基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的機(jī)車故障處理模擬仿真（VR）系統(tǒng)

陳芳

摘要：隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不斷發(fā)展，其在教育培訓(xùn)中嶄露頭角。本系統(tǒng)將移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)+VR技術(shù)相結(jié)合，模擬仿真HXD1D型機(jī)車的主要故障情況，進(jìn)行在線職業(yè)培訓(xùn)，培訓(xùn)內(nèi)容可以通過(guò)手機(jī)傳播和展示，打破傳統(tǒng)時(shí)空和安全限制，是一種全新的培訓(xùn)模式。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng);在線職業(yè)培訓(xùn);虛擬仿真（VR）系統(tǒng)

一、概述

我國(guó)在軌道交通行業(yè)的投入日益增大，新技術(shù)、新設(shè)備、新技規(guī)的應(yīng)用層出不窮，新老員工的傳統(tǒng)培訓(xùn)方式缺陷也逐漸凸顯，VR技術(shù)在教育培訓(xùn)中具有三維立體、實(shí)時(shí)交互和記錄可追朔的特點(diǎn)，可以彌補(bǔ)培訓(xùn)手段的不足，該系統(tǒng)采用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和VR相結(jié)合，利用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的便捷性，將受訓(xùn)人員的碎片時(shí)間進(jìn)行規(guī)劃管理，減少了培訓(xùn)周期，提高了學(xué)習(xí)效率，利用后臺(tái)監(jiān)控功能，能及時(shí)掌握人員受訓(xùn)情況和學(xué)習(xí)進(jìn)度，為新老員工的上崗就位提供輔助決策依據(jù)。

隨著軌道交通普及，火車、地鐵出行也已經(jīng)成為人們出行的首選交通工具，交通的安全也是重中之重，本系統(tǒng)利用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)+VR技術(shù)模擬仿真HXD1D型機(jī)車的主要故障情況，依靠交互形式讓受訓(xùn)人員掌握故障的處置方式，通過(guò)不斷的學(xué)習(xí)累積和考核過(guò)關(guān)，使得受訓(xùn)人員在真實(shí)故障出現(xiàn)時(shí)具備相關(guān)知識(shí)和業(yè)務(wù)處置能力。

二、技術(shù)原理

VR技術(shù)也就是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，主要利用三維建模和專業(yè)引擎構(gòu)建一個(gè)虛擬場(chǎng)景，再現(xiàn)真實(shí)世界的視景漫游、設(shè)備操作和模擬考核等流程。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)就是將移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)二者結(jié)合起來(lái)，成為一體，通過(guò)模型優(yōu)化和引擎改造，將VR制作的內(nèi)容融合到手機(jī)應(yīng)用APP中，依托云渲染技術(shù)對(duì)仿真應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)渲染，用戶通過(guò)手機(jī)上的應(yīng)用獲得交互。

三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求

1.真實(shí)的三維效果，模擬HXD1D司機(jī)室、機(jī)械間場(chǎng)景，模擬外部接觸網(wǎng)、鐵軌、山丘等外部環(huán)境。

2.數(shù)個(gè)故障交互處置流程，司機(jī)室和機(jī)械間所以硬件設(shè)備和顯示屏具有交互點(diǎn)。

3.客戶端和服務(wù)器端架構(gòu)，客戶端能讀取服務(wù)器資料，自動(dòng)存儲(chǔ)考試交互點(diǎn)動(dòng)作、時(shí)間要素等信息;服務(wù)器端具備人員管理、考試設(shè)置等功能。

4.手機(jī)號(hào)和微信號(hào)登錄綁定功能，生成授權(quán)碼功能。

5.實(shí)現(xiàn)培訓(xùn)流程、時(shí)間卡控、在線考核等功能，培訓(xùn)、考試情況自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，管理員可以查詢和輸出報(bào)表，考試結(jié)果可以實(shí)時(shí)顯示。

四、系統(tǒng)功能示例

故障一：通過(guò)分相絕緣器后，主斷路器合不上的處理

故障提示：主斷路器合不上，主斷路器標(biāo)識(shí)仍顯示“斷開(kāi)、無(wú)緩解”狀態(tài)。

（1）培訓(xùn)模式：

機(jī)車在運(yùn)行狀態(tài)，兩側(cè)有山丘、樹(shù)木、植被、防護(hù)欄、接觸網(wǎng)交替，白天、日中，受電弓升起，接觸網(wǎng)分別在視野上方和右上方，軌道分別在前方和右方，左側(cè)每隔半分鐘有信號(hào)機(jī)交替，自動(dòng)過(guò)分相時(shí);斷電標(biāo)1、2，合電標(biāo)依次在左側(cè)出現(xiàn)，間隔10秒。

越過(guò)合電標(biāo)后，出現(xiàn)主斷路器合不上的故障。

步驟1.通過(guò)選擇“”標(biāo)志點(diǎn)擊主手柄，觀察主手柄擋位是否在“0”的位置上。如果在“0”的位置上，則通過(guò)檢測(cè)，無(wú)提示，進(jìn)行第2步;如果在其他擋位上，則提示用戶選擇“?”標(biāo)志，將擋位重新?lián)艿健?”，否則不出現(xiàn)第2步提示。

步驟2.通過(guò)“”標(biāo)志點(diǎn)擊微機(jī)屏，觀察主斷狀態(tài)顯示，（什么是正確的？），根據(jù)提示，選擇“?”標(biāo)志將主斷路器的扳鍵開(kāi)關(guān)先置“分”位再到“0”位。如果用戶沒(méi)有從分到0，則無(wú)法進(jìn)入第3步提示。

步驟3.通過(guò)“”標(biāo)志點(diǎn)擊微機(jī)屏，微機(jī)屏顯示允許合主斷圖標(biāo)，但是此時(shí)無(wú)法手動(dòng)合主斷。通過(guò)選擇“?”標(biāo)志選擇按壓微機(jī)顯示屏故障歷史記錄按鍵，再通過(guò)選擇“?”標(biāo)志選擇當(dāng)前故障處理按鍵。

根據(jù)故障處理提示通過(guò)選擇“?”標(biāo)志，進(jìn)入車內(nèi)機(jī)械間低壓柜上部選擇自動(dòng)過(guò)分相空氣自動(dòng)開(kāi)關(guān)，將該空氣自動(dòng)開(kāi)關(guān)扳至“OFF”位（關(guān)位），切除自動(dòng)過(guò)分相裝置。微機(jī)顯示屏顯示自動(dòng)過(guò)分相切除。

步驟4.根據(jù)提示，通過(guò)選擇“?”標(biāo)志選擇微機(jī)界面，點(diǎn)擊復(fù)位按鈕。司機(jī)通過(guò)選擇“?”標(biāo)志，將主斷由“0”位扳至“合”位，微機(jī)屏顯示主斷路器閉合標(biāo)志，該故障處理完成。

（2）考核模式

操作沒(méi)有任何提示，只有故障現(xiàn)象描述，用戶可以自由執(zhí)行培訓(xùn)模式的步驟1-步驟4，如果部分步驟順序錯(cuò)誤的話而不影響最終結(jié)果，則盡量少扣分或者不扣分;如果步驟順序錯(cuò)誤會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重問(wèn)題出現(xiàn)，則整體扣分或者多扣分。用戶的每一個(gè)交互動(dòng)作都進(jìn)行記錄，走動(dòng)或者停留不記錄，用戶可以使用1個(gè)提示機(jī)會(huì)，該提示可以應(yīng)用到以上4個(gè)步驟的任意一步?？己说臅r(shí)間采用5分鐘，使用倒計(jì)時(shí)方式。如果到時(shí)未交卷則系統(tǒng)強(qiáng)制自動(dòng)提交，最終分?jǐn)?shù)以執(zhí)行完的步驟計(jì)算。

五、小結(jié)

在軌道交通行業(yè)，一般是采用模擬器+三維視景進(jìn)行仿真實(shí)訓(xùn)，但是模擬器的設(shè)備采購(gòu)成本高，占用空間資源大，維護(hù)更新周期長(zhǎng)，而且受位置和時(shí)間的限制，學(xué)生和從業(yè)人員無(wú)法及時(shí)有效的實(shí)時(shí)應(yīng)用。

本項(xiàng)目采用“移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)+虛擬仿真”模式開(kāi)展職業(yè)在線教育，主要體現(xiàn)為兩方面：首先，虛擬仿真作為一種具有沉浸性、交互性和想象性的技術(shù)手段，通過(guò)改變傳統(tǒng)的單向輸出的知識(shí)傳遞形式，逐步建立雙向交互的知識(shí)生長(zhǎng)體系，成為最受歡迎的新型知識(shí)載體。本項(xiàng)目利用虛擬仿真開(kāi)展的在線教育，通過(guò)給予觀察者無(wú)與倫比的真實(shí)感受，充分挖掘人們的創(chuàng)造思維能力，使學(xué)習(xí)者在虛擬世界中將自己的專業(yè)技能和構(gòu)想相結(jié)合付諸實(shí)現(xiàn)，擴(kuò)展他們的思維空間，培養(yǎng)他們對(duì)專業(yè)知識(shí)的興趣;其次，本項(xiàng)目創(chuàng)新地利用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)將虛擬仿真的教育內(nèi)容通過(guò)手機(jī)進(jìn)行展示和傳播，突破傳統(tǒng)的時(shí)空限制、安全限制和成本限制，使得老師、學(xué)生和從業(yè)人員可以通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，隨時(shí)隨地的參與、體驗(yàn)和互動(dòng)，真正的實(shí)現(xiàn)了專業(yè)知識(shí)準(zhǔn)確、普遍地傳播，為職業(yè)教育和崗位培訓(xùn)的覆蓋面擴(kuò)大提供了應(yīng)用基礎(chǔ)。

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