高速铁路牵引网馈线保护三维培训系统研发

摘要

馈线保护作为高速铁路牵引网安全稳定运行的重要保障，是牵引供电系统知识培训、学习的重要内容。由于牵引变电站高压、高风险的工作环境，严重限制了学生和变电站工作人员的学习和培训。传统的方式大多局限于视频和书籍资料，即使有参观学习机会也是走马观花，不能深入学习。这种培训方式使得理论与现实脱节，导致原本就复杂抽象的馈线保护知识更加晦涩难懂。为改善这种问题，本文设计了一套全新的馈线保护培训系统。 本培训系统分为四个主要功能，包括理论学习功能、插件演示功能、设备认知功能、和成绩考核功能。针对具体功能，分析了系统功能的具体实现方法。最后根据层次化设计思想，将系统分为数据层、系统层和交互层三个层次分层进行设计，每个层级根据功能不同又分为多个模块，各模块功能明确、相互配合共同实现系统功能。 使用3ds Max三维建模软件，创建保护设备的三维模型和原理动画。在模型设计时，对模型进行差别设计，兼顾了系统的真实感和流畅度。这些模型和动画会在 Unity 中在调用，为虚拟再现真实的工作场景提供数据支持。 借助三维开发引擎 Unity 整合多方资源，搭建馈线保护三维培训系统，具体实现系统功能的开发。在Unity平台上，使用 NGUI插件和数据库完成交互界面设计开发。在理论学习模式下，对应的脚本调用数据库存放的底层资源，将馈线保护理论展现给学员学习。在插件演示模式下，学员可以全方位查看馈线保护设备的结构，点击指定位置还能弹出设备功能的图文解释。在设备认知模式下，学员可以在虚拟的三维场景中自由查看、学习相关设备，实现场景漫游功能。同时系统还提供了几种牵引网常见故障的动画，故障动画可以在场景漫游中点击指定按键进行播放，从而加深学员可以对馈线保护装置工作原理的理解。在考核模式下，系统会随机选取一定数量的题目，学员在规定的时间内完成试题并提交答案。 本培训系统将三维技术引入馈线保护培训领域，改善了传统培训方式的不足，提供了一种新颖的、直观的、高效的学习方法，具有一定的创新性和工程实际意义。

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