虚拟检修技术在动车组检修中的应用前景分析

赵喆川

摘要：在我国，动车组列车通常指的是时速在140公里每小时以上的列车，由于其速度较快，若运行中突然出现故障，将会对车内人员的生命安全造成严重威胁，所以，在动车组运行之前，需要采用良好的检修技术对其进行检修，如物联网技术、虚拟检修技术等，其中，虚拟检修技术最为常见。因此，对虚拟检修技术在动车组检修中的应用前景进行分析具有重要意义，为动车组检修中进一步对虚拟检修技术进行应用奠定良好基础。

关键词：虚拟检修技术；动车组检修；应用前景

1虚拟检修技术概述

近年来，社会的进步与经济的增长推动了虚拟技术的发展，使得虚拟技术应用到了各个领域内，从而衍生出很多全新的技术，其中包括虚拟检修技术，即以计算机为主要工具，通过虚拟现实技术，结合相应的仿真软件，完成对设备的检修，以确保设备能够安全、稳定的运行。与传统的检修技术相比，虚拟检修技术具有非常多的优势，如检修人员无需以实际的动车组为研究对象，即可进行检查、拆卸等整个流程，不仅提高了维修效率，而且还可以避免检修人员与动车组内部线路的接触，从而为检修人员的人身安全带来一定保障。

2动车组检修的内容

由于动车组与传统列车速度更高，使得其内部结构更加复杂，所以，与传统列车相比，动车组检修的内容更加繁琐，具体来说，主要包括以下几个方面：

2.1一级修

在动车所内，对动车组的基础状态进行检修，包括对动车组内易损零件的检查，并将损坏的零件进行替换；填充相应的润滑油；拧紧车辆内部所有螺丝；调节或替换替换等。通过对动车组进行一级检修，及时发现列车内存在的安全隐患，或者是对车辆运行时，突发问题的后续处理。以保障动车组性能良好。

2.2二级检修

该检修也是在动车所进行的，其中，不仅包括一级检修的基础状态检修，而且还加入了其他方面的检修内容，即专项检修，以及新的检修工具。如检测车轴的探伤，需要此案用超声波探伤仪；对踏面进行修形，需要采用旋轮机；对电器做绝缘测量，需要采用相应的电气仪表等。通过专项检修，进一步提升动车组的性能。

2.3三级检修

在动车段内，定期对动车内部的零部件进行检修，如转向架的修理，制动系统的测试，受电弓的检验等。

2.4四级检修

在动车段内，定期对动车组的主系统进行检修。

2.5五级检修

在动车段内，或者是动车生产厂家处，对动车整体进行检查，以更换零部件为主，并重新将动车进行组装。

3虚拟检修技术在动车组检修中的应用前景

3.1虚拟检修技术在动车组检修人员培训中的应用

动车组检修作为一项系统的工作，需要检修人员具有较高的检修能力，只有确保检修人员具有较高的能力，才能快速、准确将动车组内存在的隐患发现出来，并采用相应的手段进行处理。而采用传统的方法来培养动车组检修人员，只能传递大量的理论知识，而对检修人员实践能力的提升则不是很大。因此，需要改变动车组检修人员的培养模式，从而为虚拟检修技术在动车组检修管理中的应用奠定了良好基础。培训人员可以利用VR技术，构建出一种动车故障的虚拟场景，而学生通过佩戴相应的眼镜，结合操作触杆，从而完成各项检修工作。且在检修完成之后，虚拟技术还可以根据检修人员的检修情况，对动车组运行状况进行模拟，并显示出检修中存在的问题，使得检修人员能够了解不同检修问题，将会对动车组的运行带来怎样危害。此外，培训时，还要将现实中常见的一些安全因素加入进去，如触电、零件掉落砸伤等。动车组人员培训中对虚拟技术进行应用，能够有效提升培训的质量，不仅能够使检修人员掌握良好的检修能力，而且还提升检修人员的安全意识，确保其在实际工作当中，以免实际的检修，对检修人员造成身体损伤。

3.2虚拟检修技术在动车组检修系统设计中的应用

3.2.1系统功能模块设计

对于动车组检修系统来说，其主要是为检修人员提供一个良好的检修平台，检修人员可以利用该平台，对零部件进行拆卸以及安装，并对零部件的相关信息进行浏览等。

（1）CAD模型生成与导入。通过CAD技术，构建出动车组的三维模型，并确定下各项参数，并将模型与参数传递给仿真系统。为增强仿真的准确性，还可以将模型传递给3DSMax，对模型赋予相应的材质。

（2）检修修成信息。根据不同的故障、引发原因以及处理方法，构建出相应的数据库，其中包括维修的级别，维修的时间，维修所采用的工具，维修的流程等。构建出数据库后，还要针对修成的级别，自动生成相应目录，以快速的对信息进行查询。

（3）检修过程演示。针对检修的要求与流程，在该系统内对正检修流程进行演示，如零部件的拆卸，故障的检查等。

（4）维修目标资料。点击相应的维修目标后，会在三维场景内，展示出相零部件的信息，包括零部件的材料、规格尺寸等。

（5）可视化交互装配拆卸与装配。检修人员可以在模块内，按照相应流程，对零部件进行拆卸。同时，若拆卸时出现错误，则立即进行提示。

（6）资源中心。对设备模型、参数等资料进行存储。对于动车组来说，内部结构较为复杂，需要通过资源中心与其他模块的连接，使得數据库有限管理的同时，对虚拟检修模型进行集成。

3.2.2维修过程仿真

动车组虚拟检修的过程中，主要的原理为：在虚拟检修环境内，检修人员按照相应的流程，对零部件进拆卸、检查与安装。检修仿真时，需要进行缩放、选装等工序，而这些工序的开展，均是通过级联相乘的方式，对检修目标进行处理而完成的。在OSG内，利用矩阵M的变换，可以将向量V编程V/，具体公式为：

为了确保向量V能够有效的转换，需要构建出相应的MatrixTr点，并通过setMatrix（）方式，将mat赋予MatrixTransform。同时，利用公式（2），结合节点，对osg：：NodeCallback进行回调，从而更换了零部件。

此外，在以往的虚拟检修系统内，整个检修过程是通过视频的方式展示出来的，不仅展示的不是很全面，而且需要占据较大的空间。所以，该系统针对这一问题，将装配模型与拆装动作关键点数据分离其中，对于前一类数据来说，存储到.ive文件内，而对于后一类信息来说，则存储在XML内。

3.2.3实例分析

虚拟仿真系统的设计，能够提升检修人员对动车组内部结构的了解程度，从而为检修工作的进行奠定良好基础。根据上述系统的介绍，结合某动车组检修工作的要求，能够得到相应的系统应用实例，该系统运行非常流畅，且符合虚拟检修的要求。

结论

综上所述，虚拟检修技术最为当前较为先进的科学技术，将其应用到动车组检修中时，不仅能够提升检修人员的检修能力，而且还会增强检修工作的效率，对整个动车组的运行具有重要意义。因此，未来发展过程中，需要在动车组检修人员培训，以及动车组检修系统的设计当中，加强对虚拟检修技术的应用程度，以使虚拟检修技术发挥出更大的作用，从而为动车组的运行提供安全保障。

参考文献

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（作者单位：中国铁路北京局集团天津动车客车段）