20、基于VR的铁路事故救援起重机训练系统

基于VR的铁路事故救援起重机训练系统

1. 引言

铁路事故发生时，救援人员需高效处理事故以恢复铁路交通，减少经济损失。铁路起重机在快速处理铁路交通事故、避免进一步破坏方面发挥着重要作用，而起重机操作员的熟练程度对救援效率至关重要，因此提高操作员的熟练程度迫在眉睫。但考虑到经济成本和潜在安全风险，让学员在真实铁路事故中训练并不现实。

虚拟现实（VR）训练利用VR技术为学员创造虚拟环境进行技能练习和提升。借助VR，大量学员可在虚拟环境中接受训练，无需花费巨额资金。相比之下，传统训练方式存在诸多局限，如每次只能在特定设备上训练一人，成本高且耗时。目前，VR训练已广泛应用于教育、医学、建筑和军事等多个行业。

VR技术也被应用于起重机训练。此前已有团队开发了虚拟桥式起重机、基于Multigen - Vega的VR模拟系统、交互式卡车起重机模拟平台以及研究了VR在塔式起重机操作模拟系统中的关键技术。本文开发了一种基于VR的铁路事故救援起重机训练系统，为起重机操作员提供了一个安全、低成本且高效的虚拟训练平台。该系统使用Unity重建事故场景，内置的PhysX引擎可进行列车碰撞模拟，为操作员提供不同的铁路事故场景。同时，利用多种VR设备，如两个无线控制器、一个头戴式显示器（HMD）和两个灯塔基站，让操作员与虚拟环境进行交互，进入虚拟训练场景，评估事故情况并开展救援训练。

2. 系统架构

该基于VR的起重机训练系统由软件系统和硬件系统组成。

软件系统采用Unity 3D平台，主要包括以下四个模块：
|模块名称|功能描述|
| ---- | ---- |
|模拟模块|负责碰撞检测、列车碰撞模拟和起重机模拟等