高速铁路牵引网三维仿真培训系统研究与开发

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1、国内图书分类号：TM743密级：公开国际图书分类号：621.3西南交通大学研究生学位论文高速铁路牵引网三维仿真培训系统研究与开发年级2015级姓名李悦申请学位级别工程硕士专业电力系统继电保护指导老师熊列彬二〇一八年六月西南交通大学硕士研究生学位论文第I页ClassifiedIndex:TM743U.D.C:621.3SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisRESEARCHANDDEVELOPMENTOF3DSIMULATIONTRAININGSYSTEMFORHIGH-SPEEDRAILWAYTRACTIONNETWORKGra

2、de:2015Candidate:YueLiAcademicDegreeAppliedfor:MasterSpeciality:RelayProtectionofPowerSystemsSupervisor:LiebingXiongJune,2018西南交通大学硕士研究生学位论文第II页西南交通大学硕士研究生学位论文第III页西南交通大学硕士研究生学位论文第IV页摘要随着计算机科学技术的飞速发展，虚拟现实的实现变得越来越容易。人们传统的学习方法主要还是依赖书本文字、图片，在现场条件不允许或者在较小的视角范围内，人们难以对事物的整体、细节等有直观的感受。所以，对于学习铁路相关知识

3、，特别是牵引供电系统的学员，一套完备的可视化三维立体培训仿真系统将会是极好的学习工具。过去一段时间，各类三维培训系统产品的开发开始萌芽，相比较，仍有不少缺陷存在。如模型粗糙、细节处理不到位、运行、故障动画较少，可持续开发性差等。本文针对这些不足展开研究与开发工作，开发出一套相对完备、操作简便、可持续开发的高速铁路牵引网三维仿真培训系统。本文首先运用3dsMax创建了高速铁路牵引网的三维立体环境与模型，包括动车组、普通机车、铁轨、牵引网。其中牵引网由接触网普通段、四跨非绝缘锚段关节（机械分段）、五跨绝缘锚段关节（电气分段）、七跨锚段关节（电分相）。各段又由以下部件组成，包括正定位

4、中间柱、反定位中间柱、锚柱、转换柱、中心柱等。其最小单位零件包括定位器、抱箍、绝缘子、坠坨等。之后运用3dsMax绘制了牵引网常见故障动画，包括树枝触碰导致的非金属性（带过渡性电阻）短路、绝缘子污损后被击穿的金属性短路、工况下弓网脱离、接触网断线以及电连接发热灼伤接触线等。最后将3dsMax里的动画模型渲染导出为.mp4视频格式文件待用，又将静态模型从3dsMax导出为FBX文件待用。最后将上述中转文件导入Unity3D进行仿真培训软件的搭建，其内容包括系统简介、场景漫游、列车模拟运行、故障动画、部件展示等模块供学员参考。场景漫游提供部件点击功能，即点击某些部件弹出部件构成文本

5、。列车模拟运行展示高速铁路动车组的常规运行，提供第三人称与受电弓两种观察视角，在此模块下亦可选择不同的故障按钮触发相应动画。部件展示模块主要提供牵引网各子模块的近距离展示，如腕臂、锚段关节的单独展示等。此次开发的三维培训软件具有可视性强、功能较为完备、部件细节性强、动画显示多、可操作性强等优点，其可持续开发性强的优势使得日后扩展更多功能，如实时数据监测、故障数据反映、故障检修培训等。此款软件可用于日常高校课上教学以及学员课下线上自学，也可作为公司、企业员工的一套简易辅助科普教程，使员工对工作环境、设备有更加进一步的认识。关键词：三维建模；高速铁路；牵引网；故障动画；场景漫游；部

6、件展示西南交通大学硕士研究生学位论文第V页AbstractWiththerapiddevelopmentofcomputerscienceandtechnology,therealizationofvirtualrealitybecomeseasierandeasier.Thetraditionallearningmethodsmainlydependonthebookwords,pictures,conditionsarenotallowedonsiteorwithinthescopeofthesmallerAngleofview,itishardtowholeofthing

7、s,suchasdetailshaveintuitivefeelings.Therefore,acompletevisualization3dtrainingsimulationsystemwillbeanexcellentlearningtoolforstudentsstudyingrailwayrelatedknowledge,especiallyfortractionpowersupplysystem.Inthepast,thedevelopmentofvarious3dtrainin