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安全高效 地铁模拟驾驶教学解决方案

  • 發布時間:2016-01-08
  • 信息來源:中關村在線
  • 作者:中關村在線
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         一、地铁模拟驾驶教学解决方案

        地铁模拟驾驶是一种利用现代高新技术,提供的安全高效的培训解决方案。它通过对列车性能和驾驶作流程的仿真,构建一个接近真实的驾驶环境,为受训司机提供培训的环境与设备支持。

        司机用模拟驾驶软件系统纵列车,能够在实验环境中对机车驾驶的安全作规程和应急处理。采用驾驶仿真器培训司机具有安全、经济、高效,培训过程 可控、可重复,便于进行突发事件及故障状态的模拟等优点。据计算,用驾驶模拟设备培训司机,一般可节省30%的经费,而轻轨、地铁系统可节省50%以上的培训费用。

        模拟驾驶培训系统在20世纪80年代时,已经在美国,英国,法国,澳大利亚等国家得到应用,而且也得到较好的反馈与价值肯定。其优点在于:缩短了培训时间,减少了培训费用,而且培训过程绝对安全,不会影响正常的行车。

        二、地鐵模擬駕駛教學方案功能特點


        地铁模拟驾驶教学方案主要有三大功能特点,逼真的驾驶环境、精确的驾驶纵功能、紧急情况和故障算是评估功能。

        逼真的列车驾驶仿真环境。列车模拟驾驶训练系统能提供逼真列车驾驶视景、声音和运动等部分。逼真的驾驶作环境:司机驾驶室、纵台及相关纵设备的 外形及尺寸与真实机车完全相同。驾驶仿真器能根据列车运行情况,产生相应的模拟音响(如电动机运转、压缩机启 动、鸣笛、制动停车、轮轨冲击等音响)。

        精确的列车纵功能仿真。列车纵功能仿真包括正常运行条件下和故障条件下列车纵功能仿真。精确的列车动力学计算功能:驾驶仿真器具有精确的牵引加速度性能和制动减速度性能,列车惰行速度变化以及上下坡和过弯道的效果同真车运行一致。模拟纵功能:驾驶仿真器可以模拟列车启动、加速、惰性运行、制动 停车等各种工况下的全部纵功能;模拟列车在车辆段全部静态试验;模拟列车纵车上所有开关、按钮和控制器的动作,全部信号灯和指示灯的显示,全部电表和 风表的指示;模拟ATP信号、有线和无线广播。

        故障处理和紧急情况处置模拟及评估。根据地铁驾驶模拟训练的需求,内置了多种故障处理流程评估仿真科目,以及多种紧急情况处置训练科目,让学员在仿真 环境中强化巩固书本上所学的各种作规程、故障处理方法以及紧急情况处置流程,并建立量化评估模块,方便教员和学员对驾驶过程进行案例分析。

        三、地鐵駕駛模擬系統的組成


        地铁驾驶模拟系统主要有硬件系统与软件系统,其中硬件装置主要有纵装置、大屏幕视景显示系统以及驾驶记录装置;软件系统有驾驶控制与提示系统以及视景系统支持。

        纵装置,配置和真实列车相一致的主控制台,包含完整的仪表、按钮、开关、指示灯等装置,能指示列车各种信号,且所有的逻辑关系与真车一致;包含列车关系系统显示装 置和ATC显示器,列车管理器显示装置在显示内容、作方式和内部逻辑及装置与真车一致;纵装置配输出为模拟或数字量的传感器,其作能控制视景变化, 并有相应的声音输出,滞后延迟控制在100毫秒之内;座椅采用原车座椅,保持纵环境的一致性。

        视景仿真系统:列车驾驶模拟训练系统视景仿真系统采用计算机实时CG的形式展现驾驶训练虚拟场景。能展现包括列车运行线路中的全部正线、折返线、停车线、检修线、实验 线、出入库线、洗车线、车辆段等;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、轨旁设备、隧道、站台(包括车站建筑 及附属设备、站台屏蔽门、广告牌、站内乘客、站台闭路电视监视器、倒数计时器、到站显示器)、沿线景物(包括外部风景、桥梁、立交桥、建筑物、行人及车 辆、其它地铁车辆等)、车厂/车辆段(包括所有建筑及附属设施、洗车台、检修台、其它地铁车辆)等。

        需要能模拟列车以各种速度在运行线路上、折返线路以及在试验路段的运行过程;能模拟在洗车模式下列车的各种状态,以及进出站过程中列车和站台的动态视景等;需要能模拟列车在不同天气和气候条件下的运行场景,包括雨、雷电、雾等情形。

        软件支持系统:主要能模拟异常的地面信号、以及站区中包括跌落、着火、电力中断等故障。模拟至少200宗车辆故障、线路故障及运营事故,故障设置后相关的硬件及场景会有想应 的变化,学员处理故障时的逻辑关系应与真车保持一致。故障及紧急情况模拟实现对多种车辆事故、线路故障以及运营事故等多种类型的事故进行模拟,借以提供训 练场景,培养学员紧急情况处置能力和故障排除能力。

       四、初級駕駛模擬訓練器技術方案


        初级列车驾驶模拟训练器主要包括下面分别从司机作台、驾驶模拟训练仿真软件以及模拟训练视景数据库系统。

        纵台是列车驾驶模拟器的重要人机交互界面,较为真实的驾驶模拟训练纵环境,能增强列车驾驶模拟的逼真度,强化培训和训练效果。根据要求,作选用配置 和真实列车相一致的主控制台,包含完整的仪表、按钮、开关、指示灯等装置,能指示列车各种信号,且所有的逻辑关系与真车一致;包含列车管理系统显示装置和 ATC显示器,列车管理器显示装置在显示内容、作方式和内部逻辑及装置与真车一致;纵装置配输出为模拟或数字量的传感器,其作能控制视景变化,并有 相应的声音输出,滞后延迟控制在100毫秒之内;座椅采用原车座椅,保持纵环境的一致性。

        驾驶模拟系统中所使用的场景采用实景建模方式准确构建,建模技术采用专业建模软件前期处理,之后应用场景优化技术,处理隧道、站台、指示牌等多种场景模 型,构建完整的视景数据库。并通过后期烘焙处理、LOD、着色处理等优化处理,获得和真实场景高度近似一致的仿真画面。

        场景内容包括:地铁列车运行线路中的全部正线、折返线、停车线、检修线、实验线、出入库线、洗车线、车辆段等;地铁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、轨旁设备、隧道、站台(包括车站建筑及附属设备、站台屏蔽门、广告牌、站内乘客、站台闭路电视监视器、倒数计 时器、到站显示器)、沿线景物(包括外部风景、桥梁、立交桥、建筑物、行人及车辆、其它地铁车辆等)、车厂/车辆段(包括所有建筑及附属设施、洗车台、检 修台、其它地铁车辆),以及动态模拟的工作人员等。

        教员控制软件系统主要在训练开始后根据司机室控制面板和信号显示装置的型号,在控制软件中设置相关的技术参数,包括车型参数(A型、B型、C型)、牵引参 数、制动参数、各功能按钮的逻辑关系、仪表及显示屏的显示内容等;并在完成驾驶模式的设定;手动设置列车车厢编组、列车自重、载重等列车相关参数;编辑设 定图形用户界面和轨道线路;在学员练习过程中录制、回放一定时间内学员的作情况及列车情况;结合仿真软件的评估功能,根据科目、驾驶员纵情况、对于故 障及事故的判断及处理等因素进行评估,教员可以在教员控制系统中更新评价参数。

        五、教員控制解決方案


        教员控制功能主要为教员提供学员的驾驶技术熟练程度,以及存在的问题,方便教员为每位员制定更为合理的教学方案。

        教员控制软件的主要功能包括:

        (1)根据司机室控制面板和信号显示装置的型号,在控制软件中设置相关的技术参数,包括车型参数、牵引参数、制动参数、各功能按钮的逻辑关系、仪表及显示屏的显示内容等;

    (2)设定驾驶模式;手动设置列车车厢编组、列车自重、载重等列车相关参数;

    (3)设定图形用户界面和轨道线路;

    (4)在学员练习过程中录制、回放一定时间内学员的作情况及列车情况;

    (5)结合仿真软件的评估功能,根据科目、驾驶员纵情况、对于故障及事故的判断及处理等因素进行评估,教员可以在教员控制系统中更新评价参数。

        教员控制系统通过C/S模式与视景仿真软件系统进行通讯,所有的配置文件保存在关系数据库中。软件通过B/S模式与后台数据库进行交互,进行相关的设定。 B/S模块选用Ajax和Flex框架实现,数据库选用MySql;C/S软件模块基于VC、OSG编写,保证在培训过程中的实时交互,以及仿真过程录 制、回放过程的连续及顺畅。

        六、學員觀摩區解決方案


        学员观摩区主要提供学员在学习过程中观察同学驾驶过程,以及接受教员讲解及分析的场所。在硬件上需提供实时画面,观察在司机室中学员的各种作,并能在一个交互环境中感受和学习各种规范的作流程。

學員觀摩區技術要求:

        (1)设有教员监控台可以监控学员模拟驾驶室友表现,可实现设置各种故障和事故,并能与司机室学员保持联系。

    (2)要设立独立的教师控制台和满足40学员的坐席,形成一个教学研讨区域,并配有投影、控制设备,以备教学观摩、研讨之用;能够实时讲评驾驶员的作, 达到现场教学的目的;能够配合记录回放功能,实现典型科目的教学任务;能够配合评估系统功能,实现现场 讲评驾驶员作。

        学员观摩区技术方案:

        (1)按照场地情况,安排一定的区域,并配置大屏多通道显示装置,将学员在司机室中的作画面,以及司机室的前向视景同步显示;

    (2)配置练习软件,在各自的位置上,针对教员的讲解情况,在单机上进行练习,巩固所学。

        以上为四维灏景提供的列车驾驶模拟仿真系统,经应用验证是一种结构合理、功能完备的列车驾驶模拟训练系统,可用于高级纵技 能的培训,对可能出现的故障、突发事件进行仿真,以培训司机在特殊条件下的驾驶技能及应变能力。


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