铁路四电工程VR技术安全培训场景研发及应用
铁路四电工程VR技术安全培训场景研发及应用
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摘要：近年来，VR等三维可视化虚拟现实技术蓬勃发展，其借助计算机及多种新式传感器，创造出一种崭新的人机交互沉浸模式。国家建造业向数字化、智能化方向发展的同时，运用VR虚拟现实技术，可有效降低安全质量事故发生频次。因此，本文在对VR虚拟现实技术分析和运用的基础上，结合铁路建造行业中的通信、信号、电力、牵引供电建造过程特点，分析事故类别，针对性地开发相应的培训场景，在安全教育培训中应用。
关键词：四电工程；VR；安全；沉浸；交互；真实
9月14日是什么情人节?1.前言
VR是Virtual Reality的英文缩写，即虚拟现实技术，其借助计算机及多种新式传感器，创造出一种崭新的人机交互沉浸模式。美国是虚拟现实技术研究的发源地，日本虚拟现实技术应用于大规模VR知识库和虚拟现实游戏领域。德国VR在改造传统产业方面，用于产品设计、产品演示和培训。VR产业是数字产业的“未来星”，2018年后，全球处于部分沉浸、成长培育期，虚拟现实产业发展开始进入起飞阶段【1】，此技术广泛应用于建筑、制造、医疗、教
育、旅游、商业、游戏、影视、房地产、服务等行业。
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近年来，国内建筑行业在VR应用方面不多，铁路四电行业中基本没有涉及，面对安全形势严峻的现状，有必要对铁路四电行业中进行探究并应用。
1.国家建筑施工安全事故统计
2021年具不完全统计，全国建筑业共发生事故2288起，平均每天发生事故6.27起。事故发生起数较2020年下降11.4%，虽然降幅较大，但这组数据仍令人触目惊心【2】。全国建筑施工伤亡事故类别中高处坠落、坍塌、物体打击、机具伤害、触电，死亡人数分别占全数事故的45.52%、18.61%、11.82%、5.87%、6.54%，具体统计及占比如下表。
图12021年各类型安全事故比例图
通过图表可看出，事故类型仍以“五大伤害”为主。高处坠落、施工坍塌、物体打击、机具伤害和触电事故起数占事故总数的88.36%，其中又以高处坠落事故为主，占事故总数45.52%【3】林正英僵尸系列全集。铁路四电工程施工均涉及上述五大伤害作业环节。
1.VR技术特点
VR技术综合利用计算机图形系统和各种现实及控制等接口设备，在计算机上生成可交互的三维环境中提供沉浸感觉的技术。其特点包括交互性、沉浸感、想象性。
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交互性可令体验者在这个虚拟世界里进行操作并得到反馈，比如通过按压、触摸、行走、应答等在虚拟世界里进行交互。超强的真实度是虚拟世界沉浸感的要求，再现真实存在的情境，可以构想客观不存在的甚至是难以发生的情境，从而提高对某些事物的认识，拓展想象空间。
1.VR安全教育培训项目分类
结合铁路四电工程各专业施工特点，以施工现场安全教育为基础，剖析已经发生的安全事故案例，总结四电工程施工生产违规违章行导致的事故，分为八类合计31项，主要包括物体打击、起重伤害、中毒窒息、高处坠落、触电、火灾、车辆伤害、机具伤害等，详见表1。
表1VR安全教育培训项目分类
事故分类
主要场景
数量（项）
物体打击
开关柜倾倒事故、牵引绳脱落事故、软母线掉落事故、
滑轮磨损事故、高空抛物事故、接触线击打事故、
立杆砸伤事故、信号机倾倒事故
8
起重伤害
钢丝绳断裂事故、硬横梁起重事故
2
中毒窒息
管井中毒窒息
1
高空坠落
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脚扣带断裂事故、霜滑坠落事故、车梯倾覆事故、
基坑坠落事故、高架桥坠落事故
5
触电
断路器跳闸事故、误送电事故、接地线触电事故、
高压触电事故、静电触电事故、感应电伤人事故、
接触线短路事故、扳手短路事故、踩空触电事故、挖断电缆事故
10
火灾
配电箱起火事故
1
车辆伤害
横穿铁路事故
1
机具伤害
物料撞击事故、承力索击打事故、道岔夹手事故
3
1.VR脚本及场景开发
1.VR安全教育培训脚本构成
VR安全教育培训体验脚本采用情景剧模式，将剧情分成三部分：第一部分，体验者以第一人称视角参与现场施工，通过按压手柄或步态跟踪等方式实现人机交互，身临其境地经历安全事故发生的起因、经过和结果，自觉的发现施工现场安全隐患，主动辨别危险源，使体验者真正的学习到安全防护知识。第二部分，体验者以第三人称视角还原事故发生场景，亲眼目睹由于“自己”的违规行为导致的严重后果，增强体验感受，加深对人身安全伤害事故的认识。第三部分，弹框告知违规之处及避免该类事故发生的正确施工方法，旁白列举相似事故案例，安全警示由此付出的生命代价及重大经济损失。

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