中国高铁具有运营强度大(里程≥3万公里，速度≥350km/h，动车组数量≥3000列，日输送旅客≥600万人次)、运行环境复杂(车型≥30余种、交路长度≥2400km、东西/南北跨度≥3500km)、建设快需求多(年新增里程约3000km，年新增和轮训一线作业人员分别为1.7万余人、3.3万余人)的特点，需要大批量、高素质、多工种职业技能人才(动车组司机、调度员、车站值班员等)，由于传统“导师带徒+理论教学+跟车实习”的职业技能培训方式存在培训效率低、培训任务单一、场景环境真实度差、交互反馈手段缺乏、联合演练困难等局限，为了保障中国高铁持续安全、高效运营，急需解决以下难题：

传统仿真培训为单一孤立模型、单一功能目标，无法实现高铁移动设备(动车组)、固定设施(线路、轨道、接触网、车站设施)与运行环境(空气动力、轮轨动力、列车控制)的多系统、多态耦合，无法实现实际运行控制与实时特性的动态高精度仿真响应；传统视景仿真对象单一、系统简单、视景元素固化、数据交互少、培训评估主观，无法实现多车型、多系统交互的大场景高铁动车组真实运维仿真培训场景构建以及对培训效果快速科学评估；传统针对单一工种(司机)的认知培训设施，无法实现中国每年超过5万职业技能一线作业人员高效率、高质量的单工种深度培训和多工种联合培训。

该项目依托武汉高速铁路职业技能训练段等工程项目，历经十年攻关，在高铁动车组运维培训领域实现创新如下：

创新点一：建立了多要素、多级耦合、精确实时的高铁动车组运维仿真运行模型。基于耦合大系统动力学建立了高铁动车组八大对象高精模型、五大系统耦合模型、九大环境可感模型；采用基于轮轨耦合、流固耦合等计算方法，实现列车操控运行过程与动态特性的实时仿真模拟，列车动力性能仿真偏差在1％以内，响应时间缩短至20ms以内。

创新点二：研发了适用于高铁动车组运维仿真培训系统技术平台。基于自主研发的虚拟仿真引擎，实现了30余种车型、动车组多层耦合逻辑模型的快速精确搭建；基于模式识别及行为识别的评估算法，采用实时反向故障注入技术，建立故障进化数据库及多阶模糊评价模型，实现智能培训考评。

创新点三：研发了动车组模拟驾驶综合仿真实训系统，实现了真实线路多通道、宽视角视景仿真；在国内率先研发了动车组随车机械师培训仿真、动车组一二三级检修作业仿真及制动仿真等30余项综合仿真实训系统，完成了从动车组驾驶技能、运营调度技能到检修技能的一体化培训系统创新；虚拟仿真培训系统能够大大缩短建立实物和获取实训环境的时间、设置实训中无法设置的故障状态及多人联合培训，使学员快速、全面掌握岗前培训技能，培训周期由常规的12个月缩短为4个月。

基于以上创新成果，该课题编制了《铁路动车组设备设计规范》、《高速铁路岗位培训规范》等国家行业规范和标准，建立了高速铁路虚拟运行系统复杂混合模型，构建了国内唯一集研究、开发、集成、中试及生产于一体的动车组运维仿真技术平台，研发了融合计算机仿真技术、列车耦合动力学和控制理论的实时仿真实训系统，设计建成了世界上规模最大(同时培训2500人)、功能最全(17个行车关键工种)、节约高效(与传统18个铁路局设置39个培训基地的培训模式相比，用地节省65％，培训效率提高3.3倍)的高铁职业技能培训基地，填补了中国高铁运维仿真研究与培训手段的空白。成果获得中国发明专利17项、实用新型专利21项、软件著作权54项、发表论文15篇，并获湖北省工程设计优秀奖和铁路优秀工程设计一等奖等奖励。

由段正澄院士、谭建荣院士、丁荣军院士等11位专家组成的鉴定委员会一致鉴定成果“整体技术达到国际先进水平”，为中国高铁的安全运行和健康发展提供强有力的人才和相关技术保证。

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