高速动车组电气线路教学仿真系统的研究与开发
高速铁路信号控制系统的设计与仿真

高速铁路信号控制系统的设计与仿真随着现代化交通方式的发展,高速铁路作为一种高效、快速、安全的出行方式正变得越来越重要。
而在高速铁路系统中,信号控制系统扮演着至关重要的角色。
本文将探讨高速铁路信号控制系统的设计与仿真。
高速铁路信号控制系统是用于确保列车运行的安全和顺利的系统,它包括信号设备、线路电气设备、通信设备和中央监控系统等。
其主要功能有列车位置检测、列车控制和列车通信三个方面。
首先,列车位置检测是信号控制系统的核心功能之一。
通过安装在铁路线路上的轨道电路和车载设备,系统能够准确地检测列车的位置和速度。
轨道电路通过电气脉冲来感应列车的位置和通过计算来计算速度,而车载设备通过接受轨道电路发出的信号来获取位置和速度信息。
这样,系统就可以实时监控列车的位置,从而做出相应的信号控制。
其次,列车控制是高速铁路信号控制系统的另一个重要功能。
通过系统内置的车辆检测器、信号机、道岔和闭塞装置等,可以实现列车的控制。
车辆检测器可以检测列车的到站、发车等状态,并发送相应的信号给信号机和中央监控系统。
信号机则通过颜色、灯光等方式向列车驾驶员传递行车指令。
此外,道岔和闭塞装置也起到了关键作用,它们可以确保列车可以进行安全的转换和防止两列车同时进入同一段轨道。
最后,列车通信是高速铁路信号控制系统的重要组成部分。
通过使用现代通信技术,如微波通信、光纤通信等,系统可以实现列车之间、列车与地面的双向通信。
这样,驾驶员可以及时地接收到中央监控系统发出的相关信息,如速度限制、下一站信息等。
同时,系统也可以通过通信设备实时监测列车的运行状况和故障情况,从而确保系统的正常运行。
为了保证高速铁路信号控制系统的性能和安全性,设计与仿真是必不可少的环节。
设计阶段应该充分考虑系统的可靠性、稳定性和扩展性。
通过使用合适的建模工具,如MATLAB、Simulink等,可以对系统进行仿真。
仿真能够帮助工程师模拟真实的运行环境,并评估系统的性能。
例如,可以检测系统在不同速度下的反应时间,以确保系统能够及时地做出反应。
高速铁路交通系统的建模与仿真研究

高速铁路交通系统的建模与仿真研究随着科技的不断进步和人们生活水平的提高,高速铁路交通系统成为了现代交通的重要组成部分。
为了提高铁路交通运行的效率和安全性,建立合理的模型并进行仿真研究是必要的。
首先,建立高速铁路交通系统的模型是研究的基础。
高速铁路交通系统是由列车、轨道、供电系统、信号设备等多个组成部分构成的复杂系统。
为了准确地描述这个系统,可以将其分为几个子系统进行建模。
首先是列车系统,模型需要考虑列车的行驶速度、加速度、车型参数等因素。
其次是轨道系统,模型需要考虑轨道的长度、曲线半径、坡度等因素。
还有供电系统,模型需要考虑电力的传输和分配情况。
信号设备是高速铁路系统中至关重要的一部分,模型需要考虑信号的传输和处理情况。
通过建立这些子系统的模型,并将它们整合在一起,就可以得到高速铁路交通系统的整体模型。
其次,进行仿真研究是对高速铁路交通系统建模的重要补充。
通过运用计算机仿真技术,可以模拟高速铁路交通系统在不同场景下的运行情况。
仿真研究可以帮助我们了解系统在不同运输需求下的性能表现,验证系统设计的合理性,优化系统的运行方案。
尤其是对于实际建设的高速铁路线路,在仿真研究中可以模拟列车的运行,通过调整列车的发车间隔和速度等参数,评估线路承载能力和行车安全性。
此外,仿真研究还可以帮助我们研究高速列车与其他交通方式的交互运行情况,比如与汽车、航空器之间的换乘效率和相互影响等。
高速铁路交通系统的建模与仿真研究在很多方面都具有重要的意义。
首先,它可以为高速铁路系统的设计、运营和管理提供决策支持。
通过建立高度仿真的模型,可以评估不同参数下的系统性能,优化线路规划和列车运行方案。
其次,建模与仿真可以帮助我们预测和解决系统中可能出现的问题,例如系统的拥挤状况、信号干扰、能源利用效率等,以提高系统的运行效率和安全性。
最后,建模与仿真可以为高速铁路系统的故障排查和维修提供指导。
通过模拟系统的运行情况,可以帮助工程师们更好地理解系统的工作原理,争取更准确和高效的维修方式。
高速列车仿真与优化系统的设计与实现

高速列车仿真与优化系统的设计与实现随着科技的不断进步和发展,高速列车以其快速、高效、安全的特点已经成为城际交通的主力军。
在高速列车的运行过程中,不仅需要考虑列车本身的性能如何提升,还要考虑整个列车系统的优化,以便更好地适应市场和顾客的需求。
因此,高速列车仿真与优化系统的设计和实现显得尤为重要。
一、高速列车仿真系统的设计与实现高速列车仿真系统是为了验证并评估高速列车的运行过程中各个部件的性能设计的系统。
仿真可以用于模拟各种复杂的工程场景,以便更好地执行测试和优化。
高速列车仿真系统包括各个部件的模型、仿真的环境、计算方法等。
1. 构件模型构建高速列车的模型是高速列车仿真系统中的关键环节。
通过建立合理的模型,可以根据仿真结果更好地优化高速列车的设计方案。
高速列车模型主要分为车体模型、动力系统模型和控制系统模型等。
其中车体模型是总体设计的核心,决定了列车的外形和气动性能,动力系统模型涵盖了电力系统和动力转换系统等,控制系统模型则是高速列车的关键技术之一,负责保证车辆在不同的状态下的安全运行。
2. 仿真环境高速列车仿真的环境是模拟高速列车不同工况、不同速度下运行的环境。
仿真环境应该尽可能地符合实际运行环境。
高速列车运行的外界因素的仿真包括风阻、气动力、因速度引起的运动压力等。
同时,高速列车仿真环境还需要考虑地形、气候等条件,以便更真实地模拟高速列车的运行过程。
3. 计算方法高速列车仿真的计算方法有两种,一种是基于物理现象的仿真计算方法,另一种是基于数据分析的仿真计算方法。
基于物理现象的仿真方法需要借助计算机模型演示列车的运动过程,包括空气动力学、结构力学、车辆控制、附着长、能量管理等方面。
通过这种方法的仿真,可以更真实地预测高速列车各部分的受力状态、车辆性能等关键参数。
基于数据分析的仿真计算方法是通过对高速列车不同情况的数据进行处理,以寻找与模型之间的相关性。
这种方法的优点是数据量更少,计算更快,但其理论基础并不如基于物理现象的仿真计算方法充分。
高速铁路供电系统设计与仿真研究

高速铁路供电系统设计与仿真研究高速铁路供电系统在现代交通运输中发挥着重要的作用。
为了确保高速铁路的正常运行,提高运输效率和安全性,设计一个稳定可靠的供电系统是至关重要的。
本文将探讨高速铁路供电系统的设计与仿真研究,介绍其组成部分、关键技术和相关挑战,并提出相应的解决方案。
一、高速铁路供电系统的组成部分高速铁路供电系统主要由电网、供电系统和动车组三部分组成。
1. 电网:高速铁路通常连接到国家电网,通过变电站提供交流电给供电系统。
电网是供电系统的起始点,其稳定性和可靠性对整个供电系统的运行至关重要。
2. 供电系统:供电系统负责将电网输送过来的电能进行分配和转换。
它包括两个重要的组成部分:第三轨供电系统和接触网供电系统。
- 第三轨供电系统:是一种通过第三导轨提供电源的供电方式。
该系统通过直流电将电能供应给动车组,以保证其正常运行。
这种供电方式适用于高速铁路的部分路段,特别是城市地区。
- 接触网供电系统:是一种通过架设于铁路上方的电缆网来传输电能的供电方式。
它通过交流电将电能输送到动车组,用于高速铁路的长距离路段。
这种供电方式有更好的通用性和适应性,因此在大多数的高速铁路上被广泛应用。
3. 动车组:动车组是高速铁路的牵引装置,通过电力来驱动列车。
它包括供电系统、传动系统和控制系统。
供电系统将电能转化为动力,传动系统将电力传输给动车组的轴,控制系统则负责控制动车组的运行。
二、高速铁路供电系统的关键技术1. 设计参数优化:在设计高速铁路供电系统时,需根据具体情况优化设计参数,包括电压、电流、线路容量等。
设计参数的优化可以提高供电效率和运输能力,并减少能源消耗和成本。
2. 供电可靠性:供电系统的可靠性对高速铁路的运行安全至关重要。
因此,需要采用可靠的设备和技术,如可靠的开关设备、连续供电技术和智能监控系统。
此外,还需要合理规划供电系统的备份及冗余路径,以提高系统的可靠性和抗干扰能力。
3. 电量管理:高速铁路供电系统需要合理管理电量的变化。
高速列车电力系统的建模与仿真分析

高速列车电力系统的建模与仿真分析随着时代的进步,高速列车的运行速度越来越快,为了保证其运行的稳定性和安全性,高速列车电力系统的建模与仿真分析变得尤为重要。
本文将从高速列车电力系统的建模入手,深入探讨电力系统的仿真分析,探寻其中的奥秘。
一、高速列车电力系统建模高速列车电力系统建模是仿真分析的基础,它是通过对列车电力系统的各种信号和参数进行分析和建模,通过仿真计算进行评估,最终得到电力系统对列车的动力和稳定性控制的准确结果。
为了准确地建立高速列车电力系统的模型,需要考虑以下因素:1.一次侧模型的建立高速列车电力系统通常是由一组交流电动机和交流发电机组成的,其中电机的输出电压为电池组和发电机的输入电压,故而需要建立一次侧的模型。
在建模过程中,需要考虑电机的峰值电流和转矩,并引入电源输入的电电压和电流。
2.电源的建立高速列车电力系统常见的电源包括升降压变换器和有源滤波器等,因此需要对电源进行建模。
建模时需要考虑电源输出的电压和电流特性,并分析出电源对电气系统的影响。
3.模拟控制系统的建立高速列车电力系统控制采用闭环控制,因此需要建立模拟控制系统的模型。
模型的建立需要考虑控制输入的信号特性,波形和仿真模型参数的影响,以及控制系统的失调、饱和和鲁棒性等问题。
二、高速列车电力系统仿真分析1. 动态仿真动态仿真是高速列车电力系统分析的重要方法之一,它可以模拟列车运行过程中的各种动态特性,比如车轮和导轨间的摩擦和弹性特性,车辆运行的减震和隔振效果等。
通过动态仿真,可以评估列车的动力性、稳定性和抗干扰性等性能,并预测列车的易损性点,为电气系统的优化设计提供参考。
2. 静态仿真不同于动态仿真,静态仿真主要是利用正常工作状态下的数据进行分析。
静态仿真可以模拟列车在不同的工况下输出的电气信号,考虑各个电气元件的参数和特性,比如输出电流、电压和功率,输出电流的 THD 值和元件损耗的分析等。
通过静态仿真,可以评估电气系统的稳定性、可靠性和功率输出效率,为电气系统的优化设计提供参考。
高速铁路信号控制系统的设计与仿真研究

高速铁路信号控制系统的设计与仿真研究摘要:随着高速铁路的发展,信号控制系统的设计和仿真研究变得越来越重要。
本文将介绍高速铁路信号控制系统的设计原理,以及如何进行仿真研究。
首先,将讨论信号控制系统的概念和作用,然后介绍设计过程中的关键步骤和技术要点。
接下来,将介绍信号控制系统的仿真研究方法,并讨论其优势和应用领域。
最后,将探讨未来高速铁路信号控制系统设计和仿真研究的发展趋势。
1. 引言高速铁路作为一种高效、便捷的交通运输方式,受到了广大人民的喜爱和青睐。
然而,为了确保高速铁路的安全和稳定运行,信号控制系统的设计和仿真研究变得至关重要。
本文将从设计原理和仿真研究方法两个方面进行探讨,为相关领域的工作者提供参考和指导。
2. 高速铁路信号控制系统的设计2.1 信号控制系统的概念和作用高速铁路信号控制系统是为了保证列车之间的安全距离和速度控制而设计的一种系统。
其主要作用是及时传送信号和命令,提供准确的列车运行信息,确保列车之间的合理间隔和安全运行。
2.2 设计过程中的关键步骤和技术要点高速铁路信号控制系统的设计包括以下几个关键步骤:(1)确定系统需求:根据高速铁路的具体情况,确定信号控制系统的工作需求,包括列车的最高运行速度、基本间距和停车距离。
(2)信号机和道岔的布置:根据高速铁路线路的具体情况,合理布置信号机和道岔,确保列车的安全运行。
(3)信号灯的设计:设计不同颜色的信号灯,用于表示列车的运行状态,如停车、减速和正常行驶。
(4)命令和信息传递方式的设计:确定合适的通信方式,确保信号和命令能够及时传递给列车驾驶员。
(5)系统的可靠性和安全性设计:确保信号控制系统具有高可靠性和安全性,能够应对突发事件和故障。
3. 高速铁路信号控制系统的仿真研究3.1 仿真研究的优势和应用领域仿真研究是高速铁路信号控制系统设计中不可或缺的一部分。
通过仿真研究,可以模拟和分析不同情况下信号控制系统的运行情况,找出潜在的问题和改进方案。
高速列车接触网的线路设计与虚拟仿真研究

高速列车接触网的线路设计与虚拟仿真研究高速列车是近年来交通领域的重要发展方向之一,其速度快、效率高,极大地提高了人们的出行效率,被广泛应用于城市轨道交通、高速铁路等领域。
而接触网作为高速列车的动力来源,其线路设计和运营安全性显得尤为重要。
本文重点讨论高速列车接触网的线路设计和虚拟仿真研究。
一、接触网的线路设计1、线路选址通过对于地形、道路、交通和居民生活等因素进行分析,以确定列车线路的选择。
除了确定主线路,还需确定联络线、跨线桥、桥洞和隧道等一系列设施。
2、供电系统设计在确定了线路的走向之后,需要对供电系统进行设计。
高速列车接触网的供电系统需要具备以下特点:(1)系统具备稳定,可靠性高,采用双回线供电模式来满足高速列车的使用要求;(2)系统具备高效性,能够同时满足大型交通设备和城市用电的发展要求;(3)系统具备安全性,避免室内静电积聚和强电磁场对人体健康所产生的影响。
3、线路设计基于供电系统的要求,确定好的线路需要进行详细的设计,包括铁塔、拉线、夹板、接触线等一系列设备的安装。
同时还需要考虑到防护措施和验收标准等细节问题。
二、接触网的虚拟仿真研究随着科技的不断发展,计算机技术、虚拟现实等新技术也得到了广泛的应用。
虚拟仿真研究为高速列车接触网线路的设计和运营提供了重要的支持。
主要包括以下几个方面的内容:1、仿真技术基于仿真技术进行虚拟仿真,能够更加直观地呈现接触网的线路设计,并能够更加规范地运行高速列车。
2、故障模拟通过对高速列车接触网故障的模拟,能够事先了解到各种可能的故障情况,从而制定出更加完善的应急措施。
3、培训研究虚拟仿真还可以用于高速列车驾驶员的培训研究,使其对接触网设备的使用和维护有更加深入的了解和体验。
4、改进研究通过虚拟仿真的研究,能够对接触网的线路设计进行改进,并且通过其数据的调整,更好地体现高速列车的运行效率以及运输安全。
综上所述,高速列车接触网的线路设计和虚拟仿真研究至关重要,互相支撑,构成了高速列车安全运输的基础。
《动车组装备》辅助供电系统仿真实践教学研究

【 摘要】 动车组辅助供 电系统是高速动车组的重要组 成部分之一 , 并直接影响到 动车组的正常运行 针 对 目 前《 动车组装备>
课 程 实践 教 学 存在 的 问题 , 提 出利 用 M a t l a b / S i mu l i n k对动 车 组 装 备辅 助供 电 系统 进 行 仿 真 、 、 以仿 真 模 型 来替 代 实物 装 置 . 改 变理 论 教 学 主要 依 赖 文 字和 图片 、 实验 教 学 受 制 于设 备 的现 状 , 激发 学 生 的 学 生兴 趣 , 有 效 地提 高 教 学 效 率和 质量
课 程 教 育研 究
C o u r s e E d u c a t i o n R e s e a r c h
考索 ・ 探 微
《 动车组装备》 辅助供 电系统仿真 实践教 学研 究
孙 惠娟
( 事 庆3 - 业 职 业技 术 学 院机 械 工程 学 院 重庆 4 O 1 1 2 0 )
《 动 车组 装 备 》课 程 是 动 车 制 造技 术 专 业的 一 门专 业 核 4 2 辑 界 面 、 课 程 动 车 组 装 备辅 助 供 电 系统 良好 的 供 电 性 能 是 动 车组 安 全 ( 2 ) 在S i n ml i n k模 块 库 中选 择 S i mP o we r S y s t e m 工 县箱, 并 平 稳 运 行 的 重要 保 证 其 中动 车组 电 气 系统 的 组 成和 动 车组 辅 将 所 需的 模 块拉 到 编 辑芥 面 中 助 供 电 系统 是 该 门课 程 的重 要 前 提 和 基 础 . 因此 该 部 分 内容 对 ( 3 ) 根据相应的参数 , 对模块 参数进行更 为细致的设置 本 门课程具有举足轻重的作 用 而 目前这 门课程 的教 学存在 以 ( 4 ) 然 后 将 各 个模 块按 照 相 应 的 关 系连 接 起 来 , 构 建 并 保
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高速动车组电气线路教学仿真系统的研究与开发
摘要:随着我国高速铁路的快速发展,国家对高速动车组检修技术专业、高速动车组驾驶技术专业高技能人才的需求日益旺盛。
根据《教育部关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》(教高[2006116号)的精神指导,依托武汉职业技术学院国家示范院建设重点建设专业——高速动车组检修技术专业,以高等教育学、职业教育学、教育心理学等为理论工具,从企业对高速动车组电气线路检修高技能人才能力需求出发,研究高速动车组电气线路检修技能训练方案、高速动车组电气线路教学仿真系统的建设方案、建成高速动车组电气线路教学仿真教学系统,为高速动车组检修技术专业、高速动车组驾驶技术专业高技能人才相关技能培训提供必要的训练条件,促进教学质量的进一步提高。
关键词:动车组;电气线路;仿真系统;技能训练;建设方案
1研究意义
根据我国《中长期铁路网规划》,到2020年,全国铁路营业里程将达12万km以上,客运专线达到1.6万公里以上,铁路建设投资规模将达到5万亿元以上。
今后几年,中国铁路将步入全面高速化的崭新时期。
在未来的铁路运输中,高速动车组将会成为人们出行的首选交通工具。
我国已经实现了时速200km及以上动车组的国产化。
到2010年,我国运营的高速动车组将达到1000列,到2020年,将达到2400列。
即将投入使用的我国四大动车组检修基地之一——武汉动车组检修基地届时将承担我国40%动车组的检修任务。
同时,根据我国《铁路十一五规划》,到2010年,运营动车组达1000列,将需要动车组司机(含地勤司机及运用整备等人员)8000名左右,随车机械师8000名左右,四大检修基地将需要高速动车组检修技术专业技能人才12000人左右。
动车组电气线路与控制是动车组高速、平稳、舒适、协调、安全运行的根本保障,也是高速动车组最核心的技术之一。
高速动车组检修技术专业、高速动车组驾驶技术专业学生以及现场从事高速动车组检修的技术人员都必须掌握动车组电气试验、动车组运行操纵、动车组故障检查、动车组电气线路故障处理、动车组应急故障处理、动车组非正常情况处理、各电气部件的专项检查与检修等技能。
《教育部关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》(教高[2006]16号)明确要求,高等职业院校要加强实训、实习基地建设,充分利用现代信息技术,开发虚拟工厂、虚拟车间、虚拟工艺、虚拟实验,以改善办学条件、彰显办学特色、提高教学质量。
研究与开发出的高速动车组电气线路教学仿真系统能为以上人员提供良好的相关技能训练条件,促进教学质量的进一步提高。
作者简介:黄秀川,武汉铁路职业技术学院。
2国内研究现状及分析
目前国内已有多种型号的电力机车电气线路教学仿真系统实验(实训)设备,(如我院的SS4改型电力机车模拟驾驶及电气线路教学仿真系统教学设备),动车
组电气线路教学仿真系统还属于研究起步阶段,我院在该领域的研究将填补动车组电气线路教学仿真系统项目空白,并且对开设此类专业的国内同类院校具有指导意义。
目前我们了解到,对应于动车组检修岗位、驾驶岗位在动车组电气线路方面应掌握的技能主要有:动车组电气试验、动车组运行操纵、动车组故障检查、动车组电气线路故障处理、动车组电气线路应急故障处理、动车组非正常情况处理、各电气部件的专项检查与检修等。
铁路企业相应动车组岗位职业技能培训方案一般采用:“选拔一送培一参观一自我提高”的模式进行。
即从现有职工中挑选具有一定理论基础和实践基础的职工,然后把这些职工送到国外厂家、国内厂家或者一些国内本科院校,进行相应的理论培训,并辅以工厂工艺流程的认识参观,完成培训。
受训人员回单位后,结合动车组设备、运输生产实际以及个人的生产经验,在生产过程中不断总结和完善适合自身的岗位技能。
这一方案的成功与否有赖于职工的个人素质、基础、工作经验、工作态度等,适合于目前的铁路运输生产的需要。
但是,对应于学校的教学来说会带来若干问题:培训成本高、增加了管理难度、培训效果无法评价、培训结果不具备稳定性、技能训练的针对性不强、技能训练的难易程度无法调控等等。
目前,国内本科院校相应动车组专业,偏重于理论教育,而高职院校相应专业技能训练设备不全、甚至缺乏,在一定程度上造成技能训练不足,毕业生对岗位适应性不强。
因此,必须尽快地开发动车组技能训练的相关方案、动车组技能训练设备的建设方案,以期提供良好的相关技能训练条件,促进教学质量的进一步提高。
3研究内容
调研动车组检修岗位、驾驶岗位动车组电气线路检修典型工作任务;研制技能训练方案、设计学习情境;设计高速动车组电气线路教学仿真系统建设方案;建设高速动车组电气线路教学仿真系统;技能训练实践探索。
4研究目标
通过对以上内容的研究与开发将形成多项研究成果,包括高速动车组电气线路检修技能训练方案、高速动车组电气线路教学仿真系统设计方案、高速动车组电气线路教学仿真系统。
该系统具备以下功能:教学功能,可以开展与实际电气线路联动的多媒体教学、操作技能演示与学生训练;故障设置,通过电脑软件设置或者专用故障设置电路板,可以灵活的模拟实际的电气线路故障;评价功能,通过软件能够对学生的操作、时间、结果、步骤、方法等自动地给出综合评价;可扩展,预留系统升级,将来动车组更新换代后,能以较低的成本、方便地适应其他型动车组的教学。
利用该教学仿真系统,可以开展动车组电气试验、动车组运行操纵、动车组模拟驾驶、动车组故障检查、动车组电气线路故障处理、动车组电气线路应急故障处理、动车组非正常情况处理、各电气部件的专项检查与检修等技能训练。
由
于采用“教、学、练一体化”,可以极大地缩减培训成本和周期,可以保证安全(人员和设备),可以减少对正常运输生产的干扰。
研究与开发出的成果将在以下方面发挥作用:服务教学,为学生训练提供条件;示范同类学校,起到借鉴作用,具有推广价值;服务企业,开展职工培训;服务社会,开展职业技能鉴定;服务其他学校、企业,提供师资培训;专业教师自身提高,开展教学及科学研究。
5拟解决的关键问题
动车组电气线路教学仿真系统技能训练方案;动车组电气线路教学仿真系统建设方案;现场专家及教学专家研讨会:邀请企业专家、技术人员、学校专职教师,组织专项研讨会,总结出结论,动车组驾驶专业、动车组检修专业对应于电气系统方面的实训项目、教学内容、训练方法、训练方式、应该掌握的深度及熟练程度等,归纳出《动车组电气线路技能训练方案》;教学设备生产厂家专家及教学专家研讨会:组织设备研讨会,根据《动车组电气线路技能训练方案》,研讨形成《动车组电气线路教学仿真系统建设方案》;动车组电气线路教学仿真系统设计;动车组电气线路教学仿真系统建设、安装、调试;技能训练实践探索。
6关键技术
高速动车组电气线路教学仿真系统及系统连接的网络化配置;故障设置系统与电气线路硬件系统接口及软件配置;考核评价软件开发;人机交互技术。