铁路货车制动培训系统的制作方法

本实用新型涉及虚拟现实技术，具体地涉及一种铁路货车制动培训系统。

背景技术：

现有的铁路货车制动培训是借助文字和图片进行教学，但由于空气制动系统管路和制动阀内部通路较为复杂，制动、缓解和保压等作用需经一系列压力变化、通路开闭和配件动作，从而使控制阀发生一定作用，培训过程中这一系列动作借助文字表述往往晦涩难懂，图片的方式是静态的不利于表达结构内部空气流通。由于空气制动系统内部相对封闭，即使现场录制视频也很难清晰直观的表达空气通路及配件动作。这部分内容往往成为检修工作者的弱项，不利于故障判断和排除，限制了技能水平和推理能力的进一步提升。

技术实现要素：

本实用新型实施例的目的是提供一种铁路货车制动培训系统，该铁路货车制动培训系统可以降低学习成本，提高学习效率，达到简单、实用和易懂的学习效果。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供一种铁路货车制动培训系统，该系统包括：制动室单元以及虚拟现实单元，其中，所述制动室单元用于存储制动室工作岗位的场景和相应的工作方式；所述虚拟现实单元与所述制动室单元连接，用于以虚拟现实技术演示所述制动室工作岗位的场景，基于人机交互操作进行响应，以及引导操作人员实现相应的工作方式。

优选地，所述工作方式包括：制动阀分解、组装、研磨以及试验台试验中的至少一者。

优选地，所述虚拟现实单元包括：头盔、手柄以及定位器，其中，所述头盔用于演示虚拟现实内容；所述手柄用于人机交互操作；以及所述定位器用于采集所述头盔和所述手柄的动作。

优选地，该系统还包括：制动原理单元，与所述虚拟现实单元连接，用于通过所述虚拟现实单元演示所述铁路货车的基础制动原理。

优选地，该系统还包括：空气通路演示单元，与所述虚拟现实单元连接，用于通过所述虚拟现实单元演示与所述铁路货车的空气通路相关的制动原理。

优选地，所述空气通路演示单元包括：充气缓解位单元，用于演示所述铁路货车的充气缓解位的原理；紧急制动位单元，用于演示所述铁路货车的紧急制动位的原理。

优选地，该系统还包括：互动式考试单元，与所述虚拟现实单元连接，用于通过所述虚拟现实单元以虚拟作业的形式对所述操作人员进行考核以获得考试成绩。

优选地，该系统还包括：数据库单元，与所述互动式考试单元连接，用于存储操作人员个人信息及所述考试成绩，并对所述考试成绩进行分析以获得所述操作人员的技能弱项。

优选地，该系统还包括：仿真交互单元，与所述制动室单元连接，用于在电脑端建立并展现制动室工作岗位的场景，并基于操作人员的输入进行响应。

通过上述技术方案，采用本实用新型提供的铁路货车制动培训系统，建立虚拟仿真交互式作业培训形式，通过虚拟现实单元，演示制动室工作岗位的场景，引导操作人员实现相应的操作方式，使操作人员可以与仿真环境中的虚拟部件进行交互，实践作业流程。通过虚拟现实技术，不再需要进行相应的专门教学、实习，可以节约大量的授课和教具开销，降低了学习成本，提高了学习效率，达到简单、实用和易懂的学习效果。

本实用新型实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型实施例，但并不构成对本实用新型实施例的限制。在附图中：

图1是本实用新型一实施例提供的铁路货车制动培训系统的结构示意图；

图2是本实用新型提供的虚拟现实单元的模块示意图；

图3是本实用新型提供的虚拟现实单元的位置示意图；以及

图4是本实用新型另一实施例提供的铁路货车制动培训系统的结构示意图。

附图标记说明

1虚拟现实单元2制动室单元

3制动原理单元4互动式考试单元

5空气通路演示单元6数据库单元

7仿真交互单元。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型实施例，并不用于限制本实用新型实施例。

图1是本实用新型一实施例提供的铁路货车制动培训系统的结构示意图。如图1所示，该系统包括：制动室单元2以及虚拟现实单元1，其中，所述制动室单元2用于存储制动室工作岗位的场景和相应的工作方式；所述虚拟现实单元1与所述制动室单元2连接，用于以虚拟现实技术演示所述制动室工作岗位的场景，基于人机交互操作进行响应，以及引导操作人员实现相应的工作方式。

虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。

铁路货车制动培训系统打破原有的教学模式，以穿戴智能硬件的虚拟漫游式智能互动教学为主要培训方式。基于虚拟现实技术在虚拟场景中建立整个作业环境，而操作人员可以通过智能设备置身于虚拟作业环境中，跟随教学流程，逐步学习、实践。建立智能式培训，以作业指导书为蓝本，在虚拟场景中逐步演示、解说、示范，让职工能够在身临其境的环境中通过多个角度反复观看，提升学习效果，加深印象。

本实用新型实施例中，铁路货车制动培训系统包括制动室单元2以及虚拟现实单元1，制动室单元2包含制动室工作岗位的场景以及制动阀分解、组装、研磨和试验台试验等十数个相应的工作方式。

虚拟现实单元1以引导式的互动教学为主，具备引导式教学及虚拟仿真作业两种模式。在虚拟现实单元1中，将会完全再现相应岗位的环境、流程和规范。对于分解、组装、研磨和试验台试验等作业，首先实现完整的虚拟场景，各个零件、工具诸如橡胶圈、局减活塞、风动扳机和孔用挡圈钳等全部放置在虚拟桌面上，让职工根据作业步骤，依次使用相关零件和工具，最终完成整体组装或分解工作。

通过虚拟现实单元1，操作人员可以进行人机交互操作，例如将展示出来的虚拟部件进行挪动、分解和组装，同时虚拟现实单元1可以对操作人员的操作进行响应，基于该操作在对应的实际情景中的影响，对展现的虚拟内容进行调整，并展现调整后的虚拟内容。另外，虚拟现实单元1可以以各种方式告知操作人员某些虚拟部件需要挪动到什么位置，以及如何分解和组装等以引导操作人员。虚拟现实单元1在虚拟环境中完全集成和再现作业所需的所有工装、材料等，按照真实作业还原其使用方式与步骤，从而使用户可以在虚拟环境中体验到与真实作业大体一致的观感。

虚拟现实单元1由计算机软件设备与智能硬件装备两部分组成，软件设备的内容依赖智能硬件装备呈现。软件设备的内容包括虚拟现实形式的实现，通过虚拟现实技术将与虚拟现实单元1连接的单元的内容展示出来，是本领域的公知技术，在此不再赘述。智能硬件设备将在下文详述。

图2是本实用新型提供的虚拟现实单元的模块示意图。如图2所示，所述虚拟现实单元1包括：头盔11、手柄12以及定位器13，其中，所述头盔11用于演示虚拟现实内容；所述手柄12用于人机交互操作；以及所述定位器13用于采集所述头盔11和所述手柄12的动作。

图3是本实用新型提供的虚拟现实单元的位置示意图。如图3所示，操作人员头戴头盔11，手持手柄12，定位器13位于操作人员周围，头盔11利用头戴式显示器将人的对外界的视觉和听觉封闭，引导操作人员产生一种身在虚拟环境中的感觉。手柄12供操作人员进行操作，定位器13捕捉操作人员的各种动作，并反馈到软件设备中，软件设备通过分析用户的动作来做出回馈，并更新相应的内容，以移动虚拟部件为例，定位器13捕捉到了操作人员的动作，软件设备进行分析，发现该动作是在移动某一个虚拟部件，则同时分析虚拟部件的挪动产生的结果，在虚拟部件挪动的新位置更新该虚拟部件，原位置取消该虚拟部件，并根据挪动虚拟部件产生的结果调整虚拟内容以展现出来。

另外，本实用新型的系统还可以包括制动原理单元3、空气通路演示单元4、互动式考试单元5以及数据库单元6。

图4是本实用新型另一实施例提供的铁路列车技检培训系统的结构示意图。如图4所示，该系统还包括：

制动原理单元3，与所述虚拟现实单元1连接，用于通过所述虚拟现实单元1演示所述铁路货车的基础制动原理。此制动原理单元3是阐述整个制动检修工作最基础原理的单元。主要通过生动形象的三维仿真演示，配以互动式操作、剖面演示及二维示意等形式，对于整体制动原理、各个零部件在制动作用中担任的角色以及互相之间的作用关系加以说明。

空气通路演示单元4，与所述虚拟现实单元1连接，用于通过所述虚拟现实单元1演示与所述铁路货车的空气通路相关的制动原理。所述空气通路演示单元4包括：充气缓解位单元，用于演示所述铁路货车的充气缓解位的原理；紧急制动位单元，用于演示所述铁路货车的紧急制动位的原理。空气通路部分详述整个制动体系中最为复杂的知识，通过引导式二维动画、三维仿真演示及剖面演示，以分步骤暂停的手法详细阐述充气缓解位和紧急制动位等复杂晦涩的知识，将其变得简单、生动和易理解。

互动式考试单元5，与所述虚拟现实单元1连接，用于通过所述虚拟现实单元1以虚拟作业的形式对所述操作人员进行考核以获得考试成绩。互动式考试单元5建立互动式的考试系统，不再仅仅使用判断、选择等单一的形式，而是在此基础上加入重点内容操作和仿真虚拟作业等形式。因此，互动考试可以分为理论考试和作业考试两部分，理论考试部分为选择判断等传统形式，考察职工对于基础知识的掌握情况；作业考试部分则需要操作人员通过互动式的操作完成作业内容，从而考核操作人员对于作业技能的掌握程度。

数据库单元6，与所述互动式考试单元5连接，用于存储操作人员个人信息及所述考试成绩，并对所述考试成绩进行分析以获得所述操作人员的技能弱项，从而成为员工技能水平的资料库，实现对其的综合评定，并暴露其业务短板，方便针对相应内容进行重点培训。

仿真交互单元7，与所述制动室单元2连接，用于在电脑端建立并展现制动室工作岗位的场景，并基于操作人员的输入进行响应。仿真交互单元7与虚拟现实单元1互为补充，主要涉及软件操作较多的各个工作岗位。在仿真交互单元7中，将会建立起仿真场景，用户可以通过鼠标和键盘等来进行交互，如转换角度、使用软件菜单和执行命令等。场景与设备等都采用三维仿真建模的方式来搭建，从而使虚拟环境具备较高的还原度。在仿真交互单元7中，可以展现各个制动室的工作岗位，使操作人员能够通过该仿真交互单元7，在电脑端来调整虚拟环境中的制动室工作岗位的设备和部件。

通过上述技术方案，采用本实用新型提供的铁路货车制动培训系统，建立虚拟仿真交互式作业培训形式，通过虚拟现实单元1，演示制动室工作岗位的场景，引导操作人员实现相应的操作方式，使操作人员可以与仿真环境中的虚拟部件进行交互，实践作业流程。通过虚拟现实技术，不再需要进行相应的专门教学、实习，可以节约大量的授课和教具开销，降低了学习成本，提高了学习效率，达到简单、实用和易懂的学习效果。

以上结合附图详细描述了本实用新型实施例的可选实施方式，但是，本实用新型实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型实施例的技术构思范围内，可以对本实用新型实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型实施例的思想，其同样应当视为本实用新型实施例所公开的内容。