鐵路行業VR安全警示教育培訓系統的運用

楊斐

摘要：分析了傳統安全警示教育的限制因素，介紹了鐵路行業VR安全警示教育培訓系統搭建方案，重點闡述了VR安全警示教育培訓系統的特點和優勢。

關鍵詞：VR（虛擬現實） ?安全警示教育 ?鐵路

1 概述

目前，在鐵路運輸企業面臨生產經營壓力的情況下，堅持把職工安全教育培訓工作擺到重要位置，已經成為我們不容忽視的突出問題。而傳統的安全警示教育模式都在某種程度上受到時間、地點等各種各樣因素的限制，并且在現實中模擬安全事故也非常困難，因此就造成了很多人員不能完全的融入到安全事故當中，會對安全警示教育培訓的效果大打折扣。但是VR虛擬現實技術在安全警示教育中的應用，將會完全彌補這些缺陷。下面，結合VR技術的特點，談談VR安全警示教育培訓系統在鐵路行業的運用情況。

2 VR技術簡介

VR（Virtual Reality，即虛擬現實，簡稱VR）就是綜合利用計算機圖形系統和各種現實及控制等接口設備，在計算機上生成的、可交互的三維環境中提供沉浸感覺的技術。其中，計算機生成的、可交互的三維環境稱為虛擬環境（即Virtual Environment，簡稱VE）。虛擬現實技術有以下幾個特點。

（1）沉浸性。又稱臨場感，指用戶對虛擬世界中的真實感。理想的模擬環境應該使用戶難以分辨真假，使用戶全身心地投入到計算機創建的三維虛擬環境中，該環境中的一切看上去是真的，聽上去是真的，動起來是真的，甚至聞起來、嘗起來等一切感覺都是真的，如同在現實世界中的感覺一樣。

（2）交互性。指用戶對虛擬世界中的物體的可操作性。例如，用戶可以用手去直接抓取模擬環境中虛擬的物體，這時手有握著東西的感覺，并可以感覺物體的重量，視野中被抓的物體也能立刻隨著手的移動而移動。

（3）構想性。又稱自主性，指用戶在虛擬世界的多維信息空間中，依靠自身的感知和認知能力可全方位地獲取知識，發揮主觀能動性，尋求對問題的完美解決。

由于沉浸性、交互性和構想性三個特性的英文單詞的第一個字母均為I，這三個特性又通常被統稱為3I特性。

3 鐵路行業VR安全警示教育培訓系統搭建

VR利用計算機技術，模擬出逼真的三維虛擬場景，并通過視覺、聽覺、嗅覺、觸覺、運動感知等讓學員感受到身臨其境的效果，VR技術的應用，開創了一個全新的安全教育方式。通過仿真VR培訓系統，虛擬仿真技術模擬鐵路現場作業場景，將鐵路職工歷年違章作業造成的后果、應急處置及標準化作業以最接近現實的視覺效果呈現出來，學員佩帶相關設備后有身臨事故現場的感覺，“親歷”安全事件，體驗違章作業造成的后果，從而起到安全警示教育，加深學員對現場業務的認識，提升對安全作業和安全規章制度的理解和認識。

鐵路行業VR安全警示教育培訓系統由多個體驗案例組成，涉及工務、電務、供電、車務、機務等多個專業，每個體驗案例分為案例背景、實景展示、原因分析、事故教訓四個模塊。

（1）案例背景模塊

利用UI呈現文字介紹該案例背景內容，讓體驗者在體驗案例之前了解案例發生的時間、地點、涉及專業及作業內容等信息。

（2）實景展示模塊

實景展示模塊為體驗者提供一個在視覺、聽覺、觸覺等方面與真實環境高度近似的“看起來景物真實、運用真實、聲音真實、感覺真實”的數字環境，培訓者可以在這個具有真實沉浸感與交互性的虛擬環境中，通過人機交互設備和場景里所有物件進行交互，體驗實時的物理反饋，進行多種實驗操作，能夠產生親臨該現實世界的體驗。體驗者以案例當事人身份在虛擬場景中按預設好的案例流程情節進行體驗，可以以第一視角親自體驗由于自己的違規操作造成安全事故的發生;也可以以第三視角觀摩整個案例過程，加深體驗效果。

（3）原因分析模塊

徹底剖析造成案例事故發生的前因后果，分析事故萌芽、滋長以及至最終釀成的全過程。

（4）事故教訓模塊

安全警示教育的目的就是從事故中吸取教訓，體驗者通過對案例的親身體驗、原因分析，認真汲取事故教訓，增強責任心，提高安全意識，切實履行自己的安全職責，才能有效地貫徹落實“安全第一”的方針，才能有效地防范和遏制事故的發生。

4 鐵路行業VR安全警示教育培訓系統特點和優勢

4.1相比傳統的安全教育，VR技術的應用開創了一個全新的安全教育模式

傳統的應急安全演練模式都在某種程度上受到時間、地點等各種各樣因素的限制，并且在現實中模擬安全事故也非常困難，因此就造成了很多人員不能完全的融入到安全事故當中，會對應急安全演練的效果大大打個折扣。但是VR虛擬現實技術在應急安全演練中應用的話，將會完全彌補這些缺陷。此外，虛擬現實技術需要的場地時間完全不受限制，只需要安裝設備的空間即可，并且能夠讓每個人都參與當中。讓每一個參與者真實的操作應急安全演練的步驟，切實的學會應對措施。

4.2再現現場實際場景，場景真實、內容更豐富

VR技術可虛擬再現鐵路作業現場真實場景，通過獲取實際站場、區間、變電所、候車廳、平過道以及列車等環境的三維立體數據，利用計算機圖形技術建立虛擬環境模型，為學員提供一個和真實作業環境完全一致的虛擬環境，讓學員直接在虛擬的真實現場場景中進行安全體驗，效果更加直接。更主要的是VR技術能夠虛擬展現現場實際很難建造、危險性很高的場景。

4.3真實還原事故案例，培訓效果更明顯

培訓案例還原真實事故案例過程，體驗者沉浸式體驗。通過縝密的情節設置、細節還原、事故多角度分析等方式提升體驗效果，讓體驗者不光感受事故帶來的沖擊起到警示自身的作用，同時又能以一個觀摩者的角度在內容帶動下自發的對事故進行分析反思。讓體驗者不單感受事故沖擊力，同時還能對事故進行深刻反思。

4.4交互式選擇，諄諄誘導誘導學員掌握按規操作要點及違規操作造成嚴重后果

每個案例在故事發展過程中設置多個情節轉折選項（即：正確操作和違規操作），學員在體驗過程當中，揉入在現場經常出現的人員不安全行為、不安全心理以及親情等元素在其中，根據自己理解任意選擇故事情節發展，體驗違規操作帶來了嚴重后果，最終誘導學員掌握正確的操作方式。從體驗者的思想上對其進行沖擊，提升體驗效果。

4.5可多人同步VR體驗

VR體驗機+一體機的培訓模式可以實現一人操作多人同步VR體驗，為使用者提供了更好的交互感，能夠在短時間內讓大量的人員同時體驗，給安全警示教育工作節省了大量的人員時耗，同時由于多人在線的特性，它并不需要每個人都學會VR的操作方式，只要有一人會，那么便可以同時給一群人做安全警示教育的工作，這對很多不懂得操作VR設備的人提供很更好的體驗方式，滿足VR實景教學、新職工入場教育、集體培訓的要求。

5結束語

通過學員沉浸式體驗，親身經歷事故現場，感知違章作業的后果，心靈深處得以強烈震撼，讓干部、職工從心靈深處感受到安全生產的重要性。通過體驗安全培訓增強職工的安全意識，牢固樹立“珍愛生命”、“生命至上”的安全理念。

參考文獻

[1]吳可玉.基于Unity 3D的虛擬消防與安全教育系統[J].試驗技術與管理，2020，37（12）

[2]牛達鈺.基于情景模擬的沉浸式建筑工人安全教育培訓[J].工程管理學報，2020，34（5）

[3]成騰.基于虛擬顯示技術鐵路接觸網維修仿真實訓系統設計與實現[J].鐵路計算機應用，2019，28（7）