CN106781801A - 一种轨道交通车辆检修仿真实训系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种轨道交通车辆检修仿真实训系统，采用三维虚拟现实仿真技术，构建轨道交通车辆检修实训模块和底层资源库；所述轨道交通车辆检修实训模块和底层资源库采取并行的系统架构；所述轨道交通车辆检修实训模块设有虚拟拆装的功能，所述虚拟拆装的过程采用虚拟现实技术展现，检修、工具准备完全按照真实车辆与实际的作业流程。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

一种轨道交通车辆检修仿真实训系统
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虚拟仿真技术的轨道交通车辆检修仿真实训系统。
背景技术
轨道交通在现代交通中作用越来越重要，逐渐成为了核心部分，一切轨道交通的建设及维护都是为轨道交通车辆安全而平稳运行这个最重要目的而服务的。车辆的检修正是其中重要的环节，合理的技术原理及性能指标对其至关重要。
目前轨道交通车辆都是机电一体化的产品，其维修成本较高，约占整个维修成本的40％，建立经济合理、切实可行的车辆检修培训系统，对确保车辆安全运行，降低运营成本和延长车辆寿命有十分重要的意义。
现有的车辆各级检修的培训系统都存在如下问题：
1没有真车，无法实现现场实训；
2有真车，但不能全部拆解，就算能拆解，其拆解和安装过复杂，工程量大；
3车体拆开后里面的气路管线电路等结构复杂，不能一一讲解清楚。
发明内容
本发明要解决的问题是设计一种轨道交通车辆检修仿真实训系统，利用计算机三维仿真技术，在虚拟场景中对车辆进行虚拟拆装，实现对车辆检修的认知、教学、实训和考核等功能。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：一种轨道交通车辆检修仿真实训系统,采用三维虚拟现实仿真技术，构建轨道交通车辆检修实训模块和底层资源库；所述轨道交通车辆检修实训模块和底层资源库采取并行的系统架构，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；
所述轨道交通车辆检修实训模块设有虚拟拆装的功能，所述虚拟拆装的过程采用虚拟现实技术展现，检修、工具准备完全按照真实车辆与实际的作业流程。
进一步的，所述轨道交通车辆检修实训模块建立三维虚拟模型，按照真实车辆1：1比例，此模型实现12部分“从整体到局部”的三维结构展示、虚拟检修、拆装，同时以现有车辆为基础，体现整列车的所有构造和连接模式，系统所有部件均采用三维模式展示，与真实车辆比例、色彩、材质完全一致。
进一步的，所述轨道交通车辆检修实训模块包括12个模块，分别是：车端连接系统模块、转向架模块、供风空气制动模块、辅助电气系统模块、网络控制系统模块、牵引供电模块、车体模块、客室设施模块、车内环境控制系模块、旅客信息系统模块、司机室模块、给水及卫生系统模块。
进一步的，所述虚拟拆装的过程配有标准的语音讲解和文字注释，讲解拆装过程中的注意事项；虚拟拆装过程有演示和逐步操作两种模式；演示模式自动逐步拆装，教师可控制自动拆装的速度，并且自动拆装模式不影响虚拟物体的鼠标缩放和360度旋转浏览；逐步操作模式，教师通过鼠标选择不同部件可实现单步虚拟拆装，拆装过程真实体现零件位置关系、工具使用、安装方向。
进一步的，所述轨道交通车辆检修实训模块具备教学单元和网络考核单元，教学单元用于培训教学；网络考核单元通过网络实现计算机环境下考试，考核内容包括所有的虚拟拆装的所有检修流程。
更进一步的，所述教学单元供教师在教学和讲解时使用，每个细节步骤可以单步执行，教师通过鼠标拖放旋转分解前和分解后的各个部件三维模型。
更进一步的，所述网络考核单元实现局域网络环境下多人同时在线考核，教师设置考试的题目、时间、考试停止条件；教师监控每个考生的实时状态；学员考核过程中每个终端操作的过程被记录存储，考试结束后自动生成考试成绩；成绩统计规范化，考试结束立即生成成绩单和成绩统计结果。
本发明提出的一种轨道交通车辆检修仿真实训系统，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。本发明利用计算机三维仿真技术，以实际车辆为载体，虚拟构建包括车辆整体外观及各主要系统部件的三维结构、工作原理、虚拟拆装、检修维护等，满足对车辆整车及各主要系统结构的认知、教学、实训和考核等功能，提供教师教学、职工自学等辅助功能，实现了“检修流程、故障处理、实训考核”的三个标准化。
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，轨道交通车辆二级检修仿真实训系统,采用三维虚拟现实仿真技术，构建轨道交通车辆二级检修实训模块，其中：
(1)系统包括12个模块，分别是：车端连接系统、转向架、供风空气制动、辅助电气系统、网络控制系统、牵引供电、车体、客室设施、车内环境控制系、旅客信息系统、司机室、给水及卫生系统。
(2)所有三维虚拟模型，按照真实车辆1：1比例建立模型，此模型基础上实现12部分“从整体到局部”的三维结构展示、虚拟检修、虚拟零件库等三部分功能。同时以现有车辆为基础，体现整列车的所有构造和连接模式，系统所有部件均采用三维模式展示，与真实车辆比例、色彩、材质完全一致。
(3)车辆拆装过程采用虚拟现实技术展现，检修、工具准备等完全按照地铁公司真实车辆与实际的作业流程。
(4)虚拟拆装过程配有标准的语音讲解和文字注释，讲解拆装过程中的注意事项。虚拟拆装过程有演示和逐步操作两种模式，演示模式自动逐步拆装，教师可控制自动拆装的速度，并且自动拆装模式不影响虚拟物体的鼠标缩放和360度旋转浏览；逐步操作模式，教员通过鼠标选择不同部件可实现单步虚拟拆装，拆装过程真实体现零件位置关系、工具使用、安装方向等细节。
(5)具备教学、网络考核二种使用模式。教学模式用于培训教学；网络考核模式可通过网络实现计算机环境下考试，考核内容包括所有的虚拟拆装的所有检修流程。
(6)教学模式供教员在教学和讲解时使用。讲解内容可通过投影仪在大屏幕上供所有学生观看。每个细节步骤可以单步执行，教员可以通过鼠标拖放、旋转分解前和分解后的各个部件三维模型。
(7)考核模式下可实现局域网络环境下多人同时在线考核(支持不少于70人)。教师服务器可设置考试的题目、时间、考试停止条件；教师端可以监控每个考生的实时状态。学生考核过程中每个终端操作的过程都会被记录下来，考试结束后自动生成考试成绩。教师可以统计打印每个人的成绩单，并给出成绩统计结果。成绩统计规范化，考试结束立即生成成绩单和成绩统计结果。
以高铁380B为例，本系统以三维虚拟的方式展示380B高铁检修的所有检修过程，所有检修过程均配有铁路局动车所专用标准的检修流程的文字描述。所有部件均在鼠标停留时能有相应的名称显示。所有部件比例、尺寸、材质、颜色均与动车380B车辆实物相同，所有部件均可软件虚拟环境下360度旋转、矢量缩放，显示各部件名称，不允许以三维动画形式或其他文字或简单多媒体代替虚拟仿真过程。
(1)高铁380B车端及车体连接二级修30个作业过程
(2)高铁380B转向架二级修45个作业过程
(3)高铁380B供风空气制动二级修65个作业过程
(4)高铁380B辅助电气系统二级修14个作业过程
(5)高铁380B网络控制系统二级修5个作业过程
(6)高铁380B牵引供电二级修28个作业过程
(7)高铁380B给水及卫生系统二级修13个作业过程
(8)高铁380B客车内施二级修17个作业过程
(9)高铁380B车内环境控制系统7个作业过程
(10)高铁380B旅客信息系统二级修1个作业过程
(11)高铁380B司机室二级修11个作业过程
(12)高铁380B其他二级修1个作业过程
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 (7)

1.一种轨道交通车辆检修仿真实训系统,其特征在于，采用三维虚拟现实仿真技术，构建轨道交通车辆检修实训模块和底层资源库；所述轨道交通车辆检修实训模块和底层资源库采取并行的系统架构，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；
所述轨道交通车辆检修实训模块设有虚拟拆装的功能，所述虚拟拆装的过程采用虚拟现实技术展现，检修、工具准备完全按照真实车辆与实际的作业流程。
2.根据权利要求1所述的一种轨道交通车辆检修仿真实训系统,其特征在于，所述轨道交通车辆检修实训模块建立三维虚拟模型，按照真实车辆1：1比例，此模型实现12部分“从整体到局部”的三维结构展示、虚拟检修、拆装，同时以现有车辆为基础，体现整列车的所有构造和连接模式，系统所有部件均采用三维模式展示，与真实车辆比例、色彩、材质完全一致。
3.根据权利要求1或2所述的一种轨道交通车辆检修仿真实训系统,其特征在于，所述轨道交通车辆检修实训模块包括12个模块，分别是：车端连接系统模块、转向架模块、供风空气制动模块、辅助电气系统模块、网络控制系统模块、牵引供电模块、车体模块、客室设施模块、车内环境控制系模块、旅客信息系统模块、司机室模块、给水及卫生系统模块。
4.根据权利要求1或2所述的一种轨道交通车辆检修仿真实训系统,其特征在于，所述虚拟拆装的过程配有标准的语音讲解和文字注释，讲解拆装过程中的注意事项；虚拟拆装过程有演示和逐步操作两种模式；演示模式自动逐步拆装，教师可控制自动拆装的速度，并且自动拆装模式不影响虚拟物体的鼠标缩放和360度旋转浏览；逐步操作模式，教师通过鼠标选择不同部件可实现单步虚拟拆装，拆装过程真实体现零件位置关系、工具使用、安装方向。
5.根据权利要求1所述的一种轨道交通车辆检修仿真实训系统,其特征在于，所述轨道交通车辆检修实训模块具备教学单元和网络考核单元，教学单元用于培训教学；网络考核单元通过网络实现计算机环境下考试，考核内容包括所有的虚拟拆装的所有检修流程。
6.根据权利要求5所述的一种轨道交通车辆检修仿真实训系统,其特征在于，所述教学单元供教师在教学和讲解时使用，每个细节步骤可以单步执行，教师通过鼠标拖放旋转分解前和分解后的各个部件三维模型。
7.根据权利要求5所述的一种轨道交通车辆检修仿真实训系统,其特征在于，所述网络考核单元实现局域网络环境下多人同时在线考核，教师设置考试的题目、时间、考试停止条件；教师监控每个考生的实时状态；学员考核过程中每个终端操作的过程被记录存储，考试结束后自动生成考试成绩；成绩统计规范化，考试结束立即生成成绩单和成绩统计结果。
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