VR-тренажёр по диагностике рельсов с использованием дефектоскопа

Описание

Задача клиента:
Клиент — образовательный центр железнодорожной отрасли — поставил задачу разработать VR-тренажёр по диагностике рельсов с использованием дефектоскопа. Цель проекта — создать виртуальную обучающую систему, в которой студенты и сотрудники смогут отрабатывать навыки поиска и анализа дефектов рельсов без доступа к реальному пути и дорогостоящему оборудованию.

Обучение на реальных железнодорожных участках требует остановки движения, значительных затрат и повышенных мер безопасности. Поэтому заказчику требовалось решение, которое позволит проводить реалистичное, безопасное и доступное обучение с возможностью моделирования различных типов неисправностей и сценариев диагностики.

🎯 Цели проекта

Обучение правильному использованию дефектоскопа в реальных условиях.
Необходимо было воссоздать процесс проверки рельсов с помощью ручного ультразвукового дефектоскопа, включая подключение датчиков, калибровку прибора и анализ сигналов.

Создание фотореалистичной железнодорожной среды.
Клиент хотел добиться максимального сходства с реальным участком пути — насыпи, шпалы, рельсы, окружающий ландшафт, погодные эффекты.

Имитация дефектов различной сложности.
Система должна позволять моделировать трещины, расслоения, коррозию и скрытые повреждения металла с реалистичным поведением дефектоскопа и изменением звуковых и визуальных сигналов.

Контроль и оценка действий обучаемого.
Важным требованием было создание механизма фиксации действий пользователя — насколько точно он проверил рельс, правильно ли провёл диагностику, верно ли интерпретировал показания.

Безопасность и доступность обучения.
Тренажёр должен позволять проводить обучение в любое время, без ограничений по погоде, местности и необходимости вывода техники на реальные пути.

Решение

Решение:

Для реализации проекта мы создали интерактивный VR-тренажёр «Дефектоскопист» на движке Unreal Engine, обеспечив высокую точность, визуальную достоверность и возможность практического обучения.

Анализ работы дефектоскопа и сбор данных.
Мы подробно изучили устройство и алгоритмы работы ультразвукового дефектоскопа, включая типичные дефекты рельсов и характер их сигналов. На основе этих данных был создан виртуальный аналог прибора с функционалом, полностью повторяющим реальный.

Создание реалистичной железнодорожной сцены.
В 3D были смоделированы: железнодорожное полотно, рельсы, шпалы, болтовые соединения, сигнальные знаки, инструменты и спецодежда сотрудников. Окружение — участок линии в пригородной зоне России, с погодными и временными условиями (день, ночь, дождь, снег).

Моделирование дефектов.
Мы разработали библиотеку дефектов (поверхностные трещины, расслоения, микропоры, усталостные повреждения), которые случайным образом распределяются по участку рельса. При проверке дефектоскоп реагирует изменением сигнала, вибрацией контроллера и характерным звуком.

Интерактивное обучение.
В режиме тренировки пользователь получает голосовые и визуальные подсказки, изучает технику работы с прибором, калибрует датчики, перемещается вдоль рельса и анализирует показания.
В режиме экзамена система фиксирует действия, оценивает полноту и точность проверки, а также выдаёт результат и рекомендации.

Разработка VR-интерфейса и эргономики.
Для максимального удобства мы реализовали естественные движения — наклоны, удержание прибора, нажатие кнопок, переключение режимов. Поддерживаются Oculus Rift, HTC Vive, Pico, а также контроллеры с тактильной отдачей.

Имитация физики и звука.
Прибор реагирует на поверхность рельса с реалистичным сопротивлением, звуками касания и изменением тона при обнаружении дефекта. Все звуки — записаны на реальном объекте и интегрированы в систему.

Панель инструктора.
Инструктор получает доступ к панели наблюдения — видит действия обучаемого, может изменять сценарий, добавлять дефекты, переключать погодные условия или время суток.

Тестирование и внедрение.
Симулятор прошёл апробацию в учебном центре и получил положительные отзывы преподавателей и специалистов РЖД. После тестов были оптимизированы физические реакции и улучшена визуализация показаний дефектоскопа.

Результат

Результат:

В результате был создан полнофункциональный VR-тренажёр по контролю состояния рельсов, полностью моделирующий процесс работы с дефектоскопом.

👨‍🏭 Обучение без риска и затрат.
Теперь студенты и сотрудники проходят практику в виртуальной среде, не мешая движению поездов и не рискуя оборудованием.

🧠 Развитие практических навыков.
Обучаемые учатся правильно держать прибор, считывать сигналы, реагировать на аномалии и классифицировать дефекты.

💰 Экономия ресурсов.
Отпала необходимость в выделении реальных участков пути и использовании дорогостоящего оборудования для тренировок.

🎓 Контроль знаний.
Тренажёр оценивает работу обучаемого: где он проводил сканирование, какие дефекты нашёл, насколько точно выполнил алгоритм проверки.

🌐 Гибкое применение.
Система используется в учебных центрах, колледжах и службах технического надзора. Возможна интеграция с LMS и VR-классами.

🎧 Полное погружение.
Реалистичная физика, звуки железной дороги, визуальные эффекты и динамическая погода создают эффект присутствия на реальном пути.

Отзыв заказчика:

“Ребята, вы просто мастера! VR-тренажёр с дефектоскопом превзошёл ожидания — всё как в реальности. Студенты чувствуют себя на настоящей линии, прибор реагирует точно, а сценарии обучения продуманы до мелочей. Мы теперь можем безопасно тренировать специалистов, не выходя из аудитории. Качество, графика и реализм — на высшем уровне. Спасибо за вашу работу и внимание к деталям!”

Презентация проекта