工程機械模擬訓練技術

錢永產++肖勇++李健

摘要：本文從分析當前工程機械培訓中存在的問題入手，圍繞工程機械模擬訓練的概念、類型、發展進行闡述，探索切實加強工程機械模擬訓練的意義。

關鍵詞：工程機械；模擬訓練

中圖分類號： TP139 文獻標識碼：A 文章編號1672-3791（2016）11（a）-0000-00

工程機械是裝備工業的重要組成部分，據不完全統計數據表明，全國工程機械擁有總量已達200余萬臺，并且仍以每年10%以上的速度遞增。工程機械市場的快速增長，相應帶動了中國工程機械培訓市場需求的急速增長。目前，對工程施工機械操作人員的需求非常大，往往供不應求。由此可見大力提高勞動者素質，培養所需的操作人員是目前迫在眉睫的任務。

但是，傳統的培訓方式主要是用真實的工程機械進行操作訓練，風險大，成本高，培訓時間長，培養出來的學員無論是技術還是數量，都遠遠不能滿足市場的要求，反而卻限制了這個行業的發展，所以培訓模式變革是勢在必行。

1工程機械模擬訓練簡介

工程機械模擬訓練不受時間、氣候、場地的限制，可以高度逼真地模擬工程機械在各種使用工況下的視覺、聽覺、動感等行為所進行的模擬仿真訓練。模擬訓練技術在工程機械作業人員培訓領域中能夠很好的解決傳統培訓中所存在的問題：（1）模擬訓練技術在工程機械作業人員培訓中有助于教學個別化，工程機械模擬訓練系統可以針對不同學員的需要，靈活性的選擇培訓的課程模塊和課程內容，并且可以完全自主的控制培訓時間，針對不懂的部分可以重復性的學習，為學習新知識節約了大量時間和精力，使得工程機械駕駛員職業技能的培訓真正實現了個別化教學。（2）模擬訓練技術在工程機械作業人員培訓中有助于教學標準化，提高教學質量，整個模擬系統中有比較規范化和科學化的教學內容，能夠克服傳統教學模式中不同師傅帶出的徒弟對于機械設備操作中不同的認知的弊端。模擬訓練系統提供的逼真的環境場景模擬，可以貫穿從理論學習到實際操作考核的全過程。（3）解決了傳統工程機械作業人員培訓中耗時、耗力，培訓困難等缺點。模擬系統彌補了傳統教學中培訓的周期長、燃料費增長快、日常的維護消耗巨大、一次性投入高、培訓效率低下等方面的缺陷，培訓費用減少，培訓周期縮短，培訓過程中事故的發生率大大降低，減少實車訓練動用次數，節約了能源，提高了經濟效益，符合現階段的市場經濟的要求。

2工程機械模擬訓練技術

目前，國內外廣泛采用的工程機械操作使用模擬訓練技術主要有三大類：一是模擬訓練軟件；二是模擬訓練半實物裝置；三是模擬訓練全實物仿真平臺。

（1）模擬訓練軟件，工程機械模擬訓練軟件主要采用視景仿真的方式構建一個逼真的虛擬環境，可以根據需要模擬各種天氣情況，如：晴天、多云、陰天、白天、夜晚等，以及其對工程機械作業的影響。通過視景、聲響、振動等表現形式，能夠實現工程機械實時操作如起動、運行、制動時各種真實的感覺，仿真過程中用戶一般通過鼠標、鍵盤或者虛擬界面來實現對虛擬場景的控制。

挖掘機模擬訓練軟件系統

（2）模擬訓練半實物裝置，半實物仿真系統是一種硬件在環實時技術，把實物利用計算機接口嵌入到軟件環境中去，并要求系統的軟件和硬件都要實時運行，從而模擬整個系統的運行狀態。系統虛、實結合，具有良好的可控性、無破壞性。軟件能提供逼真的工程機械操作使用視景、聲音和運動感覺，模擬操作環境的外形及尺寸與真實工程機械完全相同，以保證高度的真實感。

港口起重機訓練模擬器

（3）模擬訓練全實物仿真平臺，工程機械模擬實訓設備一般由工程機械操控模型和模擬操控系統組成，其中工程機械操控模型嚴格按照實裝各系統的比例進行設計制造，不僅與實車外形尺寸比例相同，且全部部件均可實現與實車部件相同的操作功能，在保證與實裝各種動作完全相同的操作反應下實現各種細微的操作速度變化，通過模擬操控系統即可進行模型各結構動作的實時控制，操作感覺及各種動作反應均可與實裝相媲美。工程機械操作使用模擬實訓設備由于操作系統和控制對象均是實物，學員可以親自動手進行實際操作，訓練過程更為貼近真實作業場景，訓練效果也更加好。

挖掘機實物仿真訓練模型