动车组车辆虚拟仿真实训教学共享平台利用虚拟现实、三维建模和网络技术的优势,开发出多套动车组运用与检修虚拟仿真实训软件,使学生可以在Web网页中以交互的方式快速学习动车组的技术信息、结构特点、装配顺序以及检修工艺流程以及应对各种应急情况的能力,提高了实验效率、降低了实验成本。
1. 传统实训教学存在的问题
在高速动车组运用与检修实验教学过程中,传统的实体(实物)实验教学存在以下问题：
（1）实体实验成本高昂。动车组车辆价格极为昂贵(目前最新车型“复兴号”动车组售价数亿元),完善的动车组车辆实训室还需配备带轨道桥的架空轨道系统、轮对快速更换设备、盘型制动装置试验台、转向架系统落成后的专用加载试验台等众多辅助设备,这些辅助设备的购置费用和维护费用也很高。另外,由于动车组车辆重量极大,进行拆装和检修作业需要行车、龙门吊等大型起重设备和专用厂房。而上述条件在实际教学中是很难满足的。
（2）实体实验教学效率低。若采用实体动车组车辆进行实验教学,受设备数量限制,单次受训学生仅为４人/台,每次实训时间要超过８学时,实验效率很低。由于动车组车辆零部件的配合精度极高,也不宜进行反复拆装训练。
（3）实体实验不能模拟异常工况。动车组车辆在实际运行中可能会出现轴承烧毁、制动盘破损等失效工况。失效工况虽极为少见,但在实际教学中非常重要,并要求学生牢固掌握；而单纯通过动车组车辆实体实验教学难以模拟此类异常工况。
2. 动车组车辆虚拟仿真实训教学共享平台建设内容
2.1 构建基于Unity３D技术的虚拟仿真教学资源
动车组车辆虚拟仿真实训教学资源立足国内主流的CRH380系列动车组车辆,基于目前应用广、共享性强的Unity３D技术,依托三维建模、虚拟现实、人机交互等先进的信息化技术,构建了４类虚拟仿真实训教学资源,而每类教学资源又涵盖若干项实验项目：
（1）动车驾驶虚拟仿真实训：包括极端工况、雨雪工况、正常工况下的虚拟驾驶等；
（2）故障处理虚拟仿真实训：包括车内设备、供电系统、牵引传动系统等故障处理；
（3）装配训练虚拟仿真实训：包括司机室、转向架、受电弓等虚拟装配；
（4）检修维护虚拟仿真实训：包括一级、二级、三级检修虚拟仿真实训等。
2.2 搭建三位一体的虚拟仿真共享机制
动车组车辆虚拟仿真实训教学共享平台致力于引导和激励学生自主学习,提高创新实践能力和科学实验水平。因此,在虚拟仿真实训教学资源建设过程中,需涵盖以下３大虚拟仿真体系：
（1）虚拟仿真实验教学：包括模拟驾驶、故障处理、虚拟装配、检修维护；
（2）虚拟仿真实践培训：包括学生实训、高铁职工培训、城市轨道交通企业职工培训；
（3）科研服务：包括创新训练、教师科研、企业研发、科研院所研究。
３大体系可实现彼此之间联动功能、共享资源,从而形成相互推动的一体化系统，实现教学、培训、科研的联系与融合。
2.3 打造基于B/S架构的在线共享网络平台
动车组车辆虚拟仿真实训教学共享平台的虚拟仿真实验教学资源采用VisualStudio为系统开发平台,以SQLServer为后台数据库系统,采用ASP．NET技术实现Web服务器与数据库的连接。该教学资源采用B/S的三层架构,即浏览器和服务器结构,将所研发的虚拟仿真实训教学资源架设在高性能服务器中,用户无需安装客户端。用户工作界面是通过Web浏览器来实现的,使用IE、３６０等浏览器即可在Web网页上对虚拟仿真教学资源进行远程访问和使用,从而极大地方便了目标用户,在保证系统平台易维护性的同时,增强了优质教学资源的开放与共享性。
2.4 建立科学、高效的管理体系
虚拟仿真实训教学资源旨在实现优质资源的高效利用与远程共享,并在此基础上建立有利于激励学生自主学习和提高学生自我创新能力的创新型管理体系。为此,要逐步健全管理体制、完善运行机制,提升中心教师队伍水平,努力形成理论教学与实验教学互通、科学研究与工程开发结合。实验教学资源的管理实行主管领导和部门指导下的主任负责制,采取统一管理、统筹规划、资源共享、有效利用的管理模式,对高速动车组虚拟仿真教学资源的运行和管理全面负责。
动车组车辆虚拟仿真实训教学共享平台具有良好自主性、交互性和可扩展性,集创新设计、虚拟资源、教学管理和智能指导于一体。学生在短时间内通过虚拟仿真软件自主学习,掌握高速动车组的空间结构特征,并熟悉动车组运用与检修工艺流程,使专业技能和解决实际问题的能力得到显著提升。
