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安全高效 地鐵模擬駕駛教學解決方案

  • 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、地鐵模擬駕駛教學解決方案

        地鐵模擬駕駛是一種利用現代高新技術,提供的安全高效的培訓解決方案。它通過對列車性能和駕駛作流程的仿真,構建一個接近真實的駕駛環境,為受訓司機提供培訓的環境與設備支持。

        司機用模擬駕駛軟件系統縱列車,能夠在實驗環境中對機車駕駛的安全作規程和應急處理。采用駕駛仿真器培訓司機具有安全、經濟、高效,培訓過程 可控、可重復,便于進行突發事件及故障狀態的模擬等優點。據計算,用駕駛模擬設備培訓司機,一般可節省30%的經費,而輕軌、地鐵系統可節省50%以上的培訓費用。

        模擬駕駛培訓系統在20世紀80年代時,已經在美國,英國,法國,澳大利亞等國家得到應用,而且也得到較好的反饋與價值肯定。其優點在于:縮短了培訓時間,減少了培訓費用,而且培訓過程絕對安全,不會影響正常的行車。

        二、地鐵模擬駕駛教學方案功能特點


        地鐵模擬駕駛教學方案主要有三大功能特點,逼真的駕駛環境、精確的駕駛縱功能、緊急情況和故障算是評估功能。

        逼真的列車駕駛仿真環境。列車模擬駕駛訓練系統能提供逼真列車駕駛視景、聲音和運動等部分。逼真的駕駛作環境:司機駕駛室、縱臺及相關縱設備的 外形及尺寸與真實機車完全相同。駕駛仿真器能根據列車運行情況,產生相應的模擬音響(如電動機運轉、壓縮機啟 動、鳴笛、制動停車、輪軌沖擊等音響)。

        精確的列車縱功能仿真。列車縱功能仿真包括正常運行條件下和故障條件下列車縱功能仿真。精確的列車動力學計算功能:駕駛仿真器具有精確的牽引加速度性能和制動減速度性能,列車惰行速度變化以及上下坡和過彎道的效果同真車運行一致。模擬縱功能:駕駛仿真器可以模擬列車啟動、加速、惰性運行、制動 停車等各種工況下的全部縱功能;模擬列車在車輛段全部靜態試驗;模擬列車縱車上所有開關、按鈕和控制器的動作,全部信號燈和指示燈的顯示,全部電表和 風表的指示;模擬ATP信號、有線和無線廣播。

        故障處理和緊急情況處置模擬及評估。根據地鐵駕駛模擬訓練的需求,內置了多種故障處理流程評估仿真科目,以及多種緊急情況處置訓練科目,讓學員在仿真 環境中強化鞏固書本上所學的各種作規程、故障處理方法以及緊急情況處置流程,并建立量化評估模塊,方便教員和學員對駕駛過程進行案例分析。

        三、地鐵駕駛模擬系統的組成


        地鐵駕駛模擬系統主要有硬件系統與軟件系統,其中硬件裝置主要有縱裝置、大屏幕視景顯示系統以及駕駛記錄裝置;軟件系統有駕駛控制與提示系統以及視景系統支持。

        縱裝置,配置和真實列車相一致的主控制臺,包含完整的儀表、按鈕、開關、指示燈等裝置,能指示列車各種信號,且所有的邏輯關系與真車一致;包含列車關系系統顯示裝 置和ATC顯示器,列車管理器顯示裝置在顯示內容、作方式和內部邏輯及裝置與真車一致;縱裝置配輸出為模擬或數字量的傳感器,其作能控制視景變化, 并有相應的聲音輸出,滯后延遲控制在100毫秒之內;座椅采用原車座椅,保持縱環境的一致性。

        視景仿真系統:列車駕駛模擬訓練系統視景仿真系統采用計算機實時CG的形式展現駕駛訓練虛擬場景。能展現包括列車運行線路中的全部正線、折返線、停車線、檢修線、實驗 線、出入庫線、洗車線、車輛段等;列車雙向運行于上述區域司機視域范圍的所有靜態以及動態景物;以及軌道、架空線路、軌旁設備、隧道、站臺(包括車站建筑 及附屬設備、站臺屏蔽門、廣告牌、站內乘客、站臺閉路電視監視器、倒數計時器、到站顯示器)、沿線景物(包括外部風景、橋梁、立交橋、建筑物、行人及車 輛、其它地鐵車輛等)、車廠/車輛段(包括所有建筑及附屬設施、洗車臺、檢修臺、其它地鐵車輛)等。

        需要能模擬列車以各種速度在運行線路上、折返線路以及在試驗路段的運行過程;能模擬在洗車模式下列車的各種狀態,以及進出站過程中列車和站臺的動態視景等;需要能模擬列車在不同天氣和氣候條件下的運行場景,包括雨、雷電、霧等情形。

        軟件支持系統:主要能模擬異常的地面信號、以及站區中包括跌落、著火、電力中斷等故障。模擬至少200宗車輛故障、線路故障及運營事故,故障設置后相關的硬件及場景會有想應 的變化,學員處理故障時的邏輯關系應與真車保持一致。故障及緊急情況模擬實現對多種車輛事故、線路故障以及運營事故等多種類型的事故進行模擬,借以提供訓 練場景,培養學員緊急情況處置能力和故障排除能力。

       四、初級駕駛模擬訓練器技術方案


        初級列車駕駛模擬訓練器主要包括下面分別從司機作臺、駕駛模擬訓練仿真軟件以及模擬訓練視景數據庫系統。

        縱臺是列車駕駛模擬器的重要人機交互界面,較為真實的駕駛模擬訓練縱環境,能增強列車駕駛模擬的逼真度,強化培訓和訓練效果。根據要求,作選用配置 和真實列車相一致的主控制臺,包含完整的儀表、按鈕、開關、指示燈等裝置,能指示列車各種信號,且所有的邏輯關系與真車一致;包含列車管理系統顯示裝置和 ATC顯示器,列車管理器顯示裝置在顯示內容、作方式和內部邏輯及裝置與真車一致;縱裝置配輸出為模擬或數字量的傳感器,其作能控制視景變化,并有 相應的聲音輸出,滯后延遲控制在100毫秒之內;座椅采用原車座椅,保持縱環境的一致性。

        駕駛模擬系統中所使用的場景采用實景建模方式準確構建,建模技術采用專業建模軟件前期處理,之后應用場景優化技術,處理隧道、站臺、指示牌等多種場景模 型,構建完整的視景數據庫。并通過后期烘焙處理、LOD、著色處理等優化處理,獲得和真實場景高度近似一致的仿真畫面。

        場景內容包括:地鐵列車運行線路中的全部正線、折返線、停車線、檢修線、實驗線、出入庫線、洗車線、車輛段等;地鐵列車雙向運行于上述區域司機視域范圍的 所有靜態以及動態景物;以及軌道、架空線路、軌旁設備、隧道、站臺(包括車站建筑及附屬設備、站臺屏蔽門、廣告牌、站內乘客、站臺閉路電視監視器、倒數計 時器、到站顯示器)、沿線景物(包括外部風景、橋梁、立交橋、建筑物、行人及車輛、其它地鐵車輛等)、車廠/車輛段(包括所有建筑及附屬設施、洗車臺、檢 修臺、其它地鐵車輛),以及動態模擬的工作人員等。

        教員控制軟件系統主要在訓練開始后根據司機室控制面板和信號顯示裝置的型號,在控制軟件中設置相關的技術參數,包括車型參數(A型、B型、C型)、牽引參 數、制動參數、各功能按鈕的邏輯關系、儀表及顯示屏的顯示內容等;并在完成駕駛模式的設定;手動設置列車車廂編組、列車自重、載重等列車相關參數;編輯設 定圖形用戶界面和軌道線路;在學員練習過程中錄制、回放一定時間內學員的作情況及列車情況;結合仿真軟件的評估功能,根據科目、駕駛員縱情況、對于故 障及事故的判斷及處理等因素進行評估,教員可以在教員控制系統中更新評價參數。

        五、教員控制解決方案


        教員控制功能主要為教員提供學員的駕駛技術熟練程度,以及存在的問題,方便教員為每位員制定更為合理的教學方案。

        教員控制軟件的主要功能包括:

        (1)根據司機室控制面板和信號顯示裝置的型號,在控制軟件中設置相關的技術參數,包括車型參數、牽引參數、制動參數、各功能按鈕的邏輯關系、儀表及顯示屏的顯示內容等;

    (2)設定駕駛模式;手動設置列車車廂編組、列車自重、載重等列車相關參數;

    (3)設定圖形用戶界面和軌道線路;

    (4)在學員練習過程中錄制、回放一定時間內學員的作情況及列車情況;

    (5)結合仿真軟件的評估功能,根據科目、駕駛員縱情況、對于故障及事故的判斷及處理等因素進行評估,教員可以在教員控制系統中更新評價參數。

        教員控制系統通過C/S模式與視景仿真軟件系統進行通訊,所有的配置文件保存在關系數據庫中。軟件通過B/S模式與后臺數據庫進行交互,進行相關的設定。 B/S模塊選用Ajax和Flex框架實現,數據庫選用MySql;C/S軟件模塊基于VC、OSG編寫,保證在培訓過程中的實時交互,以及仿真過程錄 制、回放過程的連續及順暢。

        六、學員觀摩區解決方案


        學員觀摩區主要提供學員在學習過程中觀察同學駕駛過程,以及接受教員講解及分析的場所。在硬件上需提供實時畫面,觀察在司機室中學員的各種作,并能在一個交互環境中感受和學習各種規范的作流程。

學員觀摩區技術要求:

        (1)設有教員監控臺可以監控學員模擬駕駛室友表現,可實現設置各種故障和事故,并能與司機室學員保持聯系。

    (2)要設立獨立的教師控制臺和滿足40學員的坐席,形成一個教學研討區域,并配有投影、控制設備,以備教學觀摩、研討之用;能夠實時講評駕駛員的作, 達到現場教學的目的;能夠配合記錄回放功能,實現典型科目的教學任務;能夠配合評估系統功能,實現現場 講評駕駛員作。

        學員觀摩區技術方案:

        (1)按照場地情況,安排一定的區域,并配置大屏多通道顯示裝置,將學員在司機室中的作畫面,以及司機室的前向視景同步顯示;

    (2)配置練習軟件,在各自的位置上,針對教員的講解情況,在單機上進行練習,鞏固所學。

        以上為四維灝景提供的列車駕駛模擬仿真系統,經應用驗證是一種結構合理、功能完備的列車駕駛模擬訓練系統,可用于高級縱技 能的培訓,對可能出現的故障、突發事件進行仿真,以培訓司機在特殊條件下的駕駛技能及應變能力。


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