城轨车辆综合演练实训车的开发

时间：2022-10-05 15:17:49 硕士毕业论文我要投稿

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城轨车辆综合演练实训车的开发

　　城轨车辆综合演练实训车的开发

城轨车辆综合演练实训车的开发

　　【摘要】在各种模拟器中，由于视景系统可以展现驾驶训练虚拟场景，因此成为模拟器中最重要的模拟系统之一。

　　本文是城轨车辆综合演练实训车的开发项目研究成果之一，主要研究视景移动装置，它是城轨车辆综合演练实训车的配套设备。

　　由于新开发的视景移动装置可随意与城轨车辆结合与分解，让一辆仿真车辆实训车能完成检修工作，又能满足驾驶的需求。

　　【关键词】城轨车辆实训车视景系统开发

　　一城轨车辆模拟驾驶视景系统

　　模拟器视景系统是在有人驾驶的模拟器中用来模拟驾驶员所看到的座舱外部的空中及地面景象的模拟系统。

　　也称为视景模拟系统，它是模拟器中最重要的模拟系统之一。

　　城轨车辆驾驶员通过模拟驾驶视景系统，可以展现驾驶训练虚拟场景，包括城轨车辆运行线路中的出入库线、洗车线、车辆段以及全部正线、折返线、停车线、检修线、实验线等，列车双向运行于上述区域司机视域范围的所有静态以及动态景物，以及轨道、架空线路、隧道、站台，桥梁、立交桥、轨旁设备、沿线外部风景、建筑物、行人及车辆、其他地铁车辆等。

　　城轨车辆模拟驾驶视景的实现可以有：点光源投影系统、电影胶片投影系统、计算机成像系统三大类。

　　目前的驾驶视景系统都采用计算机成像技术的图像生成方式，计算机成像具备了很好的兼容性，使用单个或多个显示器作为显示通道，提供虚拟的交通场景。

　　计算机成像系统主要由图像数据库、图像处理计算机、图像生成设备、投影器及屏幕等组成。

　　这种系统还有一个突出的优点，就是可用多个显示器来显示景象，从而大大扩展了视野，使驾驶员有全景空间的感觉。

　　二城轨车辆模拟驾驶视景的现状

　　目前的城轨车辆模拟驾驶视景系统普遍采用的结构归纳起来有三种：(1)在一教室中只安装有操作台、计算机、投影机及投影幕组成一套简易模拟驾驶系统;(2)在实训室中除了装有操作台、计算机、投影机外，还有的将投影幕做成一暗室包为整体仓;(3)将投影机、投影幕一起装在投影仓内形成一个整体固定不动，带有操作台的驾驶室可在一定距离作前后运动，这些结构的轨道交通模拟驾驶视景系统都不能逼真地模拟驾驶环境。

　　为了使城轨车辆模拟驾驶视景显示达到较为理想的效果，目前普遍采取：

　　(1)教学中临时以窗帘遮挡窗户，使整个模拟驾驶室的光线变暗，以衬托大屏幕视景的亮度，使其清晰、明亮，达到教学要求;(2)把投影屏幕和机车模拟驾驶室之间整体包成暗室，这种方法同第一种相似，只是实施起来比第一种方式要好些;以上方法均存在不同的缺陷，无法满足正常机车驾驶教学的要求，第(1)种方法拉起教室窗帘，衬亮了大屏幕视景，同时也影响了整个教室和机车模拟驾驶室的采光，光线不足的情况下，教员讲演和学员做笔记等教学活动均受影响。

　　第(2)种方法与第(1)种方法类似，可以保证教室的正常光线，但机车模拟驾驶室失去采光，教员的驾驶操作演示和学员模拟驾驶难以正常进行。

　　所以两种方法都为临时性的教学辅助措施，无法满足机车驾驶模拟教学的要求。

　　找寻一种辅助的视景增亮教学装置，既清晰、逼真地显示模拟驾驶视景又能保证正常的教学活动所需的充足光线，是模拟驾驶教学急需的一项教学设备。

　　随着职业教育的发展，按真实车辆仿制的实训车不断用于教学中，这种车辆的作用主要是老师上车辆检修课能直接面对实物与生产零距离，学生看得到、摸得着。

　　作为轨道交通专业的教学目的，就是让学生学会机车的驾驶及检修，如何让一辆仿真车辆实训车既能完成检修工作，又能满足驾驶的需求，使学校的实验实训室真正成为工厂的车间是值得深入研究的课题。

　　三模拟驾驶视景移动装置的开发

　　模拟驾驶视景移动装置的开发主要是研制一种视景可以随着操作而相对实训车进行移动的机构，这时的城轨车辆实训车不只是一台完全模仿某一种车型而制作的教具，而是一辆在各种车型的基础上，综合多种功能为一体的实用新型、适用于学生综合素质提升的训练用车。

　　从教学的实际出发开发的新型轨道交通模拟驾驶视景系统与现有技术相比，具有以下有益效果：

　　1.可逼真地模拟驾驶环境

　　由于开发的新型实训车主要是视景移动装置，而且视景移动装置可在车前方的同一轨道上前后移动，该视景移动装置可随意地与城轨车辆结合与分解，当视景移动装置朝着模拟驾驶室的方向慢慢移动过来时，这时模拟驾驶室与视景移动装置之间受外来光源的影响逐渐减少，在视景移动装置内的视景亮度随之越来越大，最后的视景完全是投影在一个暗室里的屏幕上，使人们在视觉上具有强烈的电影视觉效果。

　　因此，开发的视景移动装置克服了传统模拟驾驶视景固定的缺点，给学员打造了一套逼真、立体、完全沉浸的三维视景仿真驾驶系统，突破了硬件制约的瓶颈，营造了交互性更强、更为逼真的驾驶环境。

　　2.可使视景图像达到清晰、逼真的效果

　　研制开发的视景移动装置包括投影仓、投影屏幕、移动装置、动力传动装置以及投影机，其中，投影屏幕安装在投影仓距机车的最远端，该投影仓可使投影屏幕处于光线较暗的环境中，使其在视觉上具有逼真、清晰的模拟图像效果，最大限度地还原真实图像。

　　3.既能满足学生驾驶的需求，又可完成检修工作

　　视景移动装置的投影仓是根据工作状态来移动的，当模拟驾驶开始时，投影仓可从固定的位置朝着模拟驾驶室的方向慢慢移动，直至视景移动装置与机车的模拟驾驶室完全结合;当模拟驾驶结束时，投影仓又可沿着轨道逐渐移动至原来的位置，此时，整个实训室即可像正常的检修车间一样开展教学活动，使驾驶学员看得到、摸得着，直接面对实物与实现生产零距离，既能让一辆仿真车辆实训车满足学生的驾驶需求，又能完成检修工作。

　　4.生产成本低，易于推广使用

　　由于本系统仅由视景移动装置、轨道、机车构成，视景移动装置也仅由投影仓、投影屏幕、移动装置、动力传动装置、投影机构成，其结构比较简单，生产成本低，易于推广使用。

　　5.适用范围广

　　本系统不仅适用于城轨车辆模拟驾驶、电力机车模拟驾驶、内燃机车模拟驾驶等所有轨道交通模拟器，也可适用于汽车等一般的车辆模拟驾驶，甚至也可适用于飞机、轮船、潜水艇的模拟驾驶，因此，其适用范围非常广。

　　参考文献

　　[1]周宗明.增亮装置在模拟驾驶实训中的应用[J].中国教育技术装备，2010(9)

　　[2]刘富强编著.数字视频监控系统开发及应用[M].北京：机械工业出版社，2003

　　[3]赵永旺、赵建民.模拟训练系统中视景模型生成的优化技术[J].仪器仪表与分析监测，2009(1)

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