城軌車(chē)輛綜合演練實(shí)訓車(chē)的開(kāi)發(fā)

　　城軌車(chē)輛綜合演練實(shí)訓車(chē)的開(kāi)發(fā)

　　【摘 要】在各種模擬器中，由于視景系統可以展現駕駛訓練虛擬場(chǎng)景，因此成為模擬器中最重要的模擬系統之一。

　　本文是城軌車(chē)輛綜合演練實(shí)訓車(chē)的開(kāi)發(fā)項目研究成果之一，主要研究視景移動(dòng)裝置，它是城軌車(chē)輛綜合演練實(shí)訓車(chē)的配套設備。

　　由于新開(kāi)發(fā)的視景移動(dòng)裝置可隨意與城軌車(chē)輛結合與分解，讓一輛仿真車(chē)輛實(shí)訓車(chē)能完成檢修工作，又能滿(mǎn)足駕駛的需求。

　　【關(guān)鍵詞】城軌車(chē)輛 實(shí)訓車(chē) 視景系統開(kāi)發(fā)

　　一 城軌車(chē)輛模擬駕駛視景系統

　　模擬器視景系統是在有人駕駛的模擬器中用來(lái)模擬駕駛員所看到的座艙外部的空中及地面景象的模擬系統。

　　也稱(chēng)為視景模擬系統，它是模擬器中最重要的模擬系統之一。

　　城軌車(chē)輛駕駛員通過(guò)模擬駕駛視景系統，可以展現駕駛訓練虛擬場(chǎng)景，包括城軌車(chē)輛運行線(xiàn)路中的出入庫線(xiàn)、洗車(chē)線(xiàn)、車(chē)輛段以及全部正線(xiàn)、折返線(xiàn)、停車(chē)線(xiàn)、檢修線(xiàn)、實(shí)驗線(xiàn)等，列車(chē)雙向運行于上述區域司機視域范圍的所有靜態(tài)以及動(dòng)態(tài)景物，以及軌道、架空線(xiàn)路、隧道、站臺，橋梁、立交橋、軌旁設備、沿線(xiàn)外部風(fēng)景、建筑物、行人及車(chē)輛、其他地鐵車(chē)輛等。

　　城軌車(chē)輛模擬駕駛視景的實(shí)現可以有：點(diǎn)光源投影系統、電影膠片投影系統、計算機成像系統三大類(lèi)。

　　目前的駕駛視景系統都采用計算機成像技術(shù)的圖像生成方式，計算機成像具備了很好的兼容性，使用單個(gè)或多個(gè)顯示器作為顯示通道，提供虛擬的交通場(chǎng)景。

　　計算機成像系統主要由圖像數據庫、圖像處理計算機、圖像生成設備、投影器及屏幕等組成。

　　這種系統還有一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)，就是可用多個(gè)顯示器來(lái)顯示景象，從而大大擴展了視野，使駕駛員有全景空間的感覺(jué)。

　　二 城軌車(chē)輛模擬駕駛視景的現狀

　　目前的城軌車(chē)輛模擬駕駛視景系統普遍采用的結構歸納起來(lái)有三種：(1)在一教室中只安裝有操作臺、計算機、投影機及投影幕組成一套簡(jiǎn)易模擬駕駛系統;(2)在實(shí)訓室中除了裝有操作臺、計算機、投影機外，還有的將投影幕做成一暗室包為整體倉;(3)將投影機、投影幕一起裝在投影倉內形成一個(gè)整體固定不動(dòng)，帶有操作臺的駕駛室可在一定距離作前后運動(dòng)，這些結構的軌道交通模擬駕駛視景系統都不能逼真地模擬駕駛環(huán)境。

　　為了使城軌車(chē)輛模擬駕駛視景顯示達到較為理想的效果，目前普遍采�。�

　　(1)教學(xué)中臨時(shí)以窗簾遮擋窗戶(hù)，使整個(gè)模擬駕駛室的光線(xiàn)變暗，以襯托大屏幕視景的亮度，使其清晰、明亮，達到教學(xué)要求;(2)把投影屏幕和機車(chē)模擬駕駛室之間整體包成暗室，這種方法同第一種相似，只是實(shí)施起來(lái)比第一種方式要好些;以上方法均存在不同的缺陷，無(wú)法滿(mǎn)足正常機車(chē)駕駛教學(xué)的要求，第(1)種方法拉起教室窗簾，襯亮了大屏幕視景，同時(shí)也影響了整個(gè)教室和機車(chē)模擬駕駛室的采光，光線(xiàn)不足的情況下，教員講演和學(xué)員做筆記等教學(xué)活動(dòng)均受影響。

　　第(2)種方法與第(1)種方法類(lèi)似，可以保證教室的正常光線(xiàn)，但機車(chē)模擬駕駛室失去采光，教員的駕駛操作演示和學(xué)員模擬駕駛難以正常進(jìn)行。

　　所以?xún)煞N方法都為臨時(shí)性的教學(xué)輔助措施，無(wú)法滿(mǎn)足機車(chē)駕駛模擬教學(xué)的要求。

　　找尋一種輔助的視景增亮教學(xué)裝置，既清晰、逼真地顯示模擬駕駛視景又能保證正常的教學(xué)活動(dòng)所需的充足光線(xiàn)，是模擬駕駛教學(xué)急需的一項教學(xué)設備。

　　隨著(zhù)職業(yè)教育的發(fā)展，按真實(shí)車(chē)輛仿制的實(shí)訓車(chē)不斷用于教學(xué)中，這種車(chē)輛的作用主要是老師上車(chē)輛檢修課能直接面對實(shí)物與生產(chǎn)零距離，學(xué)生看得到、摸得著(zhù)。

　　作為軌道交通專(zhuān)業(yè)的教學(xué)目的，就是讓學(xué)生學(xué)會(huì )機車(chē)的駕駛及檢修，如何讓一輛仿真車(chē)輛實(shí)訓車(chē)既能完成檢修工作，又能滿(mǎn)足駕駛的需求，使學(xué)校的實(shí)驗實(shí)訓室真正成為工廠(chǎng)的車(chē)間是值得深入研究的課題。

　　三 模擬駕駛視景移動(dòng)裝置的開(kāi)發(fā)

　　模擬駕駛視景移動(dòng)裝置的開(kāi)發(fā)主要是研制一種視景可以隨著(zhù)操作而相對實(shí)訓車(chē)進(jìn)行移動(dòng)的機構，這時(shí)的城軌車(chē)輛實(shí)訓車(chē)不只是一臺完全模仿某一種車(chē)型而制作的教具，而是一輛在各種車(chē)型的基礎上，綜合多種功能為一體的實(shí)用新型、適用于學(xué)生綜合素質(zhì)提升的訓練用車(chē)。

　　從教學(xué)的實(shí)際出發(fā)開(kāi)發(fā)的新型軌道交通模擬駕駛視景系統與現有技術(shù)相比，具有以下有益效果：

　　1.可逼真地模擬駕駛環(huán)境

　　由于開(kāi)發(fā)的新型實(shí)訓車(chē)主要是視景移動(dòng)裝置，而且視景移動(dòng)裝置可在車(chē)前方的同一軌道上前后移動(dòng)，該視景移動(dòng)裝置可隨意地與城軌車(chē)輛結合與分解，當視景移動(dòng)裝置朝著(zhù)模擬駕駛室的方向慢慢移動(dòng)過(guò)來(lái)時(shí)，這時(shí)模擬駕駛室與視景移動(dòng)裝置之間受外來(lái)光源的影響逐漸減少，在視景移動(dòng)裝置內的視景亮度隨之越來(lái)越大，最后的視景完全是投影在一個(gè)暗室里的屏幕上，使人們在視覺(jué)上具有強烈的電影視覺(jué)效果。

　　因此，開(kāi)發(fā)的視景移動(dòng)裝置克服了傳統模擬駕駛視景固定的缺點(diǎn)，給學(xué)員打造了一套逼真、立體、完全沉浸的三維視景仿真駕駛系統，突破了硬件制約的瓶頸，營(yíng)造了交互性更強、更為逼真的駕駛環(huán)境。

　　2.可使視景圖像達到清晰、逼真的效果

　　研制開(kāi)發(fā)的視景移動(dòng)裝置包括投影倉、投影屏幕、移動(dòng)裝置、動(dòng)力傳動(dòng)裝置以及投影機，其中，投影屏幕安裝在投影倉距機車(chē)的最遠端，該投影倉可使投影屏幕處于光線(xiàn)較暗的環(huán)境中，使其在視覺(jué)上具有逼真、清晰的模擬圖像效果，最大限度地還原真實(shí)圖像。

　　3.既能滿(mǎn)足學(xué)生駕駛的需求，又可完成檢修工作

　　視景移動(dòng)裝置的投影倉是根據工作狀態(tài)來(lái)移動(dòng)的，當模擬駕駛開(kāi)始時(shí)，投影倉可從固定的位置朝著(zhù)模擬駕駛室的方向慢慢移動(dòng)，直至視景移動(dòng)裝置與機車(chē)的模擬駕駛室完全結合;當模擬駕駛結束時(shí)，投影倉又可沿著(zhù)軌道逐漸移動(dòng)至原來(lái)的位置，此時(shí)，整個(gè)實(shí)訓室即可像正常的檢修車(chē)間一樣開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)，使駕駛學(xué)員看得到、摸得著(zhù)，直接面對實(shí)物與實(shí)現生產(chǎn)零距離，既能讓一輛仿真車(chē)輛實(shí)訓車(chē)滿(mǎn)足學(xué)生的駕駛需求，又能完成檢修工作。

　　4.生產(chǎn)成本低，易于推廣使用

　　由于本系統僅由視景移動(dòng)裝置、軌道、機車(chē)構成，視景移動(dòng)裝置也僅由投影倉、投影屏幕、移動(dòng)裝置、動(dòng)力傳動(dòng)裝置、投影機構成，其結構比較簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，易于推廣使用。

　　5.適用范圍廣

　　本系統不僅適用于城軌車(chē)輛模擬駕駛、電力機車(chē)模擬駕駛、內燃機車(chē)模擬駕駛等所有軌道交通模擬器，也可適用于汽車(chē)等一般的車(chē)輛模擬駕駛，甚至也可適用于飛機、輪船、潛水艇的模擬駕駛，因此，其適用范圍非常廣。

　　參考文獻

　　[1]周宗明.增亮裝置在模擬駕駛實(shí)訓中的應用[J].中國教育技術(shù)裝備，2010(9)

　　[2]劉富強編著(zhù).數字視頻監控系統開(kāi)發(fā)及應用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2003

　　[3]趙永旺、趙建民.模擬訓練系統中視景模型生成的優(yōu)化技術(shù)[J].儀器儀表與分析監測，2009(1)

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