姜岩

摘 要 我国铁路朝着高速和重载的方向发展，铁路货车运行过程中要注意安全问题，尤其是重载铁路货车的运行问题要格外重视，建立货车在线监测系统至关重要。建立在线监测系统可以获得铁路货车的实时运行状态，进而掌握货车车辆的运行状况。重载铁路货车在线监测虚拟现实教学系统的建立对于检测铁路货车运行具有至关重要的意义，铁路货车对于无线监测提出了更高的要求，通过建立智能化及数控反馈系统，收集货车运行信息和数据，在具体教学中，运用虚拟仿真技术实现铁路货车运行的在线监测实验，进而为铁路货车实际运行监测和保证货车运输安全提供科学的依据。本文首先对铁路货车运行监测虚拟现实系统结构和系统功能进行优化，对具体的技术进行了分析。

关键词 重载铁路货车;在线监测;虚拟现实系统

1铁路货车监测系统

1.1 结构及部件

重载铁路货车监测系统是监测车辆运行状态的系统，货车配有移动远程监测系统，系统中包含GSM模块，GSM模块可以对货车运行状态进行描述，可以以二进制编码的形式发送车辆状态信息。

在货车监测系统中主要以传感器补货货车运行信息，远程监测系统中包含内置传感器，传感器主要负责监测货车运行中的振动情况，可以监测货车是否处于运行状态。地面传感器以无线形式与远程监测器进行连接。货车上很多部位都可以安装Vicos CTsensor传感器，如被车门、车顶和悬吊件，利用传感器可以检测出车门或车顶是否被打开或关闭。传感器还可以测量货车的载重量和运行距离，且测量数据十分精准，货车运行位置确定主要利用GPS定位系统进行定位，可以接收远程监测系统的数据和位置信息。信息可以通过GSM网络实现传递，由Vicos CTcentral 服务器接收，可以存储于终端数据库中，数据和信息通过网络可以向车辆管理中心开放，Vicos CTcentra监测系统可以存储数据额和图像，货车挂历和调管理和调度部门可以查询相关的信息，实现对数据的科学筛选。

1.2 系统功能

（1）功能流程

铁路货车通过轨枕时，传感器会接收一些数据和信息，应用剪力传感器和压力传感器组成了轨道测试系统，传感器将参数采集出来，传感器连接接线箱与接线盒，通过信号电缆传递数据和信号，供电单元可以为传感器供电，通过传感器可以将信号放大，进行滤波处理，信号转换成数字信号传到采集仪。车辆调度与管理中心利用数据采集仪完成信号数据的采集，做好数据合成，保证数据通信。运用数据通信、判轴测速计辆、车辆动力学技术等，测量车辆运行情况，测量车辆超偏载情况，监测货车车轮踏面擦伤，还可以读取车号，进而将信息传输到服务器，进而综合分析车辆运行状态[1-2]。

（2）车辆运行状态不良的监测

铁路货车运行监测系统主要检测货车运行的状态是否正常，对车辆运行稳定性进行监控，发现异常及时报警，给予调度和处理中心足够的时间进行处理，减少货车脱轨的可能性，缓解车輛零部件损耗，减少对轨道的磨损。

（3）车轮踏面损伤识别

检测系统还要对货车车轮吧表面擦伤进行监测，货车通过轨道测试平台，作用在传感器上力量有差异，根据力的变化可以判定车轮损伤情况和程度。

（4）车辆超偏载状态监测

重载车辆运行中尤其要注意车辆超载和偏载的问题，传感器通过对货车着力点力量情况判断货车是否发生超载和偏载，进而连接报警系统，出现异常及时报警。

2铁路货车监测虚拟现实教学系统关键技术

2.1 三维建模技术

重载铁路货车车辆运行监测系统建设主要以三维建模技术为主要技术，运用二维图纸结合现有转向架结构，分析货车零部件之间的关系，利用Solid Works2012三维建模软件将车辆结构二维图转化为三维模型，对建模完成的零部件进行装配，获得车辆模型。

2.2 模型环境渲染

建模后车辆模型不可直接用作交互性功能，要导入3ds max三维动画制作软件，对三维模型进行环境渲染。导入3dsmax的文件有*.stl和*.wrl两种格式，导入*.stl 格式文件各零部件的格式和名称没有变化。建模好的货车装配体模型另存为*.stl 格式，在3dsmax操作界面微货车模型进行材质颜色附着，完成货车运行模拟仿真，对相关数据进行收集和处理[3]。

2.3 交互功能实现

在货车运行虚拟仿真教学系统中，货车车辆可以完成缩放、平移和旋转，学习人员可以从多角度查阅货车结构和形态。货车运行监测主要针对货车运行过程的监测，对车辆运行状态是否稳定进行判定，运用建模技术实现对货车运行场景的模拟，设置好参数，连接传感器，实现对货车运行数据和信息的收集，通过计算机技术实现对建模仿真系统的设置和操作，进而实现对重载货车运行在线监测系统的仿真模拟，为货车运行监测提供依据。

2.4 仿真平台搭建

虚拟仿真教学平台的搭建是本次研究的重点，通过计算机软件的操作，插入文本、图像、视频等元素，设置文本超链接，模块之间建立关联，提高平台系统的交互性。货车运行监测主要利用GPS技术十分位置跟踪和记录，在铁路货车运行监测虚拟仿真教学系统应用中，要注意讲解GPS技术的应用和价值，进而促进新工实践教学和技术员人员交流，从而为实际铁路交通运行监测提供借鉴资料[4]。

3结束语

综上所述，重载铁路货车运行在线监测需要依赖专业的监控体系，通过建立科学的虚拟仿真教学系统，可以提高货车运行教学的实效性，从而为货车运行管理和控制提供依据，促进铁路运输事业的稳定发展。

参考文献

[1] 陆正刚，王洁，孙效杰，等.快捷货车转向架运行安全智能监测系统研究[J].铁道车辆，2015，53（12）：25-29.

[2] 刘宏友，李向伟，邓爱建，等.C_（70E）型通用敞车模态试验研究[J].铁道车辆，2015，53（12）：32-36.

[3] 唐曼.车号识别模拟系统的设计与实现[J].铁路计算机应用，2014， （1）：55- 57.

[4] 吴俊，姜荟增，周用贵，等.铁路货车超偏检测装置检测适应性试验报告[R]. 北京：中国铁道科学研究院，2015.