120型貨車空氣制動培訓系統(tǒng)關鍵技術研究.pdf

1、120型貨車空氣制動閥作為我國當前貨車制動機的主體，占據(jù)著我國鐵路制動的主導地位，因此對120型制動閥檢修人員技術水平要求更高。由于120型制動閥內部腔道結構密集，空氣制動原理復雜，而目前現(xiàn)場職工培訓手段較單一，師資匱乏，培訓效果不理想，不利于高速鐵路發(fā)展的需要。針對這種情況，開發(fā)一款適合鐵路系統(tǒng)120型空氣制動閥結構及工作原理的培訓系統(tǒng)具有重大的工程意義。本課題是在此背景下研究開發(fā)了120型貨車空氣制動仿真培訓系統(tǒng)。
　　 本

2、文以三維動畫仿真技術為開發(fā)依據(jù)，針對目前鐵路現(xiàn)場培訓方式存在的不足提出問題需求，首次開發(fā)出一套適合鐵路貨車系統(tǒng)制動閥原理教學的三維仿真培訓系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括制動閥原理和各部件作用位原理，三維演示以交互方式進行展示，課題包括模型建立、氣體表現(xiàn)形式、系統(tǒng)實現(xiàn)等環(huán)節(jié)，力求逼真表現(xiàn)制動閥的作用原理，以易懂、形象、操作方便為開發(fā)原則，最大限度使學員掌握其原理，達到教學目的。
　　 三角網(wǎng)格模型簡化算法的實現(xiàn)，有效提高了系統(tǒng)繪制速度。通過對漸

3、進網(wǎng)格簡化算法分析，提出基于漸進網(wǎng)格簡化算法的半邊折疊簡化算法，對制動閥網(wǎng)格模型進行簡化，解決了模型復雜度與存儲、傳輸、處理，特別是實時繪制之間的矛盾。
　　 研究開發(fā)了空氣制動閥氣體粒子系統(tǒng)表現(xiàn)，基于幾何建模方法--粒子系統(tǒng)的基本原理及工作流程，采用了圖形學中紋理映射、公告板技術和動態(tài)生成視點替用特效技術，結合Maya特效實現(xiàn)氣體繪制真實性與實時性的兼容。
　　 本系統(tǒng)利用三維動畫關鍵幀技術實現(xiàn)制動閥各部件運動仿真，采

4、用二維、三維演示系統(tǒng)實時切換的方式提高了培訓效率；探討了粒子系統(tǒng)實時性和真實性矛盾問題，同時利用材質屬性達到系統(tǒng)逼真化效果；碰撞檢測與遮罩技術相結合，有效的約束了氣體粒子的運動并解決了粒子外溢現(xiàn)象。
　　 該系統(tǒng)可作為我國鐵路貨車方面制動閥的教學培訓工具，可提高鐵路各路局檢修人員培訓效果，為企業(yè)降低培訓成本做出積極貢獻。本課題第一次實現(xiàn)了我國鐵路貨車用120閥原理利用純三維模擬方式進行仿真培訓，填補了我國空氣制動系統(tǒng)難以用三維形