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摘要：城市軌道交通供電系統(tǒng)檢修作業(yè)具有“高空、高壓、高危”的特點。通過虛擬仿真技術，將軌道交通供電中的高空作業(yè)、高電壓作業(yè)、高風險作業(yè)轉化為仿真型專業(yè)技能訓練，規(guī)避了安全風險；運用三維虛擬與仿真技術模擬搭建一個與真實空間一致的操作環(huán)境，進行設備操作仿真；將高成本的供電系統(tǒng)零部件的拆卸和裝配放在虛擬仿真系統(tǒng)中進行，解決了經費不足等問題；在虛擬的環(huán)境下進行工程設計和線路巡視，避免了場地限制。虛擬仿真技術可以有效地加深對軌道交通供電系統(tǒng)的直觀理解，增強在面對供電系統(tǒng)故障時分析和解決問題的能力。

關鍵詞：軌道交通；供電系統(tǒng)；虛擬仿真；實踐教學

虛擬現(xiàn)實（VR-VirtualReality）技術通過仿真生成一個逼真的，具有視、聽、觸等多種感知的虛擬環(huán)境，用戶通過使用各種交互設備，同虛擬環(huán)境中的實體相互作用，使之產生身臨其境感覺的交互式視景仿真和信息交流。目前國內外針對VR技術在培訓的應用方面已經做了一定的研究。國外學者C.F.Cayo等人將VR技術應用于牙科培訓，并取得了較好的效果。國內四川大學周學東等人設計了虛擬口腔解剖實習平臺。哈爾濱工程大學張敬男等人把計算機虛擬仿真技術引入電力拖動類課程的培訓中，構建了電力拖動自動控制虛擬仿真實驗系統(tǒng)。城市軌道交通供電技術專業(yè)具有“高空、高壓、高?！钡膶I(yè)技能訓練風險，借助VR仿真技術，配備真實的城軌供配電設備，可搭建虛實結合、聯(lián)動訓練的綜合訓練平臺。通過虛擬仿真技術，利用計算機技術調節(jié)各個設備和系統(tǒng)的原有數(shù)據(jù)，更改運行的外部環(huán)境，從而模擬各種不同的場景。切身體驗到視覺、心理沖擊，提高現(xiàn)實中解決危機的能力。模擬各種電力事故現(xiàn)場，身臨其境感受事故的危害和破壞力，在模擬真實場景中看到各種各樣的故障，充分發(fā)揮了信息化技術的作用。

1虛擬仿真技術的優(yōu)勢

1.1高空作業(yè)、高電壓作業(yè)、高風險作業(yè)仿真型轉化

城市軌道交通供電技術作業(yè)的過程包括安全措施和檢修作業(yè)兩部分，VR技術模擬各種電力事故現(xiàn)場，身臨其境感受事故的傷害和破壞，事故仿真畫面如圖1所示。

1.2設備操作

運用三維虛擬與仿真技術模擬搭建一個與真實空間一致的操作環(huán)境，模擬高壓電力設備真實帶電運行狀態(tài)，開展在現(xiàn)實條件下無法進行的各種實操技能訓練，如圖2所示。

1.3零部件拆卸與裝配仿真實訓

城市軌道交通供電設備的拆卸與裝配應該是技術人員的必備技能，以剛性接觸網(wǎng)更換絕緣子為例，需要知道利用哪些工具，按照哪些步驟實現(xiàn)絕緣子的拆卸，然后按照何種規(guī)范實現(xiàn)絕緣子的更換。利用虛擬現(xiàn)實技術可以模擬更換絕緣子的場景，如圖3所示，選取工具和需要組裝的零件，然后按照組裝順序，一步一步按要求完成組裝。通過交互設備還可以實現(xiàn)信息查詢和知識培訓。1.4工程設計利用互聯(lián)網(wǎng)+VR交互技術，可以對工程圖進行仿真，及時發(fā)現(xiàn)設計圖中的問題。圖4所示為牽引變電所線路布置圖的工程設計仿真。

1.5變電站及線路巡視仿真

變電站及線路巡視仿真就是運用虛擬仿真技術真實再現(xiàn)牽引變電所及線路各部分的操作環(huán)境，該環(huán)境具有高度的沉浸性，使進入環(huán)境的操作人員無論從感覺上、操作上，還是從行動處理上的反饋都會表現(xiàn)得與真實牽引變電所及線路的反應高度一致，從而達到對環(huán)境及受訓人員的分析、培訓與考核。接觸網(wǎng)線路巡視仿真如圖5所示。

2效果

在設備操作和零部件拆裝中，虛擬仿真系統(tǒng)帶來的效果非常明顯，這是由于虛擬仿真系統(tǒng)使整個過程更加直觀。虛擬仿真系統(tǒng)能夠提供一個虛擬的設計平臺，可以通過技術上、工藝上對供電系統(tǒng)的運行進行大膽的實驗，并根據(jù)系統(tǒng)自動運行和計算的結果對自己的實驗進行驗證。

3結論

（1）虛擬仿真系統(tǒng)在城市軌道交通供電系統(tǒng)中能充分發(fā)揮信息化技術的優(yōu)勢。（2）目前應用的虛擬仿真系統(tǒng)主要是基于VR，而增強現(xiàn)實（AR）也是未來虛擬仿真系統(tǒng)發(fā)展的趨勢，下一步將重點研究如何在實際場景中使用增強現(xiàn)實技術。

作者:鞏文東 趙青龍 徐明智 董智超 韓澤臣 單位:山東職業(yè)學院青島市技師學院 青島地鐵集團有限公司運營分公司