一、前期策划与设计（核心定版）

1. 需求调研与方案制定

• 明确实训目标：集装箱铁水联运全流程（港口装卸、铁路运输、堆场管理、多式联运调度）、岗位操作（岸桥司机、龙门吊司机、调度员、理货员）、考核指标。
• 确定沙盘参数：尺寸（如 4m×2m/6m×3m）、比例（常用 1:50/1:80/1:100）、功能模块（港口码头区、铁路装卸区、堆场、中控室、道路集疏运区）。
• 输出《铁水联运沙盘需求规格书》：含场景清单、设备清单、动态动作、实训流程、考核标准、软硬件接口要求。

2. 资料收集与数字化建模

• 收集基础资料：港口总平图、铁路线路图、集装箱码头工艺图、岸桥 / 龙门吊 / 火车 / 集卡技术参数、作业流程规范。
• 三维建模：用 SketchUp/3ds Max/Revit 建立沙盘整体模型，包含地形、建筑、设备、道路、水系；输出平面布局图、立面图、设备安装图、电路布线图、软件交互逻辑图。

• 方案评审：联合院校 / 企业确认场景真实性、实训流程合理性、设备动作准确性，形成最终设计方案。

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二、物理模型制作（实体搭建）

1. 底盘与地形构建

• 底盘制作：采用钢架 + 多层密度板结构（承重≥50kg/㎡），表面铺防潮板，标记坐标网格（X/Y 轴），便于设备定位；边缘做铝合金包边，防变形、易搬运。
• 地形与水系：用高密度泡沫板切割出码头岸线、铁路路基、堆场地形；表面刮腻子、打磨、喷涂仿真漆；水系用透明环氧树脂 + 蓝色颜料浇筑，底部铺仿真水草 / 鹅卵石，模拟港口水域。
• 路网铺设：用 ABS 板切割铁路轨道、公路、集卡通道；铁路轨道铺仿真轨枕 + 金属轨条，公路喷灰色哑光漆，粘贴车道线 / 斑马线。

2. 建筑与设施模型制作

• 港口建筑：中控室、候工楼、维修车间、海关监管区等，用 ABS 板激光切割 / 3D 打印，手工拼接、打磨、上色（外墙 / 玻璃 / 门窗细节）。
• 铁路设施：站台、信号机、道岔、接触网、信号灯等，按比例微缩，金属件做防锈处理。
• 堆场设施：集装箱龙门吊轨道、轮胎吊行走区、箱区标线、冷藏箱插座、照明灯塔等，精细还原布局。

3. 动态设备模型制作（核心实训单元）

• 港口装卸设备：岸桥（2 台）、龙门吊（4-6 台）、正面吊、堆高机、集卡（10-20 台），采用金属 + ABS 材质，内置微型电机 / 舵机，实现起升、变幅、旋转、行走、抓箱 / 放箱动作。
• 铁路运输设备：内燃机车 / 电力机车（2 台）、集装箱平车（10-15 节），内置驱动电机，可沿轨道自动 / 手动行驶，实现列车编组、解编、装卸作业。
• 辅助设备：皮带机、理货平台、地磅、消防设施、监控杆等，按比例制作，部分可联动动作。

4. 模型组装与细节处理

• 定位安装：按设计图将建筑、设备、轨道、道路固定到底盘，确保坐标精准、比例协调。
• 细节装饰：铺仿真草皮、种植树木模型、放置人物 / 集装箱模型（20ft/40ft 空 / 重箱）、设置标识牌（港口名称、轨道编号、箱区代码）。
• 表面处理：整体喷哑光保护漆，防反光、防氧化；金属部件做旧处理，增强真实感。

三、电控与软件系统集成（智能核心）

1. 电气控制系统搭建

• 硬件选型：PLC 控制器（西门子 S7-1200 / 三菱 FX 系列）、微型伺服电机 / 步进电机、继电器、传感器（位置 / 限位 / 光电）、LED 灯、电源模块、接线端子。
• 电路布线：按电路图铺设动力线、信号线、控制线，采用线槽隐藏布线，标注线号；设备电机、传感器、灯光分回路控制，便于检修。
• 控制逻辑编程：编写 PLC 程序，实现设备单动 / 联动、自动 / 手动切换、故障报警、限位保护；如岸桥自动抓箱→行走→放箱，列车自动行驶→对位→装卸，龙门吊自动堆箱 / 取箱。

2. 软件系统开发与集成

• 实训软件：基于 C#/Java 开发《铁水联运仿真实训系统》，包含三维可视化界面、作业计划模块、设备监控模块、操作考核模块、数据统计模块。
• 软硬件对接：通过 OPC UA/Modbus 协议实现 PLC 与实训软件通信，软件可实时监控设备状态、下发作业指令、记录操作数据；沙盘设备动作与软件界面同步显示。

• 交互系统：集成触控屏（15-22 寸），用于实训操作、计划下达、设备控制、成绩查询；可选配投影 Mapping，将动态作业流程投射到沙盘表面，增强沉浸感。

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四、联调测试与优化（确保可用）

1. 单体设备测试

• 逐个测试岸桥、龙门吊、列车、集卡的动作：起升、行走、旋转、抓箱、对位，确保动作精准、无卡顿、限位有效。
• 测试灯光、传感器、电路：照明正常、传感器信号稳定、无短路 / 断路、故障报警准确。

2. 系统联调测试

• 流程测试：模拟完整铁水联运流程 ——船舶到港→岸桥卸船→集卡转运→龙门吊堆箱→铁路装卸→列车发运→目的地卸车，验证各环节衔接顺畅、指令执行无误。
• 软件测试：测试作业计划拟制、设备监控、操作记录、成绩评定、数据导出功能，确保软件稳定、数据准确。
• 故障模拟：模拟设备故障、轨道堵塞、集装箱错放等场景，测试系统报警、应急处理、流程容错能力。

3. 优化调整

• 针对测试问题，调整设备机械结构、优化 PLC 控制程序、完善软件功能、修正模型细节，直至满足实训要求。
• 组织院校教师 / 企业专家进行验收，确认沙盘符合教学大纲、实训流程、考核标准。

五、交付与运维（长期保障）

1. 现场安装与调试

• 沙盘运输至院校 / 实训基地，现场组装、接线、通电，再次进行全流程测试，确保正常运行。
• 对教师 / 实训管理员进行操作培训：设备使用、软件操作、日常维护、故障排查、考核流程。

2. 资料交付

• 交付全套资料：《沙盘使用说明书》《电气原理图》《软件操作手册》《维护保养手册》《实训指导书》《考核标准》、模型图纸、软件安装包、保修卡。

3. 售后运维

• 提供 1-3 年质保，定期上门巡检、维护设备、升级软件；建立远程运维通道，快速解决故障。

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