創新型城市軌道交通車輛VR實訓系統

何漢相 熊友康

創新型城市軌道交通車輛VR實訓系統

何漢相 熊友康

深圳市捷時行科技服務有限公司，廣東 深圳 518000

VR技術的快速發展及廣泛應用，在技能培訓教學中的應用價值逐漸凸顯，并能在創新型城市軌道交通車輛VR實訓系統運行下，形成新型實訓教學模式。主要圍繞創新型城市軌道交通車輛VR實訓系統的必要性、創新型城市軌道交通車輛VR實訓系統應用優勢等方面展開討論，可以發現這一系統在增強師生體驗感和加深師生車輛知識掌握程度上有重要作用，能有效強化職業培訓效果，并促進鐵路事業發展。

城市軌道交通車輛；VR實訓系統；學習體驗感

引言

在我國鐵路事業快速發展背景下，越來越多先進技術被應用在鐵路職業培訓教學中，是提高師生專業技能和綜合素養的關鍵。城市軌道交通車輛VR實訓系統的應用，使實訓教學手段得到創新發展。只有保證培訓教學模式適用性，才能取得預期培訓效果。在VR技術普遍應用下，虛擬現實實訓教學這一教學模式被廣泛關注，有利于幫助學生全面掌握交通車輛知識，實現實訓教育的良好發展。

1 創新型城市軌道交通車輛VR實訓系統的必要性

隨著城市軌道交通體系的快速發展，傳統培訓教學模式已不能滿足培訓教學需求。只有提升培訓質量、創新培訓模式，才能為城市軌道交通發展提供優秀人才。將VR技術應用到培訓教學實踐中，能有效解決實訓設備不足的問題。為了適應城市軌道交通發展要求，各職業院校建立了訓練基地，配備需要的模型、教學設施和演練設備等，為實訓教學活動的開展提供基礎條件，但還存在場地不足的問題，嚴重制約了實訓教學活動的開展。VR實訓系統在實踐教學中的應用，通過創建虛擬場景，使師生感受真實體驗，不僅能保證實訓教學的隨時進行，而且還能解決場地問題。另外，隨著城市軌道交通的快速發展，大量新技術應用到交通車輛運行中，對鐵路職工職業素養要求較高。需要職工充分掌握新工藝，在利用VR實訓系統的條件下，保證在實訓教學活動中加大對學生專業能力的培養。通過模擬真實的地鐵車輛使用流程等，可以強化學生學習體驗感，在提高實訓教學質量方面有重要作用。因此，加大對VR技術應用的研究是很有必要的，有利于做到對城市軌道交通道路實際情況的模擬，為實訓教學活動的組織奠定基礎。

2 創新型城市軌道交通車輛VR實訓系統應用優勢

2.1 在職業院校教學中體現較好的應用性

VR技術是一種用來創建虛擬世界的仿真系統，能在該技術作用下，模擬真實的地鐵交通環境，進而向使用者提供聽覺、視覺等多種感官體驗，能利用數據手套、頭盔式顯示器以及數據衣服等，與仿真虛擬環境進行實時交互，以便確保使用者擁有較強體驗感[1]。VR實訓系統在教育實訓領域中有著廣泛應用。這個新型教學媒體的出現，能避免在真實場景中進行實訓帶來的風險。例如，在電力、地鐵車輛巡檢及維護等危險性高的訓練中，可利用VR技術向學生提供圖像、文字、動畫等素材，從而為學生的提供虛擬現實環境，促使學生在虛擬場景中加深對知識的掌握。城市軌道交通車輛VR實訓系統主要應用在中職和高職院校培訓教育中，師生可進入虛擬場景內，對地鐵車輛整體構造及操作流程等進行細致分析。由于VR技術能實現對真實情景的高度還原，因此學員可全方位、多視角地感受虛擬場景，有利于提高學生學習主動性。具體來說，VR技術應用在教育教學上可進一步開創虛擬教學這一新的領域，是高科技在教學實踐中的應用體現，具有較大的應用空間。

2.2 方便師生重復使用

將VR實訓系統與職業技能培訓教學結合起來，能在突出虛擬現實實訓系統可重復使用這一優勢的基礎上，保證培訓教學活動的有效開展。學生對地鐵車輛有關知識的掌握還比較薄弱，傳統的培訓方式主要是利用平面圖紙以及文字等，加深學員對車輛基礎知識的掌握。受條件限制，培訓實踐活動組織次數較少，學員不能真正通過操作車輛駕駛來加深對知識的了解。VR實訓系統的應用則能有效解決這一問題。虛擬現實技術主要是在網絡環境下營造出地鐵車輛真實場景，這就能保證實訓教學活動的隨時隨地組織、利用虛擬現實技術，保證學生多次進入虛擬場景中進行自主學習，即是利用VR實訓系統可以多次使用的特點，提高教學實踐性，有利于師生對地鐵車輛各部件及結構技術的深入認識。

2.3 高度還原城市軌道交通車輛

目前應用在實訓教學中的VR實訓系統，能做到對城市軌道交通車輛的高度還原，與實際軌道車輛進行1∶1建模。利用VR技術，軌道車輛內各個部件可完整立體地展示在學員面前，全面呈現軌道地鐵車輛各組成部件的三維實景、運維要求以及配件名稱等，在虛擬環境中，加強學生對軌道車輛構造新技術以及新部件的認識，并能保證學生對檢修技術的充分掌握[2]。例如，學生可通過鼠標點擊各個車輛部件，進一步查閱部件名稱及使用流程要求等。VR實訓系統的應用不受時間、地點限制，可保證學生自主學習過程的順利進行。利用VR實訓系統的推拉放大和三維旋轉等功能，能實現對車輛部件的放大和旋轉，有助于學生掌握部件運作原理，是VR技術在軌道車輛實訓教學中應用價值的體現。

2.4 增強學生學習體驗感

利用VR實訓系統，還有助于增強學生學習體驗感。通過使用虛擬現實技術對軌道車輛作業環境進行仿真，建立起和現實場景較類似的環境，學生可在戴上VR眼鏡后，置身于虛擬三維環境中。隨著頭部轉動場景將隨之變化，周圍將出現仿真的鐵軌和演練使用的地鐵車輛等，學生將最大限度產生操作體驗感，能提高學生學習興趣，使學生自覺參與到技能培訓中。學生在訓練過程中，可利用音箱、手柄等設備，掌握地鐵車輛基礎構造和作業流程等，如在訓練學生故障檢修能力時，可隨機抽取3個故障進行實訓演練。學生通過操作手柄使故障放大，并在對比故障圖片后，做到對故障問題的有效辨識。

2.5 加深師生對軌道車輛知識的掌握

除了上述應用優勢外，將VR實訓系統應用到實訓教學中，還可以加深師生對軌道車輛知識的掌握。軌道車輛基礎知識的學習對學生來講有一定難度，有關車輛配件檢修和運作原理等知識的學習，需要在實際場景中進行，以便保證實訓教學質量。在虛擬環境中，師生能在強烈的感官體驗下加深對知識的印象，并且能在知識內容直觀展現出來的情況下，提高學生知識運用能力，是加強實訓教學效果的有效途徑。另外，VR實訓系統能在學生操作工程中為其提供查詢知識的鏈接，從而達到實踐與理論的結合，并實現學生實踐能力的提升。

3 結論

綜上所述，將VR技術應用在職業院校教學中，能為教學培訓手段創新發展提供先進思路。在這一技術作用下，能做到對城市軌道交通車輛操作特點及內部構造的仿真模擬，使師生產生真實的感官體驗。通過利用VR實訓系統，可解決實訓場地不足和技能培訓限制等問題，進一步提高學生職業技能素質。本文主要對城市軌道交通車輛VR實訓系統的應用進行了分析，具有一定的研究意義。

[1]王甫江. VR技術在鐵路職工培訓中的應用[J]. 上海鐵道科技，2018（2）：122-123.

[2]李振宇. 基于Agent的城市道路交通虛擬仿真系統設計與教學應用[J]. 電腦知識與技術，2016，12（3）：253-256.

Innovative Urban Rail Transit Vehicle VR Training System

He Hanxiang Xiong Youkang

Shenzhen Moving Forward Technology Service Co., Ltd., Guangdong Shenzhen 518000

The rapid development and wide application of VR technology has gradually become more and more important in the training of skills training. It can form a new training mode under the operation of the innovative urban rail transit vehicle VR training system. It mainly discusses the necessity of innovative urban rail transit vehicle VR training system and the application advantages of innovative urban rail transit vehicle VR training system. It can be found that this system enhances the experience of teachers and students and deepens the knowledge of teachers and students. To a certain extent, it can effectively strengthen the effect of vocational training and promote the development of the railway industry.

urban rail transit vehicle; VR training system; learning experience

U270；TP391.9

A

何漢相（1977—），男，漢族，廣西欽州人，博士研究生學歷，職稱為高級工程師，研究方向為激光技術及VR技術等。