本虚拟实验项目是基于计算机图形学、虚拟现实等先进理论与方法，通过人机交互、三维建模、三维动画设计、虚拟仿真技术等技术手段搭建而成（如图1所示），可用于指导学生学习城市轨道交通车辆零部件结构细节、整车装配过程以及运行控制等相关课程内容，此外，本虚拟实验项目具备强大的二次开发功能，可供学生通过编程手段，实现城市轨道交通车辆新型结构及车型的自主开发设计，将学生培养为城市轨道交通车辆设计、制造、维护、运营、控制、自主开发等全方面人才。

本虚拟实验项目搭建虚拟环境、虚拟轨道结构等场景，使学生通过视觉、触觉、听觉等感官，可以沉浸在本虚拟实验平台中，有身临其境的感觉，然后学生根据各种感官，通过人机交互的技术，学习城市轨道交通车辆的装配及设计。

实验原理具体包括如下几方面：

图1  本虚拟实验项目实验原理框图

（1）结合学校现有实验硬件设施，采用虚拟现实技术及计算图形学，基于labview开发软件，开发虚拟现实软件平台，搭建虚拟轨道等虚拟场景，让学生身临其境，参数化设计并构建城市轨道交通车辆中关键零部件的几何特征，学生可通过触觉、视觉、听觉等感官数据，交互界面自行设计、修改各零部件的结构及尺寸，培养学生对城市轨道交通车辆关键零部件的设计能力。

（2）采用人机交互技术和传感器技术，比如数据手套、立体眼镜等，通过学生动手操作，根据触觉感官操作，完成各零部件之间的精确装配，培养学生城市轨道交通车辆组装能力。

（3）通过对虚拟开关的不同控制，实现城市轨道交通车辆通信信号的传输，达到控制车辆牵引、制动等目的，以培养学生列车运行控制等方面的能力。

（4）在城市轨道交通车辆运营过程中，利用布置在虚拟车辆不同位置的传感器，掌握车辆在牵引、制动、正常运行等不同运行条件下的乘客乘坐舒适性。

（5）上述四项为本虚拟实验平台的基本实验功能，在此基础上，通过编程和二次开发等技术手段，学生可根据自己的经验与思路，自行设计开发新型转向架、新型城市轨道交通车辆，并对自主开发的新型结构进行牵引、制动等运行工况的校核，可培养学生对城市轨道交通车辆的自主开发设计的能力。

（6）借助编程的手段，学生可对列车启制动控制系统、信号传输系统等人机交互系统和车辆控制系统进行自主开发设计，实现操作界面的便捷性及控制功能的全面性。