一种基于虚拟现实的铁路供电训练系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及虚拟现实技术及重载铁路综合训练领域，具体地，涉及一种基于虚拟 现实的铁路供电训练系统。
【背景技术】
[0002] 虚拟现实（Virtual Reality,简称VR)，又译为临境，灵境等。从应用上看它是一种 综合计算机图形技术、多媒体技术、人机交互技术、网络技术、立体显示技术及仿真技术等 多种科学技术综合发展起来的计算机领域的最新技术，也是力学、数学、光学、机构运动学 等各种学科的综合应用。虚拟现实的特点在于W模仿的方式为用户创造一种虚拟的环境， 通过视、听、触等感知行为使得用户产生一种沉浸于虚拟环境的感觉，并与虚拟环境相互作 用从而引起虚拟环境的实时变化。现在与虚拟现实有关的内容已经扩大到与之相关的许多 方面，如"人工现实"、"遥在"、"虚拟环境"、"赛博空间（切berspace)"等等。
[0003] 在我国，虚拟现实技术的研究和一些发达国家相比还有很大的一段距离，随着计 算机图形学、计算机系统工程等技术的高速发展，虚拟现实技术已经得到了相当的重视，弓I 起我国各界人±的兴趣和关注，研究与应用VR，建立虚拟环境、虚拟场景模型W及分布式 VR系统的开发正朝着深度和广度发展。
[0004] 供电接触网是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的特殊形式的输电线路，由接 触息挂、支持装置、定位装置、支柱与基础几部分组成，其是电气化铁路综合自动化系统中 牵引供电部分，具有极其重要的地位。接触网担负着把从牵引变电所获得的电能直接输送 给电力机车使用的重要任务。因此接触网的质量和工作状态将直接影响着电气化铁道的运 输能力。由于接触网是露天设置，没有备用，线路上的负荷又是随着电力机车的运行而沿接 触线移动和变化的，要求接触网无论在任何条件下，都能保证良好地供给电力机车电能，保 证电力机车在线路上安全，高速运行。
[0005] 接触网是电气化铁路综合自动化系统中最容易出现问题的环节。电气化列车从铁 路上方架设的接触网上取得高压电流，从而获得持续充足的动力。柔性的接触网，最易受到 外力的影响发生位移，在遭到雷击后发生短路时，列车断电停车可能性很大。2011年7月 10日京沪高铁发生供电设备故障，接下来的H天内，高铁列车又连续"抛销"途中。高密度 的事故让京沪高铁一时间陷入质疑声中。供电系统作为高铁停车的故障主因更是成为众矢 之的。经调查，主要故障原因是；接触网附加导线不直接与动车组受电弓接触，为非张力安 装息挂，在重力作用下允许有一定驰度，遇大风会发生摇摆。而供电接触网的分类较多、设 备组成较复杂，故障原因较多，维护运行和应急处理涉及到技术和规则较多，往往常常需要 大量工程经验作为支撑，而真实系统是无法进行大量的操作和应急训练的，模拟实物训练 场造价高、训练能力低，因此需要一个借助计算机虚拟现实技术的供电触网训练系统来完 成供电接触网维护人员的训练工作。
[0006] 因此，针对接触网的特点，结合虚拟现实技术的明显优势，本发明提出了一种基于 虚拟现实的铁路供电训练系统，W满足铁路公司日益艰巨的培训任务的需求。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供一种基于虚拟现实的铁路供电训练系统，用于实现铁路系统 各种供电作业的培训，具体的目的在于增强供电系统工作人员对各类设备、系统的全面深 化理解、提高工作人员的业务素质。
[000引为了实现上述目的，本发明提供一种基于虚拟现实的铁路供电训练系统，包括基 础层，用于提供基于虚拟现实的网络环境和硬件设备；数据层，用于提供铁路供电训练系统 运行所需的数据；平台层，用于为功能层提供基础服务的引擎；功能层，用于构成所述铁路 供电训练系统的各功能模块，且使各功能模块通过调用平台层提供的引擎和数据层提供的 数据，实现相应的功能；W及应用层，用于基于虚拟现实技术和所述铁路供电训练系统的各 功能模块进行虚拟训练。
[0009] 优选地，所述基础层提供的网络环境是分布式的基于并行仿真的虚拟现实的网络 环境。
[0010] 优选地，所述基础层提供的硬件设备包括图形服务器、数据库服务器、模型库服务 器、应用服务器、大屏控制台、投影大屏、训练想定工作台和/或人机交互训练工作站。
[0011] 优选地，所述数据层包括基础数据库、历史案例库、预案库、模型库W及资源库。
[0012] 优选地，所述平台层为功能层提供基础服务的引擎包括交互控制引擎、H维图形 引擎、并行仿真引擎W及辅助决策引擎。
[0013] 优选地，各功能模块实现的功能包括模拟仿真功能、场景脚本控制功能、效果评判 评估功能、过程回访功能、H维场景展示功能、过程数字化功能、过程控制展示功能W及知 识规则管理功能。
[0014] 优选地，所述铁路供电训练系统的功能模块包括电子沙盘模块、基础知识学习模 块、模拟仿真训练模块、在线考试模块和退出模块。
[0015] 优选地，所述电子沙盘模块包括电子沙盘加载模块、建筑查询模块、全屏显示模 块、快速查询模块、电子沙盘退出模块、特定路线浏览模块、行走模式模块、飞行模式模块、 背景音乐控制模块、浏览速度控制模块、立体显示模块和天气系统模块。
[0016] 优选地，所述基础知识学习模块包括安全工作标准学习模块、牵引供电及保护原 理学习模块和/或变电所工作流程学习模块。
[0017] 优选地，所述模拟仿真训练模块包括供电网断线仿真模拟模块和/或综合模拟训 练模块；所述综合训练模块是基于多工种联合训练的模块，且该综合训练模块包括W下中 的一者或多者：计算机联锁红光带训练模块、计算机联锁停电模块、道岔故障训练模块、信 号不开放训练模块、鱼尾板折断训练模块、线路水灾训练模块、线路塌方训练模块、列车分 离训练模块、列车脱线训练模块和接触网断线训练模块。
[0018] 本发明的有益效果是；本发明采用先进的计算机虚拟现实技术和信息数字化技 术，对电气化铁路综合自动化系统中牵引供电部分一供电接触网的构成与设备组成、运行 原理与维护操作、故障原理及现象与应急抢修作业过程等进行H维模拟展示，训练学员通 过人机交互的方式在H维场景中进行直观、形象的学习，同时系统配置训练考核、评价子系 统，具备丰富的训练考核场景题库，训练学员通过人机交互对H维场景中对设备进行操作 维护，对故障进行辨别、处置，系统通过模拟仿真对学员的操作维护、应急处置结果进行判 定和评估。该系统通过反复的自沉浸学习、训练、考核可有效提高学员对供电触网的相关知 识掌握程度，对供电触网的相关设备的操作技能，对突发故障的发现判别和应急处置的能 力。
[0019] 本发明的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予W详细说明。
【附图说明】
[0020] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，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发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0021] 图1是本发明所述的基于虚拟现实的铁路供电训练系统的结构示意图。
[0022] 图2是本发明所述铁路供电训练系统的功能结构示意图。
[0023] 图3是本发明实施方式中供电网断线的抢修流程图。
【具体实施方式】
[0024] W下结合附图对本发明的【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发明，并不用于限制本发明。
[0025] 本实施方式提供了一种基于虚拟现实的铁路供电训练系统，如图1所示，包括：基 础层，用于提供基于虚拟现实的网络环境和硬件设备；数据层，用于提供铁路供电训练系统 运行所需的数据；平台层，用于为功能层提供基础服务的引擎；功能层，用于构成所述铁路 供电训练系统的各功能模块，且使各功能模块通过调用平台层提供的引擎和数据层提供的 数据，实现相应的功能；W及应用层，用于基于虚拟现实技术和所述铁路供电训练系统的各 功能模块进行虚拟训练。
[0026] 本实施方式中，所述基础层提供的网络环境是分布式的基于并行仿真的虚拟现实 的网络环境，所述基础层提供的硬件设备包括图形服务器、数据库服务器、模型库服务器、 应用服务器、大屏控制台、投影大屏、训练想