学中心,大连海事大学,3,航海虚拟仿真实验教学中心,上海海事大学,4,船舶动力技术虚拟仿真实验教学中心,哈尔滨工程大学,5,海上专业虚拟仿真实验教学中心,集美大学,6,海洋地球科学虚拟仿真实验教学中心,中国海洋大学,7,船海虚拟仿真实验教学中心,哈尔滨工程大学,8,现代港口物流虚拟仿真实验教学中心,上海海事大学,9,海洋学虚拟仿真实验教学中心,中国海洋大学,10,海战场信息与通信工程虚拟仿真实验教学中心,海军航空工程学院,各仿真中心的基本资源及开设实验数,（,1,）,集美大学,,,海上专业虚拟仿真实验教学中心,序号,层次,实验资源,实验数,合计,1,航海技术虚拟仿真实验室,船舶操纵模拟器,11,项,40,项,,,ECDIS,模拟器,8,项,,,,雷达模拟器,7,项,,,,游艇操纵模拟器,3,项,,,,GMDSS,模拟器,11,项,,2,轮机工程虚拟,,仿真实验室,全任务轮机模拟器,7,项,41,项,,,轮机虚拟现实技术实验平台,34,项,,合计：,,,,81,项,各仿真中心的基本资源及开设实验数,（,2,）,哈尔滨工程大学,,,船舶动力技术国家级虚拟仿真实验教学示范中心,序号,层次,实验资源,实验数,合计,1,船舶动力基础虚拟仿真实验资源,热工基础虚仿实验系统,10,项,18,项,,,测试基础虚仿实验系统,8,项,,2,船舶动力专业虚拟仿真实验资源,内燃机结构虚实互动系统,2,项,27,项,,,内燃机性能虚仿实验系统,4,项,,,,燃气轮机虚拟仿真实验系统,5,项,,,,船舶联合动力半物理仿真系统,4,项,,,,船舶蒸汽动力虚仿实验系统,4,项,,,,增压锅炉虚仿实验系统,3,项,,,,轮机装置虚拟实验系统,3,项,,,,船舶动装性能匹配模拟器,2,项,,合计：,,,,45,项,各仿真中心的基本资源及开设实验数,（,3,）,大连海事大学,,,海上专业虚拟仿真实验教学中心,序号,层次,实验资源,实验数,合计,1,驾驶虚拟仿真实验室,船舶操纴模拟器,11,项,37,项,,,ECDIS,模拟器,8,项,,,,雷达模拟器,7,项,,,,GMDSS,模拟器,11,项,,2,轮机工程虚拟仿真实验室,全任务轮机模拟器,8,项,16,项,,,轮机工程虚拟仿真实验教学平台,3,项,,,,辅助设备过程仿真教学平台,3,项,,,,半实物仿真教学机舱,2,项,,3,船舶仿真软件实验室,船舶建造训计,软件,CADDS5,、,轮机三维设计,系统软件,SB3DS,和,载运仿真模拟软件,3,项,3,项,合计：,,,,56,项,空中交通,类虚拟仿真中心申报情况,空中,交通,类虚拟仿真实验中心明细,序号,实验中心全称,依托高校,1,航空科学技术虚拟仿真实验中心,北京航空航天大学,2,机务维修工程仿真教学中心,中国民航大学,3,空天电子信息虚拟仿真实验教学中心,北京航空航天大学,4,民航飞行与运营管理虚拟仿真实验教学中心,上海工程技术大学,5,飞行器设计与工程虚拟仿真实验教学中心,西北工业大学,各仿真中心的基本资源及开设实验数,（,1,）,西北工业大学,,,飞行器设计与工程虚拟仿真实验教学中心,序号,层次,实验资源,实验数,1,基础,,实验,飞机结构载荷系数分析实验,8,项,,,飞机开口结构传力虚拟实验,,,,飞机连接结构分析虚拟实验,,,,………………,,2,综合性实验,机翼结构组成与传力分析实验,15,项,,,机身结构组成与传力分析实验,,,,起落架地面载荷分析虚拟实验,,,,………………,,3,创新性实验,起落架舱门锁系统可靠性试验设计虚拟仿真,7,项,,,飞行器健康管理仿真实验,,,,应急撤离虚拟仿真实验,,,,………………,,合计：,,,30,项,各仿真中心的基本资源及开设实验数,（,2,）,中国民航大学,,,空管虚拟仿真实验教学中心,序号,平台,实验资源,实验数,1,岗位运行级虚拟仿真平台,程序管制模拟机,7,项,,,雷达管制模拟机,8,项,,,机场管制模拟机,6,项,,,航空公司运行控制模拟机,40,项,,,机场现场运行控制模拟机,,2,运行管理级虚拟仿真平台,空域规划与设计训练系统,46,项,,,空中交通流量管理系统,,合计：,,,107,项,各仿真中心的基本资源及开设实验数,（,3,）,上海工程技术大学,,,民航飞行与运营管理虚拟仿真实验教学中心,序号,实验资源,实验数,1,飞行仿真技术实验平台,16,项,2,民航飞行及机组服务与空管仿真平台,6,项,3,机务维修数字仿真及安全监测平台,10,项,4,民航运营管理虚拟实验平台,10,项,5,民航客货运模拟仿真平台,6,项,6,乘务客舱设备与机型,CBT,实训平台,9,项,7,民航案例情境模拟平台,3,项,合计：,,60,项,第二部分,,交通类虚拟仿真中心,基本特点,交通类虚拟仿真中心基本特点,轨道及公路交通类,（,1,）行业特色鲜明，工程科研成果教学,化,,本着,“,能实不虚、虚实结合、相互补充,”,的原则，充分发挥高校既有行业优势，注重将现场工程典型案例和最新高校科研成果转化为虚拟仿真实验教学资源，拓展了实验教学范围，丰富了实验教学内容。

2,）校企强强联合，实验实践科研一体化,,利用实验教学虚拟仿真平台，与企业联合搭建实践培训虚拟仿真平台，进而建设科研服务虚拟仿真平台，使实验教学与工程实际应用紧密结合，实现学生实验教学、职工实践培训与社会科研服务三大功能联体，培养学生的工程实践能力和创新能力，提高职工的职业技术能力和应急处理能力，提升科学研究与试验支撑能力3,）实验资源完备，教学体系类型层次化,,以行业为基准，能根据各高校自身需求搭建满足同一行业不同工种不同学科的全方位实验资源，虚实结合实现实验资源的完备性同时对即有资源进行层次化分类，满足不同水平、不同学科、不同人员的学习与运用海上交通类,交通类虚拟仿真中心基本特点,（,1,）实验项目,种类多,、覆盖,全，重点,面向我国航海应用需求各,虚仿中心所开设的仿真实验项目覆盖航海类（航海技术、轮机管理、船舶电子电气工程）和船舶工程类（船舶与海洋工程、船舶动力装置设计与制造）两大方面的各个专业方向，针对我国目前迫切需求的航海类的国际型人才和船舶工程设计制造的专业型人才，开设了大量的虚实结合、贴近实际、主要以提供学生专业水平和实践能力的仿真实验项目2,）航海类实验项目以相关国际公约、法规为导向，以培养合格的航海类专门人才为目标。

海上,专业的人才培养不仅要遵守教育部有关工科专业人才培养的一般要求，还必须满足,STCW,国际公约和我国有关海员培训、考试和发证等法规的强制性要求各虚仿中心在航海类虚拟仿真实验项目的建设过程中，均考虑符合,《STWC78/10,公约,》,对模拟器的要求以及,《,中华人民共和国船员培训管理规则,》,所规定的模拟器配置标准，对必须配置的船舶操纵模拟器、轮机模拟器和,ECDIS,模拟器等教学资源进行了高起点、高标准、系统化的建设同时在人才培养过程中注重全面履行,《STWC78/10,公约,》,的各项要求，确保毕业生能够成为合格的国际航运人才,交通类虚拟仿真中心基本特点,（,3,）突出优势，特色鲜明各高校,开设的仿真实验项目普遍基于自身教学、科研的优势领域如,重庆交通大学航海虚拟防止实验教学中心的特点是,“,海河并举,”,，发展航海教育的同时保持了内河航运教育的优势和特色；集美大学是我国航海类应用型人才培养的发祥地之一，其海上专业虚拟仿真实验教学中心面向培养满足国际航运市场的高素质航海类专门人才；哈尔滨工程大学的船舶动力技术虚拟仿真实验教学中心的虚仿实验大多源于动力与能源工程学院的科研成果，覆盖了船舶动力专业所有门类，代表了我国船舶动力专业发展趋势和先进水平；大连海洋大学的海上专业虚拟仿真实验教学中心坚持,“,立足海船、兼顾渔船,”,的鲜明办学特色，开发满足远洋渔业发展需求、适合渔民学习的虚拟仿真实验项目，为改善我国海洋渔业的落后面貌，提升我国海洋渔业总体装备水平及科技生产能力提供有效支撑,。

海上交通类,交通类虚拟仿真中心基本特点,（,4,）实验教学队伍学术水平高、学历年龄结构合理、专兼结合,各虚拟仿真中心,普遍组成了以教授、博导为学术带头人，以基础扎实、工程实践经验丰富的中年教师为核心骨干，以具有博士、硕士学历的青年教师为主体的,“,双师型,”,教师梯队青年教师大多具有软件开发及虚拟仿真实验教学能力；航海类实验项目的教师大多持有海上职务证书，具有海上实际工作资历；船舶工程类实验项目的教师大多具有船舶企业工作或企业实践的经历,5,）重视校企合作、教学科研成果丰硕各,虚仿中心普遍与相关企事业单位开展了广泛的学术交流和产学研合作，注重校企创新在实验室建设，专业人才培养的同时，承担了许多纵向及横向科研项目，并能将科研成果广泛运用生产实际，取得了良好的经济效益和社会效益海上交通类,空中交通类,交通类仿真中心基本特点,（,1,）航空航天领域涉及高危、极端环境，受地域环境、仪器设备和安全性等因素的限制，学生不能深入工作一线进行实践锻炼在真实环境中培养人才，风险高、操作不可逆、成本高、消耗大在虚拟仿真实验中心，能够安全、可重复、低廉、方便地完成各类复杂的实践教学任务,2,）,4,所高校的建设内容,各有特色,，包括飞行器动力控制、飞行器设计、民航飞行教学、民航运营管理等,。

3,）实验体系内容具有,层次,，,包括基础实验、综合实验和创新实验，满足不同层次人才培养的需要,4,）实验中心,利用互联网技术建立,开放的实验教学平台,，,学生学习、师生交流方便灵活，克服了地域、时域的局限性,交通类仿真中心基本特点,（,5,）虚实结合、虚实互补，课堂内外相结合，自主学习与实验教学互补充，深化拓展虚拟仿真实验教学内容和学生能力培养6,）虚拟仿真实验教学中心具有完善的组织保障、制度保障、管理规范等7,）校企联合、共建共管，提升了教师的实验教学、工程实践和科研创新水平8,）师资队伍的实验教学理念先进，实践经验丰富，教学科研能力强，学术水平高，学历、职称、知识及年龄结构合理空中交通类,第三部分,,交通类虚拟仿真中心,存在问题,交通类虚拟仿真中心存在问题,轨道及公路交通类,（,1,）资源共享,率较低,,多数实验中心资源共享主要集中在校内及相关合作企业或部分高校间，暂不能实验对全社会的资源,开放2,）整体设计有待加强,,多数实验中心教学平台完备全面，但资源整体性设计相对欠缺，且部分中心仍以多个子实验室承载各自实验资源，管理与共享平台相对较弱海上交通类,交通类虚拟仿真中心存在问题,（,1,）国际,交流和国际,视野有待加强,,虽然,各虚仿中心普遍开展了校校合作和校企合作，但合作对象大多局限于国内，缺乏与国际上相关的先进企业、科研机构、尤其是类似实验室交流合作的经历和意愿，国际交流合作的广度和,深度落后,于现实需求,。

不利于,跟踪国际航运交通的发展趋势和方向、引进先进的科学技术和管理方法，阻碍了具有国际竞争力的海上交通类专业人才的培养,2,）缺乏具有,自主知识产权的,仿真系统,,各,虚仿中心所用的大多数仿真软件，如流体,-,结构分析系统,ANSYS-FLUENT,、船舶建造设计软件,CADDS5,、三维设计系统软件,SB3DS,等，都采购自国外许多实验,项目是,基于国外流行商业仿真软件的二次,开发，关键时刻易受制于人因此,亟待开发,具有自主知识产权的仿真软件,空中交通类,交通类虚拟仿真中心存在问题,（,1,）航空器结构及运营机制复杂，仿真的航空器和运营机制,与真实情况的差距缺乏必要的分析,2,）虚拟仿真实验教学中心对全国其他同类型高校人才培养的,辐射作用有待加强,3,）虚拟仿真实验教学中心,远程访问性能,的阐述不充分,4,）虚拟仿真实验教学中心,对科研的促进作用,有待提高,5,）虚拟仿真实验教学中心的,建设内容有待成体系,第四部分,,交通类虚拟仿真中心,发展建议,交通类虚拟仿真中心发展建议,轨道及公路交通类,（,1,）加强相同学科实验中心间信息交流与资源共享，扩大资源对社会的共享与开放2,）,加强顶层设计，实现管理,平台,的整体建设,，实现资源间统一预约、使用与共享。

海上交通类,交通类虚拟仿真中心发展建议,（,1,）加强和发展国际交流与,合作,,以,培养具有国际竞争力的海上交通类专业人才为目标，开展与国际上先进的船舶企业、相关学术机构各个层次的合作交流，积极引进先进的科学技术、管理方法以及国际人才，跟踪国际航运交通的发展趋势和方向，全面提升海上交通类虚仿中心的国际化视野及培养具有国际竞争力人才的水平,2,）加强虚拟仿真系统开发人才的,培养,,加强虚拟仿真系统的,基础理论研究，,制定相关人才培养的发展规划和激励机制，逐步建立我国虚拟仿真系统研发,人才团队，开发具有自主知识产权和国际先进水平的,虚拟仿真平台空中交通类,交通类虚拟仿真中心发展建议,（,1,）,加强仿真技术的研究,，,并充分利用校企合作办学的有利条件，提高航空器和运营机制虚拟仿真的逼真度2,）各校着重建设虚拟仿真实验教学中心的特色项目，充分发挥其对全国其他同类型高校人才培养的,辐射作用,3,）充分利用通信、互联网、云计算等领域的先进技术，提高虚拟仿真实验教学中心的,远程访问能力,4,）将科研项目中的仿真研究内容作为虚拟仿真实验教学中心的建设内容，提升建设,的深度和广度,，使教学中心兼具科研作用,，形成,教学与科研的互动,。

5,）航空器及运营,是涉及多专业,的复杂工程，,4,所高校以各自的优势学科,为依托，,同时协同丰富空中交通虚拟仿真实验中心的建设内容,，进而形成,一个,完整的知识体系,第五部分,,北京交通大学,,轨道交通通信与控制虚拟仿真,,实验中心建设与思考,,从业人员逐年以井喷形式增加,2005,20,14,,,1万,,10万,,+,100,0%,轨道交通通信与控制虚拟仿真实验中心,,,建设必要性,列车控制危及行车安全,,故障场景无法再现,,综合集成难度大,,现场难以开展,,,新技术、新成果、新理念层出不穷,,建设特色与探索,1.,最前沿科研成果转化为实验教学内容,,,CBTC,、,CTCS-3,、,TD-LTE,、,EMC,2.,仿真现有设备无法,安全,实验,或再现的场景,,,,轨道,交通事故再现与分析,、列车,不同速度等级下无线信道的,变换与越,区,切换、复杂电波,传播环境、列车运营过程中电磁环境的变换,等图片）,,,3.,校,企、校校间合作推广原创,实验,,相关,实验内容均由中心教学人员原创自主,设计以全国范围内新建轨道交通信号与控制专业为契机，大力推广校企、校,校,间虚拟仿真设备的合作与推广,。

建设特色与探索,2.,仿真现有设备无法,安全,实验,或再现的场景,,,,轨道,交通事故再现与分析,、列车,不同速度等级下无线信道的,变换与越,区,切换、复杂电波,传播环境、列车运营过程中电磁环境的变换,等建设特色与探索,3.,校,企、校校间合作推广原创,实验,,相关,实验内容均由中心教学人员原创自主,设计以全国范围内新建轨道交通信号与控制专业为契机，大力推广校企、校,校,间虚拟仿真设备的合作与推广,轨道交通通信与控制虚拟仿真实验教学中心,,,建 设 内 容,,建设理念,,四个平台,六个系统,高铁,CTCS-2/3,城铁,CBTC,未来,交通,综合调度,综合监控,磁浮,OCS,普铁,CTCS-0/1,行业特色鲜明,,,技术自主创新,,,内容虚实协同,展现方式,系统级实物模型,,半实物虚拟仿真,,三维可视化仿真,建设内容,,,城市铁路,CBTC,,,虚拟仿真实验平台,,平台一,,,,系统架构,平台一,,城市铁路,CBTC,虚拟仿真实验平台,,,,平台一,,城市铁路,CBTC,虚拟仿真实验平台,,原固定闭塞方式下列车行车间距：,现,CBTC,方式下列车行车间距：,,车载信号设备的各种显示、灯位、信号设备操作等内容的培训。

车载仿真实验,,,驾驶员的驾驶操作技能的培训,，,包括人工驾驶模式和自动驾驶模式操作仿真实验,,,可对车载设备故障情况进行场景模拟，培训驾驶员在异常情况下的应变及处置能力驾驶场景模拟,,,,可对地面信号设备故障或其他线路原因导致等行车异常场景下，驾驶员的处理及操作进行培训地面场景模拟,,,实验模块,平台一,,城市铁路,CBTC,虚拟仿真实验平台,,冗余骨干网络,,最小系统,车载,,控制器,区域,,控制器,数据,,存储单元,数据,,通信系统,列车,,自动监督,计算机,,联锁,半实物列车电气模型,测速定位仿真,列车电器模型,半实物仿真驾驶台,列车动力学模型,多车,VOBC,仿真器,三维视景仿真器,轨旁设备仿真器,ATS,仿真器,ZC,仿真器,LEU,仿真器,继电器仿真器,CI,仿真器,,仿真设备,,真实设备,车载及操作仿真模块,平台一,,城市铁路,CBTC,虚拟仿真实验平台,驾驶及地面场景仿真模块,平台一,,城市铁路,CBTC,虚拟仿真实验平台,2.,身临其境的现场仿真实验,,,列车驾驶、车站操作和调度操作等多种实操培训场景编辑、注入和回放系统辅助实操培训提供各类操作记录、误操作报警和操作统计报告。

1.,形象生动的原理实验,,,,原理动画结合原理场景数据进行场景教学原理场景和故障场景结合实时讨论互动区配合原理教学CBTC仿真实验体系,3,.,全面专业的培训考核,,,提供笔试、运营操作和故障处理等考核内容提供单工种、多工种等灵活的考核方案提供详细专业的考评结果对未通过考核的人员提供专业提升意见仿真实验,第,,二,,步,,,实验考核,第,,三,,步,原理实验,,,第,,一,,步,实验体系,平台一,,城市铁路,CBTC,虚拟仿真实验平台,原理场景数据：,ATO精准停车场景；,,调度操作原理场景；,,多车追踪MA计算场景；,,......,1.,原理实验,平台一,,城市铁路,CBTC,虚拟仿真实验平台,真车,仿真平台设备间,调度台,教员台,车站操作台,搭建一套完整的信号系统实验平台，给学生最真实的体验模拟驾驶器,调度大屏,仿真平台设备间,教师台,调度台,车站操作台,仿真车,2.,现场仿真实验,平台一,,城市铁路,CBTC,虚拟仿真实验平台,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,司机题库,,,中心调度员题库,,,车站调度员题库,,,综合题库,题库考核,仿真考核,故障处理,考核报告,综合评估报告,,,误操作记录报告,,,操作统计报告,,,改进意见报告,,,调度中心实验,,,站务实验,,,司机实验,线路故障场景处理,,,信号设备故障处理,,,信号系统故障处理,,3.,实验考核,平台一,,城市铁路,CBTC,虚拟仿真实验平台,高速铁路,CTCS,,,虚拟仿真实验平台,,平台二,,平台二,,高速铁路,CTCS,虚拟仿真实验平台,系统原理,,系统架构,,平台二,,高速铁路,CTCS,虚拟仿真实验平台,,,,平台二,,高速铁路,CTCS,虚拟仿真实验平台,,实验模块,CTCS,列控系统,,故障模拟,实验模块,CTCS,列控系统,,运营场景,实验模块,CTCS,列控系统,,仿真开发,实验模块,CTCS,列控系统,,实际操作,实验模块,平台二,,高速铁路,CTCS,虚拟仿真实验平台,,1.,故障模拟实验模块,下设有源应答器通道故障实验、列控中心总线数据错误实验、列控中心相邻设备接口故障实验、驱采接口故障实验、应答器故障实验、轨道电路故障实验、,ATP,速度接口故障实验、列车接口故障实验等,8,个实验,。

系统仿真开发实验模块下的虚拟仿真实验的设置考虑以下因素：,,列控系统的,故障在真实线路上无法灵活模拟,，并且会带来设备和线路的破坏，通过虚拟仿真环境能够方便的设置这些故障；,,虚拟仿真环境,能够灵活多变的设置各关键设备或接口方面的故障,，并且由于列控系统组成复杂，一个关键设备出现故障后，在现场无法同时检察或发现各个环境的反应，而虚拟仿真环境能够解决这一问题平台二,,高速铁路,CTCS,虚拟仿真实验平台,,1.,故障模拟实验模块,平台二,,高速铁路,CTCS,虚拟仿真实验平台,,1.,故障模拟实验模块,平台二,,高速铁路,CTCS,虚拟仿真实验平台,,2.,运营场景实验模块,根据不同级别，,CTCS-3,级,原理实验下设注册与启动、注销、等级转换、,RBC,切换、自动过分相、,TAF,功能以及行车许可等,6,个运营场景实验CTCS-2,级,原理实验下设临时限速、有源应答器等,2,个场景实验模式转换设置,1,个场景实验,系统运营场景实验模块下的虚拟仿真实验的设置考虑以下因素：,,作为支撑列车运行控制系统这门课程的实验，系统原理只凭课堂讲授难以被学生消化，并且一般的现场录像等方式对于揭示列控系统运行原理本质的作用是有限的，,很多系统原理无法通过外部现象体现出来,，因此通过这种虚拟场景实验的方式进行展现；,,高速铁路列控系统的运行主要是通过场景这一分类方式体现出来的，,CTCS-2,和,CTCS-3,级列控系统运营场景众多且流程分支复杂，,通过虚拟仿真的方式系统的将场景脉络梳理清楚,，并且加强与学生互动的环节，帮助进一步理解列控系统运营场景。

平台二,,高速铁路,CTCS,虚拟仿真实验平台,,2,、运营场景实验模块：,,,平台二,,高速铁路,CTCS,虚拟仿真实验平台,,3.,仿真开发实验模块,系统仿真开发实验通过平台提供开放的仿真环境，可通过模块化的设备组成及软件结构向学生提供列控系统的开发环境，实现学生独立开发列控系统功能模块，并在平台上进行验证下设,ATP,速度曲线计算、,ATP,行车许可使用功能设计、车载应答器报文接收及解析等,3,个实验,系统仿真开发实验模块下的虚拟仿真实验的设置考虑以下因素：,,让学生独立对组成列控系统的车载及地面设备进行软件开发是,在真实情况下无法做到的,，只有在虚拟仿真的环境下能够得以实现；,,对列控系统原理的学习,最终应转化为能够解决实际的工程问题,，在虚拟仿真环境下进行独立开发，并利用仿真环境对所开发的软件进行运行和验证，能够使学生真正理解列控系统的原理并切身体会列控系统开发过程平台二,,高速铁路,CTCS,虚拟仿真实验平台,,3,、仿真开发实验模块：,,平台二,,高速铁路,CTCS,虚拟仿真实验平台,,4.,实际操作实验模块,系统仿真开发实验通过平台提供半实物仿真环境，可支持学生进行列控系统各关键组成部分的实际操作实验。

下设车载设备,CTCS-3,级正常驾驶、车载设备,CTCS-2,级正常驾驶、车载设备降级运行等,3,个实验,系统仿真开发实验模块下的虚拟仿真实验的设置考虑以下因素：,,让学生参与进行,关键列控设备,的操作在,现场真实情况下是无法做到的,，让学生不用进入现场真实环境就能够使用虚拟仿真环境对实际的列控系统进行操作实验，只有在虚拟仿真的环境下能够得以实现；,,在理论学习的基础上，结合实际操作经验，并且由于仿真环境能够灵活设置多种运行序列和环境，,能够模拟现场难以出现的各种情况,，并且灵活组合、实时变化所需环境，能够使学生尽可能多的学习设备的实际操作平台二,,高速铁路,CTCS,虚拟仿真实验平台,,4.,实际操作实验模块,(1),设置运行线路,(2),摆放列车等,启动仿真系统和接口适配运行,仿真系统和实际设备结合运行,在,真实设备上观察状态或进行其他操作,实验开展平台及流程,平台二,,高速铁路,CTCS,虚拟仿真实验平台,轨道交通车地通信,,,虚拟仿真实验平台,,平台三,,TD-LTE,高铁通信方案,平台三,,轨道交通车地通信虚拟仿真实验平台,,,LTE,网络,TD-LTE,虚拟仿真平台,平台三,,轨道交通车地通信虚拟仿真实验平台,,能够仿真,各种无线信道条件下的电波传播环境,，对包括,GSM-R,、,LTE,、,WiFi,等多种无线通信系统在不同电波传播环境下的性能进行仿真实验。

支持各种无线通信设备,，如基站、移动终端、直放站、中继站等可以将高速铁路现场实地采集的数据，送入仿真平台进行仿真，实现了,实验室仿真与工程的无缝对接用户可以通过,校园网远程,使用平台，实现设备的,开放和共享,平台特色：,平台三,,轨道交通车地通信虚拟仿真实验平台,,实验模块,无线信道,仿真实验模块,网络规划设计,实验模块,越区切换模拟实验,模块,网络性能评估与优化,实验模块,平台三,,轨道交通车地通信虚拟仿真实验平台,平台三,,轨道交通车地通信虚拟仿真实验平台,,,实验项目,,1.,无线信道仿真实验模块,无线信道仿真实验模块分为电波传播和信道仿真两个部分实验平台可以通过设定仿真中信道的载波中心频率、信道环境的移动速度、信道冲击响应的更新速率、射频本振频率等指标，模拟不同场景其中，电波传播下设高架桥、地堑、平原、丘陵等,4,个高速铁路场景实验,；信道仿真下设,4,×,1 MISO,、,2,×,2 MIMO,等,2,个信道仿真实验,无线信道仿真实验模块下的虚拟仿真实验的设置考虑以下因素：,,无线电波传播理论较为抽象,，单从理论教学学习，学生很难深刻直观的理解其中原理，通过虚拟仿真实验，可以更好的将抽象的知识展现，帮助学生理解和学习。

高速铁路环境地形（平原、丘陵、高架桥）各异，实地研究教学条件不允许通过虚拟仿真实验，可以尽可能真实的开展实验教学平台三,,轨道交通车地通信虚拟仿真实验平台,,1.,无线信道仿真实验模块,平台三,,轨道交通车地通信虚拟仿真实验平台,,2.,网络规划设计实验模块,系统平台提供多种组网方式的网络环境模拟，学生可以方便的调整网络参数，根据不同场景实际需要，独立开展网络规划实验本模块下设分别对人口密集城区和人口稀疏的郊区设计的频率规划、站址规划、邻区规划等,6,个网络规划实验,网络规划设计实验模块下的虚拟仿真实验的设置考虑以下因素：,,网络规划直接关系到通信质量与高铁的安全，在,实际工作中不可能为学生提供真实场景去学习和实践,，而虚拟仿真的方法可以在低成本、高安全性的前提下，为学生提供最贴近真实场景的学习环境平台三,,轨道交通车地通信虚拟仿真实验平台,,2.,网络规划设计实验模块,平台三,,轨道交通车地通信虚拟仿真实验平台,,3.,越区切换模拟实验模块,系统平台可以模拟高速铁路列车移动过程中信号强度的实时变化情况，并提供开放的仿真环境学生可以依托平台，独立完成越区切换模块，实现列车真实切换过程的虚拟仿真和切换性能分析。

本实验模块下设切换信令流程、重叠区设置方案、切换性能分析等,3,个实验,越区切换模拟实验模块下的虚拟仿真实验的设置考虑以下因素：,,学生独立完成高速铁路无线通信系统的越区切换是在,真实场景中无法做到的,，实验场地和教学条件都无法满足，只有在虚拟仿真的环境中才能够实现,越区切换是高铁无线通信系统研究的关键问题,之一，通过一套实验平台，学生可以完成信令流程认知、重叠区设置方案设计，并对多种切换性能指标进行仿真分析，在达到同样加深学生理论理解的效果下，极大地降低了教学成本平台三,,轨道交通车地通信虚拟仿真实验平台,,3.,越区切换模拟实验模块,平台三,,轨道交通车地通信虚拟仿真实验平台,平台三,,轨道交通车地通信虚拟仿真实验平台,,4.,网络性能评估与优化实验模块,系统平台能够提供不同地形、不同移动速度、不同干扰的环境，学生通过深刻理解无线通信网络性能指标含义，对网络性能关键指标进行评估，自主提出并完成网络优化方案根据不同的性能指标，本实验下设吞吐量、丢包率、覆盖范围、小区边缘用户干扰、附着成功率和时延等,6,个网络性能评估与优化实验,网络性能评估与优化实验模块下的虚拟仿真实验的设置考虑以下因素：,,网络,性能评估,与优化是通信网络的重要工程问题，在,真实场景中无法做到的,，学生过程在虚拟仿真的完成这部分实验，可以很好的锻炼解决实际问题能力，缩短在校学生和工作项目的距离，使理论知识和实际工程问题更好的接轨，为公司培养技术人才。

平台三,,轨道交通车地通信虚拟仿真实验平台,,4,、网络性能评估与优化实验模块：,轨道交通电磁兼容,,,虚拟仿真实验平台,,平台四,平台四,,轨道交通电磁兼容虚拟仿真实验平台,,由于,电磁现象很难直观演示和体验，物理概念不易理解,，,轨道交通电磁兼容及抗干扰,一直是学习的难点，学生往往也缺乏足够的学习兴趣本平台与业界著名的电磁仿真软件,ANSYS,公司合作，引入了,ANSYS,公司的主流专业电磁计算仿真平台，,把各类无法直接体验到电磁现象,，如电磁波传播、天线的辐射等等现象，,形象地演示出来,，帮助学生理解电磁概念，培养学习兴趣和爱好在研究性教学研究一些复杂电磁问题时，经典的电磁解析方法已不再适用,，需要通过数值计算方法来分析，采用专业的电磁计算,仿真平台,，可关注于具体问题，快速、准确地计算出数值解，再进行深入分析研究实验模块,电磁干扰模拟测试,实验模块,电磁仿真,实验模块,平台四,,轨道交通电磁兼容虚拟仿真实验平台,轨道交通电磁干扰模拟及抗扰度测试实验的设置考虑以下因素：,,电磁场,电磁波本身看不见、摸不着,，而且电磁兼容中的,“,场,”,理论与电路中的,“,路,”,理论在学习和理解方法上有很大区别，学生们普遍反映很难建立电磁场的基本概念，对电磁兼容基本理论也很难理解。

因此，需要通过设计电磁干扰模拟及抗扰度测试实验来形象生动地显示各种电磁干扰波形、具体的耦合方式，以及电磁兼容措施的抑制效果，从而深入理解电磁干扰的本质和电磁兼容基本原理轨道交通运行现场的电磁环境非常复杂，许多,电磁骚扰具有瞬时性、偶发性和实时性,的特点，这些,骚扰很难被予以重现和测量,而且在,运营现场,为了人员和设备安全，通常也,不允许进行电磁兼容测试和电磁兼容整改,电磁干扰模拟测试子平台可以反复生成轨道交通现场的各种电磁干扰，并允许学生们随时验证电磁干扰抑制措施的效果平台四,,轨道交通电磁兼容虚拟仿真实验平台,,,,,平台四,,轨道交通电磁兼容虚拟仿真实验平台,,,,,系统架构,平台四,,轨道交通电磁兼容虚拟仿真实验平台,,,,,平台四,,轨道交通电磁兼容虚拟仿真实验平台,,,,轨道交通电磁仿真实验的设置考虑以下因素：,,电磁场的测量需要,昂贵,的专业测试,仪器,，同时轨道交通运行,现场通常也不允许进行电磁环境测量,在实际情况下，学生无法通过测试的手段了解轨道交通系统车载及地面设备的电磁特性，只有通过仿真软件予以实现；,,电磁兼容设计的效果如果通过实物予以验证不仅,成本高、周期长，许多情况下也难以实现,。

学生在基于软件的仿真环境下进行电磁兼容设计和验证，可以近乎零成本的快速验证各种电磁兼容设计的实际效果，不仅有助于学生深入理解电磁兼容原理，并切身体会不同电磁兼容措施的实际作用和效果平台四,,轨道交通电磁兼容虚拟仿真实验平台,,,,平台四,,轨道交通电磁兼容虚拟仿真实验平台,,,,,系统架构,平台四,,轨道交通电磁兼容虚拟仿真实验平台,,,平台四,,轨道交通电磁兼容虚拟仿真实验平台,轨道交通通信与控制虚拟仿真实验教学中心,,,实 施 方 案,,,实施方案,,,实施方案,1.,综合调度,/,综合监控,,2.,未来轨道交通,,3.,磁悬浮列控仿真系统,,4.,城铁列控仿真系统,,5.,高铁列控仿真系统,,6.,普铁驼峰仿真系统,,综合调度,/,综合监控,列车综合调度,,系统综合监控,,环境视频监控,,平台综合管理,,未来轨道交通,,（大学生创新及未来轨道交通）,太空磁悬浮列车,,真空管道列车,,空中轨道列车,,超级环路列车,,地面效应飞行火车,学生创新成果,,学生创意展示,,高铁列控仿真系统,,（京沪高铁线）,,城铁列车控制仿真系统,,,（北京地铁,2,号线）,,磁悬浮列控仿真系统,,（上海机场线磁悬浮）,超高速磁悬浮列控系统,,普铁驼峰仿真系统,,（郑北驼峰场）,编组站综合自动化,,,经费预算（,约,800,万,）,2015,年经费预算：,(,约,380,万）,,综合调度监控：,135,万,,未来轨道交通：,25,万,,高铁列控仿真系统：,220,万,,2016,年经费预算：（约,420,万）,,城铁列控仿真系统：,172,万,,普铁驼峰仿真系统：,136,万,,磁悬浮列控仿真系统：,110,万,北京交通大学实验中心简介,1.,三级建设体系,,6,个国家级实验教学示范中心,,3,个国家级虚拟仿真实验教学中心,序号,级别,实验中心名称,所属学院,批准建设时间,1,国家级示范中心,物理实验中心,理学院,2006,年,4,月,7,日,2,国家级示范中心,电工电子实验中心,电信学院,2006,年,12,月,14,日,3,国家级示范中心,土木工程实验中心,土建学院,2009,年,1,月,20,日,4,国家级示范中心,交通运输实验中心,运输学院,2009,年,12,月,25,日,5,国家级示范中心,机械工程实验中心,机电学院,2012,年,2,月,15,日,6,国家级示范中心,电子信息与计算机实验中心,电信学院,2012,年,2,月,15,日,1,国家级虚拟中心,交通运输虚拟仿真实验教学中心,运输学院,2014,年,2,月,19,日,2,国家级虚拟中心,轨道交通通信与控制虚拟仿真实验教学中心,电信学院,2015,年,1,月,18,日,3,国家级虚拟中心,经济管理虚拟仿真实验教学中心,经管学院,2016,年,1,月,27,日,北京交通大学实验中心简介,1.,三级建设体系,,9,个市级实验教学示范中心,,10,个校级实验教学示范中心,,序号,级别,实验中心名称,所属学院,批准建设时间,1,北京市级示范中心,物理实验中心,理学院,2005,年,2,北京市级示范中心,电工电子实验中心,电子学院,2006,年,3,北京市级示范中心,土木工程实验中心,土建学院,2008,年,4,北京市级示范中心,交通运输实验中心,运输学院,2009,年,5,北京市级示范中心,计算机实验中心,计算机学院,2006,年,6,北京市级示范中心,机械工程实验中心,机电学院,2007,年,7,北京市级示范中心,经济管理实验中心,经管学院,2008,年,8,北京市级示范中心,软件服务外包实验教学中心,软件学院,2010,年,9,北京市级示范中心,语言实验教学中心,语言学院,2016,年,北京交通大学实验中心简介,2,.,政策文件,,颁发修订,9,个,管理办法，规范实验中心的管理,文件名称,颁布时间,《,北京交通大学实验教学示范中心建设与管理实施办法,》,2006,年颁发,,2007,年修订,《,北京交通大学本科教学实验室建设与投资机制的有关规定,》,2006,年颁发,《,北京交通大学基础课程教学基地建设管理规定,》,2006,年颁发,《,北京交通大学实验室（中心）开放管理实施办法,》,2006,年颁发,《,北京交通大学本科实验室和教学基地建设软项目管理办法,》,2006,年颁发,《,北京交通大学实践教学质量监控办法,》,2006,年颁发,《,北京交通大学实验教学管理规定,》,2006,年颁发,《,北京交通大学优秀实验教学指导教师评选办法,》,2006,年颁发,《,北京交通大学关于实验室开放的指导性意见,》,2009,年颁发,3,.,管理措施,,成立 “,专家咨询组,”和“,办公室,”,,统筹协调：,4,部处联席会,,两级管理：,校院两级,,项目驱动,：,建立立项论证、年查、经验交流等机制,,激励机制：,优秀实验项目,,以评促建：,每年对学院实验室建设情况进行评估,,北京交通大学实验中心简介,北京交通大学实验中心简介,4,.,经费投入,,每年投入,1,5,00万,+500,万,建设本科实验教学平台，,重点强化国家级实验教学示范中心、国家级虚拟仿真实验教学中心建设,，占总数的,40%,多,,,一些思考,,虚实协同问题,,政策机制问题,,平台应用问题,,考核评价问题,,可续发展问题,谢 谢！,。