列車機車虛擬現實駕駛模擬教學系統解決方案

本方案由搜維爾虛擬現實實驗室推出，自20世紀80年代以來，美國，英國，法國，澳大利亞等國家開發出了列車模擬駕駛系統，并在世界各國鐵路部門得到了廣泛的應用，普遍認為這是一種培訓司機的先進工具，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。一方面可以用來培訓重載列車司機，另一方面用作工程分析。我國自80年代后期成功研制了列車模擬駕駛系統，目前超過2／3的機務段，司機學校配置了列車模擬駕駛系統，為我國鐵路機車司機培訓起了很好的作用。查看更多內容請點擊

一、列車機車虛擬現實駕駛模擬教學系統功能特點：

1、逼真的列車駕駛仿真環境。

列車機車虛擬現實駕駛模擬教學系統能提供逼真列車駕駛視景、聲音和運動等部分。逼真的駕駛操作環境：司機駕駛室、操縱臺及相關操縱設備的外形及尺寸與真實機車完全相同，以保證高度的真實感；高品質聲音仿真功能：查看更多內容請點擊

2、精確的列車操縱功能仿真。

列車操縱功能仿真包括正常運行條件下和故障條件下列車操縱功能仿真。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。模擬操縱功能：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操縱功能；查看更多內容請點擊

3、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，查看更多內容請點擊

二、列車機車虛擬現實駕駛模擬教學系統核心

1、操縱裝置

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；查看更多內容請點擊

2、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；查看更多內容請點擊

3、緊急情況和突發時間模擬功能

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相應的變化，學員處理故障時的邏輯關系應與真車保持一致。查看更多內容請點擊

三、列車機車虛擬現實駕駛模擬教學系統集成

列車機車虛擬現實駕駛模擬教學系統集成主要包括訓練用司機操縱臺和駕駛模擬訓練軟件系統。下面分別從司機操作臺、駕駛模擬訓練仿真軟件以及模擬訓練視景數據庫三方面闡述技術方案。

1、司機操作臺

操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操縱環境，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，操作選用配置和真實列車廂一致的主控制臺，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；查看更多內容請點擊

2、駕駛模擬訓練仿真軟件

首先模擬出虛擬場景及搭建好視景數據庫，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。查看更多內容請點擊

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；查看更多內容請點擊

之后，通過虛擬現實軟件開發平臺，根據實際教學需求及功能進行功能程序開發，常用的虛擬現實軟件平臺有Virtools、Unity3D、TechViz等。

3、教員控制軟件

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；查看更多內容請點擊

教員控制軟件的功能包括（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；查看更多內容請點擊

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。查看更多內容請點擊

四、視景仿真系統

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。查看更多內容請點擊

視景仿真系統所包含的硬件設備有立體顯示系統、虛擬交互系統等。下面分別介紹。

立體顯示系統

三維立體展示系統可以實時顯示仿真應用程序，為用戶提供高沉浸感的立體顯示環境，常見的立體顯示系統有立體投影系統、桌面型立體顯示系統、頭戴式立體顯示系統。下面分別介紹。

1、立體投影系統

立體投影系統有被動式立體投影和主動式立體投影，被動式立體投影是通過光的偏振原理來實現的，即采用兩臺投影機同步放映圖像，將兩臺投影機前的偏光片的偏振方向互相垂直，讓產生的兩束偏振光的偏振方向也互相垂直。查看更多內容請點擊

產品推薦：單通道三維投影、多通道環幕投影、多通道平板投影、沉浸式CAVE系統、球面體投影系統。

2、桌面型立體顯示系統

桌面型立體顯示系統即立體顯示器，立體顯示器有裸眼立體顯示器和偏振立體顯示器之分。裸眼立體顯示器不需要用戶戴眼鏡即可感覺到立體效果，裸眼立體顯示器大多處于研發階段，并且主要應用在工業商用顯示市場，所以大眾消費者接觸的不多。從技術上來看，裸眼立體顯示器分為光屏障式（Barrier）、查看更多內容請點擊

推薦品牌：Exceptional3D裸眼立體顯示器、Tridelity裸眼立體顯示器、Visumotion裸眼立體顯示器、VRLOGIC偏振立體顯示器、Miracube偏振立體顯示器、JVC偏振立體顯示器。

3、頭戴式立體顯示系統

頭戴式立體顯示系統即頭戴式立體顯示器（數字頭盔），采用頭戴式立體顯示器（數字頭盔）會為用戶帶來較強的沉浸感，猶如身臨其境，頭戴式立體顯示器(HMD)為戴在頭部的小型立體顯示器，用戶所看到的圖像大小相當于數碼之外的大型屏幕。

推薦品牌：Virtual Research頭戴式立體顯示器、5DT數字頭盔、NVIS頭戴式立體顯示器、eMagin頭戴式顯示器、Cybermind頭戴式顯示器。

虛擬交互

3D交互即實現人與計算機之間包括視覺、觸覺、空間位置信息交互的技術，實現3D交互功能的設備是3D交互設備，常用的有空間位置跟蹤器、數據手套、力反饋設備等。

1、空間位置跟蹤器

位置追蹤器又稱空間位置跟蹤器，是指作用于空間跟蹤與定位的裝置，一般與其他VR設備結合使用，如：數字頭盔、立體眼鏡、數據手套等，查看更多內容請點擊

推薦品牌：Polhemus 電磁式無線追蹤系統、Xsens慣性位置追蹤器、Ascension電磁式位置追蹤器。

2、數據手套

數據手套是虛擬仿真中最常用的交互工具。數據手套設有彎曲傳感器，彎曲傳感器由柔性電路板、力敏元件、彈性封裝材料組成，通過導線連接至信號處理電路；查看更多內容請點擊

推薦品牌：Cyberglove數據手套、DGTech數據數據手套、5DT數據手套。

3、力反饋設備

所謂力反饋（Force Feedback），本來是應用于軍事上的一種虛擬現實技術，它利用機械表現出的反作用力，查看更多內容請點擊

推薦品牌：HAPTION力反饋設備、Sensable力反饋設備。

應用領域：

火車駕駛員的駕駛學習、實訓、演練、技能考核等。