何漢相 熊友康

創(chuàng)新型城市軌道交通車輛VR實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

何漢相 熊友康

深圳市捷時(shí)行科技服務(wù)有限公司，廣東 深圳 518000

VR技術(shù)的快速發(fā)展及廣泛應(yīng)用，在技能培訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用價(jià)值逐漸凸顯，并能在創(chuàng)新型城市軌道交通車輛VR實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)運(yùn)行下，形成新型實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式。主要圍繞創(chuàng)新型城市軌道交通車輛VR實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的必要性、創(chuàng)新型城市軌道交通車輛VR實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)勢等方面展開討論，可以發(fā)現(xiàn)這一系統(tǒng)在增強(qiáng)師生體驗(yàn)感和加深師生車輛知識(shí)掌握程度上有重要作用，能有效強(qiáng)化職業(yè)培訓(xùn)效果，并促進(jìn)鐵路事業(yè)發(fā)展。

城市軌道交通車輛；VR實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)；學(xué)習(xí)體驗(yàn)感

引言

在我國鐵路事業(yè)快速發(fā)展背景下，越來越多先進(jìn)技術(shù)被應(yīng)用在鐵路職業(yè)培訓(xùn)教學(xué)中，是提高師生專業(yè)技能和綜合素養(yǎng)的關(guān)鍵。城市軌道交通車輛VR實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的應(yīng)用，使實(shí)訓(xùn)教學(xué)手段得到創(chuàng)新發(fā)展。只有保證培訓(xùn)教學(xué)模式適用性，才能取得預(yù)期培訓(xùn)效果。在VR技術(shù)普遍應(yīng)用下，虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)訓(xùn)教學(xué)這一教學(xué)模式被廣泛關(guān)注，有利于幫助學(xué)生全面掌握交通車輛知識(shí)，實(shí)現(xiàn)實(shí)訓(xùn)教育的良好發(fā)展。

1 創(chuàng)新型城市軌道交通車輛VR實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的必要性

隨著城市軌道交通體系的快速發(fā)展，傳統(tǒng)培訓(xùn)教學(xué)模式已不能滿足培訓(xùn)教學(xué)需求。只有提升培訓(xùn)質(zhì)量、創(chuàng)新培訓(xùn)模式，才能為城市軌道交通發(fā)展提供優(yōu)秀人才。將VR技術(shù)應(yīng)用到培訓(xùn)教學(xué)實(shí)踐中，能有效解決實(shí)訓(xùn)設(shè)備不足的問題。為了適應(yīng)城市軌道交通發(fā)展要求，各職業(yè)院校建立了訓(xùn)練基地，配備需要的模型、教學(xué)設(shè)施和演練設(shè)備等，為實(shí)訓(xùn)教學(xué)活動(dòng)的開展提供基礎(chǔ)條件，但還存在場地不足的問題，嚴(yán)重制約了實(shí)訓(xùn)教學(xué)活動(dòng)的開展。VR實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)在實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用，通過創(chuàng)建虛擬場景，使師生感受真實(shí)體驗(yàn)，不僅能保證實(shí)訓(xùn)教學(xué)的隨時(shí)進(jìn)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(fā)展，大量新技術(shù)應(yīng)用到交通車輛運(yùn)行中，對(duì)鐵路職工職業(yè)素養(yǎng)要求較高。需要職工充分掌握新工藝，在利用VR實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的條件下，保證在實(shí)訓(xùn)教學(xué)活動(dòng)中加大對(duì)學(xué)生專業(yè)能力的培養(yǎng)。通過模擬真實(shí)的地鐵車輛使用流程等，可以強(qiáng)化學(xué)生學(xué)習(xí)體驗(yàn)感，在提高實(shí)訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量方面有重要作用。因此，加大對(duì)VR技術(shù)應(yīng)用的研究是很有必要的，有利于做到對(duì)城市軌道交通道路實(shí)際情況的模擬，為實(shí)訓(xùn)教學(xué)活動(dòng)的組織奠定基礎(chǔ)。

2 創(chuàng)新型城市軌道交通車輛VR實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)勢

2.1 在職業(yè)院校教學(xué)中體現(xiàn)較好的應(yīng)用性

VR技術(shù)是一種用來創(chuàng)建虛擬世界的仿真系統(tǒng)，能在該技術(shù)作用下，模擬真實(shí)的地鐵交通環(huán)境，進(jìn)而向使用者提供聽覺、視覺等多種感官體驗(yàn)，能利用數(shù)據(jù)手套、頭盔式顯示器以及數(shù)據(jù)衣服等，與仿真虛擬環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，以便確保使用者擁有較強(qiáng)體驗(yàn)感[1]。VR實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)在教育實(shí)訓(xùn)領(lǐng)域中有著廣泛應(yīng)用。這個(gè)新型教學(xué)媒體的出現(xiàn)，能避免在真實(shí)場景中進(jìn)行實(shí)訓(xùn)帶來的風(fēng)險(xiǎn)。例如，在電力、地鐵車輛巡檢及維護(hù)等危險(xiǎn)性高的訓(xùn)練中，可利用VR技術(shù)向?qū)W生提供圖像、文字、動(dòng)畫等素材，從而為學(xué)生的提供虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，促使學(xué)生在虛擬場景中加深對(duì)知識(shí)的掌握。城市軌道交通車輛VR實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)主要應(yīng)用在中職和高職院校培訓(xùn)教育中，師生可進(jìn)入虛擬場景內(nèi)，對(duì)地鐵車輛整體構(gòu)造及操作流程等進(jìn)行細(xì)致分析。由于VR技術(shù)能實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)情景的高度還原，因此學(xué)員可全方位、多視角地感受虛擬場景，有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性。具體來說，VR技術(shù)應(yīng)用在教育教學(xué)上可進(jìn)一步開創(chuàng)虛擬教學(xué)這一新的領(lǐng)域，是高科技在教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用體現(xiàn)，具有較大的應(yīng)用空間。

2.2 方便師生重復(fù)使用

將VR實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)與職業(yè)技能培訓(xùn)教學(xué)結(jié)合起來，能在突出虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)可重復(fù)使用這一優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，保證培訓(xùn)教學(xué)活動(dòng)的有效開展。學(xué)生對(duì)地鐵車輛有關(guān)知識(shí)的掌握還比較薄弱，傳統(tǒng)的培訓(xùn)方式主要是利用平面圖紙以及文字等，加深學(xué)員對(duì)車輛基礎(chǔ)知識(shí)的掌握。受條件限制，培訓(xùn)實(shí)踐活動(dòng)組織次數(shù)較少，學(xué)員不能真正通過操作車輛駕駛來加深對(duì)知識(shí)的了解。VR實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的應(yīng)用則能有效解決這一問題。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下營造出地鐵車輛真實(shí)場景，這就能保證實(shí)訓(xùn)教學(xué)活動(dòng)的隨時(shí)隨地組織、利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，保證學(xué)生多次進(jìn)入虛擬場景中進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，即是利用VR實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)可以多次使用的特點(diǎn)，提高教學(xué)實(shí)踐性，有利于師生對(duì)地鐵車輛各部件及結(jié)構(gòu)技術(shù)的深入認(rèn)識(shí)。

2.3 高度還原城市軌道交通車輛

目前應(yīng)用在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的VR實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，能做到對(duì)城市軌道交通車輛的高度還原，與實(shí)際軌道車輛進(jìn)行1∶1建模。利用VR技術(shù)，軌道車輛內(nèi)各個(gè)部件可完整立體地展示在學(xué)員面前，全面呈現(xiàn)軌道地鐵車輛各組成部件的三維實(shí)景、運(yùn)維要求以及配件名稱等，在虛擬環(huán)境中，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)軌道車輛構(gòu)造新技術(shù)以及新部件的認(rèn)識(shí)，并能保證學(xué)生對(duì)檢修技術(shù)的充分掌握[2]。例如，學(xué)生可通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊各個(gè)車輛部件，進(jìn)一步查閱部件名稱及使用流程要求等。VR實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的應(yīng)用不受時(shí)間、地點(diǎn)限制，可保證學(xué)生自主學(xué)習(xí)過程的順利進(jìn)行。利用VR實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的推拉放大和三維旋轉(zhuǎn)等功能，能實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛部件的放大和旋轉(zhuǎn)，有助于學(xué)生掌握部件運(yùn)作原理，是VR技術(shù)在軌道車輛實(shí)訓(xùn)教學(xué)中應(yīng)用價(jià)值的體現(xiàn)。

2.4 增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)體驗(yàn)感

利用VR實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，還有助于增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)體驗(yàn)感。通過使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)軌道車輛作業(yè)環(huán)境進(jìn)行仿真，建立起和現(xiàn)實(shí)場景較類似的環(huán)境，學(xué)生可在戴上VR眼鏡后，置身于虛擬三維環(huán)境中。隨著頭部轉(zhuǎn)動(dòng)場景將隨之變化，周圍將出現(xiàn)仿真的鐵軌和演練使用的地鐵車輛等，學(xué)生將最大限度產(chǎn)生操作體驗(yàn)感，能提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生自覺參與到技能培訓(xùn)中。學(xué)生在訓(xùn)練過程中，可利用音箱、手柄等設(shè)備，掌握地鐵車輛基礎(chǔ)構(gòu)造和作業(yè)流程等，如在訓(xùn)練學(xué)生故障檢修能力時(shí)，可隨機(jī)抽取3個(gè)故障進(jìn)行實(shí)訓(xùn)演練。學(xué)生通過操作手柄使故障放大，并在對(duì)比故障圖片后，做到對(duì)故障問題的有效辨識(shí)。

2.5 加深師生對(duì)軌道車輛知識(shí)的掌握

除了上述應(yīng)用優(yōu)勢外，將VR實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)應(yīng)用到實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，還可以加深師生對(duì)軌道車輛知識(shí)的掌握。軌道車輛基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)對(duì)學(xué)生來講有一定難度，有關(guān)車輛配件檢修和運(yùn)作原理等知識(shí)的學(xué)習(xí)，需要在實(shí)際場景中進(jìn)行，以便保證實(shí)訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量。在虛擬環(huán)境中，師生能在強(qiáng)烈的感官體驗(yàn)下加深對(duì)知識(shí)的印象，并且能在知識(shí)內(nèi)容直觀展現(xiàn)出來的情況下，提高學(xué)生知識(shí)運(yùn)用能力，是加強(qiáng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果的有效途徑。另外，VR實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)能在學(xué)生操作工程中為其提供查詢知識(shí)的鏈接，從而達(dá)到實(shí)踐與理論的結(jié)合，并實(shí)現(xiàn)學(xué)生實(shí)踐能力的提升。

3 結(jié)論

綜上所述，將VR技術(shù)應(yīng)用在職業(yè)院校教學(xué)中，能為教學(xué)培訓(xùn)手段創(chuàng)新發(fā)展提供先進(jìn)思路。在這一技術(shù)作用下，能做到對(duì)城市軌道交通車輛操作特點(diǎn)及內(nèi)部構(gòu)造的仿真模擬，使師生產(chǎn)生真實(shí)的感官體驗(yàn)。通過利用VR實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，可解決實(shí)訓(xùn)場地不足和技能培訓(xùn)限制等問題，進(jìn)一步提高學(xué)生職業(yè)技能素質(zhì)。本文主要對(duì)城市軌道交通車輛VR實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行了分析，具有一定的研究意義。

[1]王甫江. VR技術(shù)在鐵路職工培訓(xùn)中的應(yīng)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(tǒng)設(shè)計(jì)與教學(xué)應(yīng)用[J]. 電腦知識(shí)與技術(shù)，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(xué)歷，職稱為高級(jí)工程師，研究方向?yàn)榧す饧夹g(shù)及VR技術(shù)等。