CN106781802A - 一种铁路货车检修vr实训*** - Google Patents

一种铁路货车检修vr实训*** Download PDF

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Abstract

本发明提供一种铁路货车检修VR实训***,采用VR沉浸式虚拟现实仿真技术，构建铁路货车检修实训模块和资源库，所述实训模块和资源库采取并行的***架构，既可按照既定的形式划分和组织各实训模块，同时资源库开放，由教师自由调用。本发明解决了实体实验、实训条件不足的问题，利用虚拟技术满足学生实验、实训的需求；配合教学资源库建设，提供仿真、可视、交互的学习资料，为教师讲解新知识、展示新技术，学生课下自主学习新知识等提供参考资料。

Description

一种铁路货车检修VR实训***
技术领域
本发明属于轨道交通职业教育领域，特别是涉及到一种基于VR技术的铁路货车检修实训***。
背景技术
随着交通产业的蓬勃发展与科技进步，铁路车辆的整体构造越来越复杂，拆装也比较麻烦。如不能清晰了解车辆的构造情况，即使有多年以上维修经验的高级维修技师也无法进行精确检修。这种变化使得车辆检修教育方式也有了新的变化需求。教学过程中，由于教育成本、场地、时间等因素限制，学生并不能得到良好地培训，目前出现的虚拟教学实训能够解决这个难题。
虚拟教学是以现代教育思想为依据、现代教育技术手段为支撑，结合本专业教学需求和学生实验、实训需求，以计算机仿真技术为核心，开发的仿真教学资源和实验、实训资源。虚拟教学资源是解决实验实训设施不足、设备更新缓慢，解决实验实训安全性问题的有效手段。
因此，如何引入虚拟教学实训用于车辆检修教育，成为亟需解决的问题。
发明内容
本发明要解决的问题是设计一种铁路货车检修VR实训***，采用目前先进的虚拟装备技术，实现对铁路车辆的虚拟漫游及仿真拆装，实用、易用、安全可靠。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：一种铁路货车检修VR实训***,采用VR沉浸式虚拟现实仿真技术，构建铁路货车检修实训模块和资源库，所述实训模块和资源库采取并行的***架构，既可按照既定的形式划分和组织各实训模块，同时资源库开放，由教师自由调用。
进一步的，所述铁路货车检修实训模块包括三维结构模块、工作原理模块、拆装实训模块、故障处置模块、检查作业模块；
所述三维结构模块用于提供整车及部件的三维结构模型及***图；
所述工作原理模块用于对基础制动装置的工作原理进行演示，以动画的形式模拟基础制动的工作过程；
所述拆装实训模块用于实现整车结构及转向架结构的分解、组装训练；
所述故障处置模块主要包括对轮对踏面的故障处理训练；
所述检查作业模块用于实景模拟货车技术检查作业现场，进行实景仿真技术检查作业。
更进一步的，所述三维结构模块的三维结构模型按照真实车辆结构1:1比例建造，根据实际车型开发，颜色、车辆结构及各部件组成与实际车辆完全一致；所述模型和***图通过VR控制手柄进行各部件的选择和360度的旋转查看。
更进一步的，所述工作原理模块使用VR控制手柄自主选择各车型模块进行工作原理演示。
更进一步的，所述拆装实训模块中各三维车辆总成及零部件具有放大、缩小、旋转、移动功能，各部分结构均按照实物1：1比例，反映的材质与真实车辆完全相同；拆装过程在三维虚拟环境下由VR控制手柄控制操作，严格遵守铁路货车车辆拆装实训流程。
更进一步的，所述故障处置模块设有单独的工具库单元，通过VR控制手柄进行工具的选择以及故障的处置。
更进一步的，所述检查作业模块设有货车始发技术检查作业单元、货车通过技术检查作业单元、货车中转技术检查作业单元、货车到达技术检查作业单元，所有作业单元均可进行场景的切换。每次操作均有标准流程和作业技术要领的提示。
再进一步，所述检查作业模块还设有在线交互单元及评价单元。
进一步的，所述资源库包括基本的车辆模型、动画、脚本。
进一步的，所述实训***由学员通过VR设备完成实训，所述VR设备主要包括头戴式眼镜，两个控制手柄，两个激光***，串流盒，USB数据线，耳机。
本发明提出的一种铁路货车检修VR实训***，与现有技术相比，有益效果为：
本发明解决了实体实验、实训条件不足的问题，利用虚拟技术满足学生实验、实训的需求；配合教学资源库建设，提供仿真、可视、交互的学习资料，为教师讲解新知识、展示新技术，学生课下自主学习新知识等提供参考资料。
一、本发明具有先进性：
(1)实现了铁路货车检修虚拟仿真应用软件和资源库；
(2)把虚拟现实技术应用于铁路货车的教学，彻底解决了铁路车辆交通专业教学难的问题；
(3)提出了应用程序和资源库并行的***架构模式，即软件既可按照既定的形式划分和组织模块，同时其底层资源相对开放，教师可自由调用；
(4)将操作与理论通过VR软件应用平台融合在一起，并建立起一个接近真实城市铁路货车的工作环境；
(5)利用VR眼镜先进的虚拟现实技术，使学员更好的置身其中，身临其境。增加了实训的乐趣与真实感。
二、本发明具有实用性：
(1)形成了适合多人多任务的教学和实训手段；
(2)虚拟拆装等功能使得车辆大型装备的结构讲解更加直观，更适合教学需要；
(3)由于软件应用的广泛性，一套软件可供多个学校使用，大大降低了实训的成本；
(4)通过以往不同学校相似教学案例的分析，应用本***教学，效率可提高一倍，教学时间缩短1/2；
(5)所有结构均按照真实车辆1：1比例进行研发，颜色、结构等与真车完全一致，且可随着车辆的改造进行软件的升级更新。
三、本发明具有易用性：
通过VR设备就可完成相关的操作，简单、便捷，容易操作。所有操作直观、易用。VR操作手柄通过简单的培训即可熟练使用，且与***结合，学员完全可用控制手柄实现实训。
四、本发明具有安全、可靠性：
铁路货车发展迅速，车辆众多。人员的安全有时不能得到全部保障，本实训***完全模拟铁路货车的工作环境，模拟出众多故障情况，使学员可以对于各种故障设置进行实训，且可进行多次实训直至掌握，以此达到熟练排除故障的能力，减少危险的发生；
且学员使用VR实训***后，不再需要面对真实的车体，不再需要现场作业，只需使用VR控制手柄即可实现整个检修实训流程，安全可靠。
附图说明
图1是本发明实施例的功能模块架构图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
如图1所示，本***采用VR沉浸式虚拟现实仿真技术，构建铁路货车检修实训模块和资源库，所述实训模块和资源库采取并行的***架构，既可按照既定的形式划分和组织各实训模块，同时资源库开放，由教师自由调用。其中，所述铁路货车检修实训模块包括三维结构模块、工作原理模块、拆装实训模块、故障处置模块、检查作业模块。
三维结构
包括主型客、货车(25G、25T型、C60型、平车、篷车、罐车)6类车的整体、转向架等物体的三维结构及零部件的***图。
部件结构模型均按照真实车辆结构1:1比例建造，根据实际车型开发，颜色、车辆结构及各部件组成与实际车辆完全一致，其场景更加真实立体。并且每辆车体均配有***图，可通过控制手柄进行各部件的选择和360度的旋转查看。
工作原理
对基础制动装置的工作原理进行演示，以动画的形式模拟基础制动的工作过程，使学员清楚的了解并掌握制动***的工作原理，提高了学习效率，且减少了培训实训的费用。
使用VR手柄自主选择各模块进行实训训练，在三维虚拟仿真环境下配合VR***增加实训的真实感。
拆装实训
具体包括主型客、货车(25G、25T型、C60型、平车、篷车、罐车)6种车型的分解、组装；以及转向架的分解、组装。
各三维车辆总成及零部件可进行放大、缩小、旋转、移动，各部分结构均按照实物1：1比例，反映的材质与真实车辆完全相同。拆装过程可在三维虚拟环境下实现，并且严格遵守铁路货车车辆拆装实训流程。虚拟拆装采用先进的虚拟现实技术，具有沉浸感和真实感；拆装过程中工艺流程、注意事项、使用工具均有完整体现。
具体实现功能：
(1)利用VR设备及VR仿真软件实现整个车体结构的分解、组装，使学员对其及部件的功能具有充分的认知了解；
(2)对转向架结构进行分解、组装、使学员对转向架的功能具有充分了解。
故障处置
主要包括对轮对踏面的故障处理，配有单独的工具库，可通过控制VR手柄进行工具的选择。
检查作业
货车检查作业共分为货车始发技术检查作业、货车通过技术检查作业、货车中转技术检查作业、货车到达技术检查作业这4部分，所有作业均可进行场景的切换。每次操作均有标准流程和作业技术要领的提示。
具体实现功能
1货车始发技术检查作业具体实现功能
(1)实景模拟货车技术检查作业现场；
(2)虚拟显示货车始发作业的标准流程及作业技术要领；
(3)实景仿真技术检查作业；
(4)具有在线交互***及评价***；
2货车通过技术检查作业具体实现功能
(1)实景模拟货车技术检查作业现场；
(2)虚拟显示货车通过作业的标准流程及作业技术要领；
(3)实景仿真技术检查作业；
(4)具有在线交互***及评价***；
3货车中转技术检查作业具体实现功能
(1)实景模拟货车技术检查作业现场；
(2)虚拟显示货车中转作业的标准流程及作业技术要领；
(3)实景仿真技术检查作业；
(4)具有在线交互***及评价***；
4货车到达技术检查作业具体实现功能
(1)实景模拟货车技术检查作业现场；
(2)虚拟显示货车到达作业的标准流程及作业技术要领；
(3)实景仿真技术检查作业；
(4)具有在线交互***及评价***；
本***总体实现功能
1可以对车辆检修厂、车辆结构进行3D场景再现。
2可以在空间中使用无线遥控设备对设备进行空间旋转及观察，可以同步讲解。
3可以与教师机之间实现在线交互功能，并具备项目评价***。
4可以真实再现现场的检查维修作业。
5作业过程可重复进行，方便学员自查自纠。
以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铁路货车检修VR实训***,其特征在于，采用VR沉浸式虚拟现实仿真技术，构建铁路货车检修实训模块和资源库，所述实训模块和资源库采取并行的***架构，既可按照既定的形式划分和组织各实训模块，同时资源库开放，由教师自由调用。
2.根据权利要求1所述的一种铁路货车检修VR实训***,其特征在于，所述铁路货车检修实训模块包括三维结构模块、工作原理模块、拆装实训模块、故障处置模块、检查作业模块；
所述三维结构模块用于提供整车及部件的三维结构模型及***图；
所述工作原理模块用于对基础制动装置的工作原理进行演示，以动画的形式模拟基础制动的工作过程；
所述拆装实训模块用于实现整车结构及转向架结构的分解、组装训练；
所述故障处置模块主要包括对轮对踏面的故障处理训练；
所述检查作业模块用于实景模拟货车技术检查作业现场，进行实景仿真技术检查作业。
3.根据权利要求2所述的一种铁路货车检修VR实训***,其特征在于，所述三维结构模块的三维结构模型按照真实车辆结构1:1比例建造，根据实际车型开发，颜色、车辆结构及各部件组成与实际车辆完全一致；所述模型和***图通过VR控制手柄进行各部件的选择和360度的旋转查看。
4.根据权利要求2所述的一种铁路货车检修VR实训***,其特征在于，所述工作原理模块使用VR控制手柄自主选择各车型模块进行工作原理演示。
5.根据权利要求2所述的一种铁路货车检修VR实训***,其特征在于，所述拆装实训模块中各三维车辆总成及零部件具有放大、缩小、旋转、移动功能，各部分结构均按照实物1：1比例，反映的材质与真实车辆完全相同；拆装过程在三维虚拟环境下由VR控制手柄控制操作，严格遵守铁路货车车辆拆装实训流程。
6.根据权利要求2所述的一种铁路货车检修VR实训***,其特征在于，所述故障处置模块设有单独的工具库单元，通过VR控制手柄进行工具的选择以及故障的处置。
7.根据权利要求2所述的一种铁路货车检修VR实训***,其特征在于，所述检查作业模块设有货车始发技术检查作业单元、货车通过技术检查作业单元、货车中转技术检查作业单元、货车到达技术检查作业单元，所有作业单元均可进行场景的切换。每次操作均有标准流程和作业技术要领的提示。
8.根据权利要求7所述的一种铁路货车检修VR实训***,其特征在于，所述检查作业模块还设有在线交互单元及评价单元。
9.根据权利要求1所述的一种铁路货车检修VR实训***,其特征在于，所述资源库包括基本的车辆模型、动画、脚本。
10.根据权利要求1-9任一项所述的一种铁路货车检修VR实训***,其特征在于，所述实训***由学员通过VR设备完成实训，所述VR设备主要包括头戴式眼镜，两个控制手柄，两个激光***，串流盒，USB数据线，耳机。
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