牵引变电站是牵引供电系统的重要组成部分,负责将电力系统中的三相电通过牵引变压器转化为电力机车取流所需的单相电,牵引变电站的安全可靠运行对整个牵引供电系统的稳定运行具有重要意义。由于运行中的牵引变电站具有高压带电、设备昂贵等特点,传统的值班人员培训方法主要基于教材、视频、现场参观等展示手段,培训的直观性和可操作性都受到很大限制。本文将三维仿真技术引入到牵引变电站培训方式研究工作中,对于实际工程应用具有重要意义。本文研究从牵引变电站日常工作规范和标准作业流程入手,详细分析了牵引变电站三维培训仿真系统的功能需求和扩展需求,确定了研究方向和具体研究内容——通过三维模型构建具备真实感的牵引变电站虚拟场景,通过脚本解析机制构建具备通用性的业务流程模拟方式。最后通过三维仿真系统模拟牵引变电站的日常操作。在需求分析的基础上本文选择了三维建模软件3ds Max、三维仿真引擎Unity来进行牵引变电站三维培训仿真系统的设计开发。在牵引变电站三维培训仿真系统的设计开发方面,首先充分考虑系统的功能需求和拓展需求,按照模块化、结构化的设计思想将三维仿真系统设计为数据资源层、系统实现层、界面交互层三层结构,实现了底层资源、模块实现和用户交互的有效分离。然后本文就系统开发过程中的相关技术进行了详细介绍。在场景组织中采用树状结构,对牵引变电站内的一次设备、二次设备、场景环境、虚拟人物、操作工具分别进行了模型、材质和动画设计,设计过程中充分考虑各模型局部细节和建模注意事项,模型详略得当,效果逼真。在地形方面采用真实地形,设计了基于视角位置的地形块动态调度算法,在大地形仿真中节省了地形块渲染在计算机内存中的资源占用。在界面设计方面,充分考虑程序运行机制和用户操作习惯,通过数据库动态读取,设计了多场景、多任务的程序接口,引入异步加载机制有效实现了场景加载过渡,整体界面设计多样,过渡衔接自然。在培训任务程序模拟过程中,本文对标准作业流程进行分步解析,对其中关键操作步骤设计程序语言解析机制,设计业务脚本数据库模拟实际操作中的具体业务。在虚拟人物控制方面,采用碰撞检测提高场景漫游真实感。在场景设备的动画状态管理中,设计了动画状态机对设备初始动画状态进行设置,同时通过动画状态关联对不同动画之间的联动机制进行模拟。最后本文在完成整个牵引变电站三维培训仿真系统程序开发之后,还在沉浸式虚拟现实平台进行了仿真尝试,其高沉浸度、体感交互方式为行业应用研究提供了新思路。本文设计开发完成的牵引变电站三维培训仿真系统能够实现虚拟场景漫游、设备认知学习、标准化作业模拟、场景培训考核等多方面的教学培训功能,具有成本低、真实感强、操作安全等优点,为牵引变电站值班人员的培训方式研究提供了新方法新思路,具有一定的工程实际意义。