铁路货车制动系统VR教学系统的制作方法

铁路货车制动系统vr教学系统
技术领域
1.本发明涉及vr教学系统领域，特别涉及铁路货车制动系统vr教学系统。


背景技术：

2.随着中国铁路货车的发展，急需大批的铁路货车制动系统专业人才，但铁路货车制动系统较为复杂，常规教学方式已不能满足需求。为了培养制动系统高级专业人才，亟需一种更加有效的教学方式。


技术实现要素：

3.针对现有技术中存在的问题，提供了铁路货车制动系统vr教学系统，利用vr技术，使教学能够还原现场的真实体验、使学员记忆深刻。
4.本发明采用的技术方案如下：铁路货车制动系统vr教学系统，包括vr控制系统、vr操作平台、vr控制设备以及vr试验台，vr操作平台和vr试验台分别与vr控制系统连接，
5.vr控制系统，用于识别指令并完成vr操作平台与vr试验台之间的交互；vr控制系统由控制软件和硬件两部分组成，硬件由一台大屏幕显示的多功能一体电脑组成，控制软件依据制动系统各个部件的培训学习的需要，设置多个对应的学习场景，以多级菜单的形式在显示屏中显示，可根据学员学习的需求，选择对应学习场景并对学员的学习过程自动进行评判；
6.vr操作平台，提供vr控制设备，用户通过vr控制设备选择vr试验台进行教学或学习，并反馈视觉或力学感受；
7.vr控制设备，包含制动系统各个部件试验、组装过程中需要的各种专业工具和操作设备，这些专业工具和操作设备以vr的形式在系统中展示，为学员提供尽可能真实的学习体验；
8.vr试验台，提供虚拟教学环境，包括铁路货车制动系统整体结构试验台以及各个部件对应的试验台，用于模拟铁路货车制动系统现场的各种试验和检测设备，供学员针对不同部件进行试验。
9.进一步的，所述vr控制设备包括包含头戴设备、限位设备和操作手柄。
10.进一步的，所述操作平台还提供有同步监控接口，用于实时监测学员的操作过程，对学员进行引导，并对错误过程进行提醒和警告。
11.进一步的，所述铁路货车制动系统整体结构试验台用于展示铁路货车制动系统整体结构组成，通过该试验台进行铁路货车制动系统结构、原理以及组装教学。
12.进一步的，所述vr试验台包括120vr试验台、空重车vr试验台、制动缸vr试验台、单车vr试验台、闸调器vr试验台、折角塞门vr试验台、制动软管vr试验台、脱轨制动装置vr试验台。
13.进一步的，所述vr试验台均由三维建模和软件编程搭建而成。
14.进一步的，还包括vr工具，提供在模拟教学中需要用到的各中操作工具。
15.进一步的，所述vr教学系统支持多学员同时通过vr控制设备选择不同的vr试验台进行试验。
16.进一步的，所述vr试验台中每个试验台均内置有该部件对应常见典型故障以及故障对应原因分析。
17.与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：
18.1)仿真性：vr教学系统是以现实培演练环境为基础进行搭建的，操作规则同样立足于现实中实际的操作规范。
19.2)开放性：vr教学打破了演练空间上的限制，学员可以进行集中演练，身处何地的人员，只要通过相关网络通信设备即可进入相同的虚演练场所进行实时的集中化演练。
20.3)针对性：与现实中的真实教学相比，vr教学的一大优势就是可以方便的模拟任何培训科目，借助虚拟现实技术，学员可以将自身置于各种复杂、突发环境去，从而进行针对性训练，提高自身的应变能力与相关处理技能。
21.4)自主性：借助vr教学，各单位可以根据自身实际需求在任何时间、任何地点组织相关培训指导，学员等相关人员进行演练，并快速取得演结果，进行演练评估和改进。学员亦可以自发的进行多次重复演练，使学员始终处于培训的主导地位，掌握受训主动权，大大增加演练时间演练效果。
22.5)安全性：作为培训中重中之重的安全性，vr教学环境远比现实中安全，培训与学员可以大胆的在虚拟环境中尝试各种演练方案，即使创下“大祸”，也不会造成“恶果”，而是将这一切放入演练评定中去，作为最后演练考核的参考。这样，在确保学员人身安全万无一失的情况下，学员可以卸去事故隐患的包袱，尽可能极端的进行演练，从而大幅的提高自身的技能水平，确保在今后实际操作中的人身与事故安全。
附图说明
23.图1为本发明提出的铁路货车制动系统vr教学系统示意图。
具体实施方式
24.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的模块或具有相同或类似功能的模块。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。相反，本技术的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
25.本实施例提出的铁路货车制动系统vr教学系统主要由vr软件和vr硬件实现整体功能，其中，vr软件为vr控制系统，用于控制vr教学系统的运行、识别用户的指令；vr硬件包括vr操作平台、vr试验台等。vr教学系统通过虚拟学习环境、虚拟现实技术能够为学员提供生动、逼真的学习环境。亲身去经历的“自主学习”环境比传统的说教学习方式更具说服力。虚拟试验利用虚拟现实技术，可以建立各种虚拟试验操作台，利用vr能够极有效地降低成本投入，并让学员获得与真实试验一样的体会，得到同样的教学培训效果。具体方案如下：
26.如图1所示，铁路货车制动系统vr教学系统，包括vr控制系统、vr操作平台以及vr试验台，vr操作平台和vr试验台分别与vr控制系统连接，
27.vr控制系统，用于识别指令并完成vr操作平台与vr试验台之间的交互；vr控制系统由控制软件和硬件两部分组成，硬件由一台大屏幕显示的多功能一体电脑组成，控制软件依据制动系统各个部件的培训学习的需要，设置多个对应的学习场景，以多级菜单的形式在显示屏中显示，可根据学员学习的需求，选择对应学习场景并对学员的学习过程自动进行评判；
28.vr操作平台，提供vr控制设备，用户通过vr控制设备选择vr试验台进行教学或学习，并反馈视觉或力学感受；
29.vr控制设备，包含制动系统各个部件试验、组装过程中需要的各种专业工具和操作设备，这些专业工具和操作设备以vr的形式在系统中展示，为学员提供尽可能真实的学习体验；
30.vr试验台，提供虚拟教学环境，包括铁路货车制动系统整体结构试验台以及各个部件对应的试验台，用于模拟铁路。
31.其中，vr控制设备包含头戴设备、限位设备和操作手柄等设备，用于保护操作者在安全的空间进行操作，并反馈视觉和力学等现场感受。
32.同时，在本实施例中，vr操作平台可以同步监控培训学员的操作过程、对学员进行引导，并对错误过程进行提醒和警告。
33.在本实施例中，铁路货车制动系统整体结构试验台用于展示铁路货车制动系统整体结构组成，通过该试验台进行铁路货车制动系统结构、原理以及组装教学；所述vr试验台包括120vr试验台、空重车vr试验台、制动缸vr试验台、单车vr试验台、闸调器vr试验台、折角塞门vr试验台、制动软管vr试验台、脱轨制动装置vr试验台。
34.具体的，120vr试验台:通过三维建模、软件编程搭建，120vr试验台可模拟120型控制阀的各项性能试验、能够模拟和再现120型控制阀的常见典型故障并针对故障现象进行原因分析。
35.空重车vr试验台：通过三维建模、软件编程搭建，空重车vr试验台可模拟空重车的各项性能试验、能够模拟和再现空重车调整装置的常见典型故障并针对故障现象进行原因分析。
36.制动缸vr试验台：通过三维建模、软件编程搭建，制动缸vr试验台可模拟制动缸的各项性能试验、能够模拟和再现制动缸的常见典型故障并针对故障现象进行原因分析。
37.单车vr试验台：通过三维建模、软件编程搭建，单车vr试验台可模拟车辆整车的各项制动性能试验、能够模拟和再现车辆整车的常见典型故障并针对故障现象进行原因分析。
38.闸调器vr试验台：通过三维建模、软件编程搭建，闸调器vr试验台可模拟闸调器的各项制动性能试验、能够模拟和再现闸调器的常见典型故障并针对故障现象进行原因分析。
39.折角塞门vr试验台：通过三维建模、软件编程搭建，折角塞门vr试验台可模拟折角塞门的各项制动性能试验、能够模拟和再现折角塞门的常见典型故障并针对故障现象进行原因分析。
40.制动软管vr试验台：通过三维建模、软件编程搭建，制动软管vr试验台可模拟制动软管的各项制动性能试验、能够模拟和再现制动软管的常见典型故障并针对故障现象进行
原因分析。
41.脱轨制动装置vr试验台：通过三维建模、软件编程搭建，脱轨制动装置vr试验台可模拟脱轨制动装置的各项制动性能试验、能够模拟和再现脱轨制动装置的常见典型故障并针对故障现象进行原因分析。
42.在本实施例中，为了便于学员进行一些必要的操作，模拟和反馈真实环境中视觉和力学等感受，vr系统还包括vr工具，提供在模拟教学中需要用到的各中操作工具，例如扳手、夹具等。
43.本实施例提出的所述vr教学系统支持多学员同时通过vr控制设备选择不同的vr试验台进行试验。不论身处何地的学员，只要通过相关网络通信设备即可进入相同的虚演环境进行实时的集中化演练。
44.本发明提出的vr教学系统，营造了“自主学习”的环境，由传统的“以教促学”的学习方式代之为学员通过自身与信息环境的相互作用来得到知识、技能的新型学习方式。针对铁路货车制动系统各个部件，可进行三维vr全景结构和原理讲述和介绍、利用vr动画模拟压缩空气流动过程，方便学员学习和了解铁路货车制动系统各部件的结构和原理。
45.同时提供各种vr试验台，学员足不出户便可以做各种试验，获得与真实试验一样的体会。在保证教学效果的前提下，极大的节省了成本。
46.需要说明的是，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义；实施例中的附图用以对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
47.尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。