本发明涉及轨道交通车辆教学设备，更具体的涉及一种基于虚拟现实技术的轨道交通车辆制动仿真实训系统。
背景技术：
轨道交通车辆制动教学是用于对学员进行培训，培养学员对轨道交通车辆制动单元结构特点的了解掌握、对城轨车辆的维修保养更加高效而科学。现有的列车驾驶教学只能按书本中的文字以及图片来进行介绍教学，导致学习效率不高。
专利申请号为cn201420861306.1的专利文件公开了一种一种轨道交通车辆制动仿真实训设备，包括由空气制动装置、连接口和控制台组成的实训室，所述实训室内部安装有空气制动装置、连接口和控制台，所述空气制动装置位于实训室内中部，所述空气制动装置通过连接口和控制台连接在一起。
所述空气制动装置包括制动操作控制台、轮对驱动装置控制柜、风源系统、气路控制柜系统、空气弹簧单元系统、车辆转向架系统、动态原理图、实训室附属设施。所述制动操作控制台包括司机操作台、司机控制器、显示屏、仪表、按钮、控制单元和直流工作电源。所述轮对驱动装置控制柜包括控制柜体、逆变驱动装置、控制单元、低压电器、传感器和直流工作电源。所述风源系统包括电动空气压缩机组、干燥器、主风缸、安全阀、气压传感器和气动阀类。所述气路控制柜系统包括控制气阀柜体、集中控制单元、集成模拟分配阀组件模块、停放制动模拟控制模块、防滑模拟控制模块、气动阀类、气压传感器、制动风缸和直流工作电源。所述空气弹簧单元系统包括空气弹簧、高度阀组件、差压阀组件和气动阀类。所述车辆转向架系统包括简易转构架、基础制动单元、轮对与轴箱、驱动电机、齿轮箱、转向架支撑装置和气动阀类。所述动态原理图包括显示表、控制单元、显示屏和直流工作电源。所述实训室附属设施包括车底电器支撑架和连接管路。
城市轨道交通车辆空气制动实训室的车辆模拟司机操作台下达各种动作指令，后通过仿真制动电子制动控制单元上控制空气制动各单元部分的协调动作，并通过动态原理图同步显示；实训室车辆的控制联动控制通过工业自动化网络实现，从而确保线路的结构简洁、易于功能扩展和维护；实训室车辆的控制联动控制通过工业自动化网络实现，从而确保线路的结构简洁、易于功能扩展和维护。
但是，上述设备的模拟教学效果有限，学员通过模拟工作台下达指令后，只是通过动态原理图同步显示，学员的实际操作感受并不强烈，并且整个训练设备需要设置很多的相关设备，前期的投入较高，整套训练设备的成本很高。
技术实现要素：
针对上述技术问题，本发明提供一种基于虚拟现实技术的轨道交通车辆制动仿真实训系统，以解决现有技术中的模拟教学效果有限，学员通过模拟工作台下达指令后，只是通过动态原理图同步显示，学员的实际操作感受并不强烈，并且整个训练设备需要设置很多的相关设备，前期的投入较高，整套训练设备的成本很高的问题。
本发明的基础技术方案为：一种基于虚拟现实技术的轨道交通车辆制动仿真实训系统，包括虚拟现实交互设备、虚拟模拟计算机、空气制动装置、控制台和仿真实训空间；所述虚拟现实交互设备与虚拟模拟计算机连接；所述空气制动装置和控制台均设置在仿真实心空间中；所述空气制动装置包括制动操作控制台模型、轮对驱动装置控制柜模型、空气弹簧单元系统模型和车辆转向架模型。
本发明的工作原理为：本发明，舍弃了现有技术中的训练设备中的绝大多数设施，仅保留了一些必要的仿真控制柜与操作按键，采用虚拟模拟计算机对仿真训练中的操作过程进行虚拟现实模拟，学员佩戴虚拟现实交互设备进行模拟操作训练，在模拟训练中，学员通过虚拟现实交互设备进行沉浸式体验学习，实际实训空间中，学员按下拉动的均是必要的操作模型，学员拉动与按下模型时，在虚拟计算机模拟的训练操作中产生相应的效果，学员就能更好的学习到轨道交通车辆制动过程，学习实训效果好，同时，前期的基础设施投入较低，节约了极大的设施成本。
具体的，所述虚拟现实交互设备包括头戴显示器、立体环绕耳机和手套。头戴显示器将虚拟模拟计算机模拟的轨道交通车辆制动仿真实训场景内容显示在学员眼前，给学员真实的视觉感受，同时立体环绕耳机输出虚拟模拟计算机模拟的轨道交通车辆制动仿真实训中的环境声音，结合视觉效果给学员最真实的轨道交通车辆制动仿真实训体验，能提高实训的效果；并且手套能捕捉学员在实训操作中，学员的手部动作，在轨道交通车辆制动仿真实训中，学员需要进行很多的手部按键和拉杆操作，这时，手套能采集学员的手部动作，并且能将学员的手的实际位置反馈到虚拟模拟计算机中，虚拟模拟计算机进行计算后，在头戴显示器中显示学员的手部位置，保证学员能在虚拟交互设备进行实训学习时能够有真实的手部操作感觉，给学员真实的感受，进一步保证学员的实训效果。
具体的，所述制动操作控制台模型、轮对驱动装置控制柜模型、空气弹簧单元系统模型和车辆转向架模型分别设置有司机操作台、轮对驱动控制柜体、空气弹簧和车辆简易转构架。仿真实训空间中的制动操作控制台模型、轮对驱动装置控制柜模型、空气弹簧单元系统模型和车辆转向架模型分别设置有司机操作台、轮对驱动控制柜体、空气弹簧和车辆简易转构架。设置的司机操作台完全按照真实的环境设置相应按键与操作部件，学员在实训中能够在虚拟交互设备进行模拟实训时，能够用手触摸操控到实际的仿真模型，这样子能提高学员实训过程的实训感受，学员不仅仅眼睛能看到接近真实的轨道车辆的控制中心、耳朵能听见相应的声音，并且能够真实的用手进行相应操作，操作后，眼睛能真实感受操作后的相应效果，与现有技术中的原理图显示相比，其优越性巨大，学员能更好的学习与理解到相应的轨道交通制动知识。
进一步，所述空气制动装置包括制动操作控制台模型、轮对驱动装置控制柜模型、空气弹簧单元系统模型和车辆转向架模型上均设置有射频信号发射装置；所述虚拟现实交互设备上设置有射频信号接收装置。所述空气制动装置包括制动操作控制台模型、轮对驱动装置控制柜模型、空气弹簧单元系统模型和车辆转向架模型上均设置的射频信号发射装置能够将本身模型的被操作状态信号发射出去，虚拟现实交互设备上设置的射频信号接收装置接收到相应的信息之后反馈到虚拟模拟计算机中，虚拟模拟计算机在接收到相应的按键或其他设备被操作信息之后，将相应的操作效果或原理通过渲染模拟通过虚拟交互设备输出给学员，学员接收相应信息，能够提高学员的实训效果。
综上所述，本发明的有益效果为：
1.与现有的轨道交通制动仿真实训设备相比，本发明的实际学习训练效果更好，并且能极大的节约前期的实训设备的前期投入。学员能够更快的学会相应的知识，对轨道交通车辆制动单元结构特点的了解掌握、对城轨车辆的维修保养更加高效而科学。
2.设置的司机操作台完全按照真实的环境设置相应按键与操作部件，学员在实训中能够在虚拟交互设备进行模拟实训时，能够用手触摸操控到实际的仿真模型，这样子能提高学员实训过程的实训感受，学员不仅仅眼睛能看到接近真实的轨道车辆的控制中心、耳朵能听见相应的声音，并且能够真实的用手进行相应操作，操作后，眼睛能真实感受操作后的相应效果，与现有技术中的原理图显示相比，其优越性巨大，学员能更好的学习与理解到相应的轨道交通制动知识。
3.所述空气制动装置包括制动操作控制台模型、轮对驱动装置控制柜模型、空气弹簧单元系统模型和车辆转向架模型上均设置的射频信号发射装置能够将本身模型的被操作状态信号发射出去，虚拟现实交互设备上设置的射频信号接收装置接收到相应的信息之后反馈到虚拟模拟计算机中，虚拟模拟计算机在接收到相应的按键或其他设备被操作信息之后，将相应的操作效果或原理通过渲染模拟通过虚拟交互设备输出给学员，学员接收相应信息，能够提高学员的实训效果。
附图说明
图1为一种基于虚拟现实技术的轨道交通车辆制动仿真实训系统框图。
具体实施方式
为了本技术领域的人员更好的理解本发明，下面结合附图和以下实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
请参考图1，一种基于虚拟现实技术的轨道交通车辆制动仿真实训系统，包括虚拟现实交互设备、虚拟模拟计算机、空气制动装置、控制台和仿真实训空间；所述虚拟现实交互设备与虚拟模拟计算机连接；所述空气制动装置和控制台均设置在仿真实心空间中；所述空气制动装置包括制动操作控制台模型、轮对驱动装置控制柜模型、空气弹簧单元系统模型和车辆转向架模型。
所述虚拟现实交互设备包括头戴显示器、立体环绕耳机和手套。
所述制动操作控制台模型、轮对驱动装置控制柜模型、空气弹簧单元系统模型和车辆转向架模型分别设置有司机操作台、轮对驱动控制柜体、空气弹簧和车辆简易转构架。
所述空气制动装置包括制动操作控制台模型、轮对驱动装置控制柜模型、空气弹簧单元系统模型和车辆转向架模型上均设置有射频信号发射装置。所述虚拟现实交互设备上设置有射频信号接收装置。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。