[发明专利]一种基于虚拟现实的地铁车辆实时运行参数仿真方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像仿真技术领域，尤其涉及一种基于虚拟现实的地铁车辆实时运行参数仿真方法。

背景技术

地铁作为现代城市中快速、便捷、清洁和高效的交通工具，已成为一个国家综合国力、城市经济实力、人们生活水平及现代化的重要标志。近年来，我国各城市已经掀起了建设地铁的高潮，因此对于地铁列车驾驶人员的培训需求变得愈加强烈，然而传统地铁司乘人员培训大多采用理论讲解和实车操作结合的方式，但这种培训方式耗时长、花费多，部分故障和突发事件种类无法模拟。同时，存在培训用车与维修用车冲突的情况，模拟驾驶器的应用可克服这些问题，它具有设置、解除假设时间短、模拟正线运营、故障设置逼真、司机心理素质锻炼、便于开展多人共同实作教学等优点。有高度仿真功能的列车驾驶仿真培训系统是司乘人员进行实作培训的最佳设备和途径已经得到全球轨道交通先进国家的普遍认可和大力推行具有安全高效经济等显著特点特别是对各类应急和纠错操纵十分有效。设计采用多媒体计算机系统、计算机成像技术，通过高分辨率和大型彩色屏幕，配以音响及动画效果，体现列车的模拟运行的模拟驾驶器，为地铁司乘人员综合能力的培训提供了新的平台。

但目前的模拟驾驶培训平台仅限于驾驶操纵对于驾驶员驾驶技能的培训方面，而对于地铁建设地铁建设时期经常需要对地铁车辆的编组动拖比、运行性能(如起动加速度、减速度、旅行速度、粘着需求、牵引电机功率、列车运行能耗等)进行多方面的计算、对比、分析，这些方面对列车运行仿真的研究提出了要求。另外单独的模拟驾驶器并不能完成对驾驶员培训的任务，还需要对于地铁系统中车场站的场景模拟，使地铁驾驶员在培训阶段对车站的线路情况，车站布局，以及调度日常的工作进行熟悉和了解。现有技术中的列车模拟驾驶系统及方法具有以下缺陷：

(1)由于现在模拟驾驶器基本采取简易驾驶装置，场景设置未能按照地铁建设中的真实场景设计，且使用单一显示器输出场景，驾驶者通过有限的屏幕驾驶列车，沉浸感不强，达不到训练驾驶的目的。

(2)现有驾驶器大多以培训司乘人员为主要目的，能够对地铁车辆各种标准化进行模拟。但对于车辆实时状态数据显示不完全，对于地铁车辆中各部分参数关系变化没有显示，使得驾驶人员对于车辆的各部分系统状态、车辆能耗以及旅客舒适度等问题无法通过驾驶器体现出来。

(3)现有模拟驾驶器通常只能单机模拟驾驶运行，场景中其他车辆和调度员指令都是由电脑控制的，不能真实反映实际运行情况，无法实现与其他模拟驾驶器在同一场景中协同追踪运行。

发明内容

根据现有技术存在的问题，本发明提供一种基于虚拟现实的地铁车辆实时运行参数仿真方法。该方法设计能够模拟地铁车辆真实驾驶场景，根据驾驶员对车辆的操作，实时反映出车辆此时的运行状态，车辆的参数关系变化。根据这些参数绘制出实时变化的曲线，实现不同操作时对列车各部分系统、零件等运行状态是否正常进行显示，使得司乘人员对车辆整体状态能够完全了解，对于车辆操纵策略进行优化。能够实现多模拟驾驶器联网控制与调度员实现协同工作，实现驾驶培训任务和优化驾驶操纵策略；同时列车运行评价系统能够对地铁司乘人员的驾驶技能进行评判考核。

一种基于虚拟现实的地铁车辆实时运行参数仿真方法，包括以下步骤：

S1:利用三维建模技术制作地铁车辆模型和地铁线路周边环境场景模型，将制作后的模型输入至虚拟现实软件平台内；

S2:设置车辆运行参数：通过连接大型数据库读取地铁线路数据，包括线路坡度、曲线半径、线间距、站间距、道岔限速信息，获取地铁车辆基本信息和运行条件参数包括气温条件、相对湿度、风速、气候条件；

S3:驾驶操作台连接主机：根据驾驶员对手柄的控制，虚拟现实软件平台根据操作员的控制做出相应的逻辑反馈动作，实现真实的驾驶控制；

S4:地铁车辆运行数据状态的实时显示：虚拟现实软件平台模拟车辆在各种运行条件与运行工况下的运行状态、模拟各种不同的坡度、曲线，车辆重量下通过牵引计算牵引电机的牵引特性和电阻制动特性参数从而反应对列车运行的控制情况；

车辆在运行中，运监设备实时记录着列车的运行参数等信息，包括车次、司机号、车辆号、车辆型号，电流、电压、风压、车速、车速变化曲线、车辆运行推荐速度、实时牵引力矩、车辆距前方信号机距离、车辆到达，停留，出发各站的时间参数；

S5:将多台全仿真模拟驾驶器设置在一个局域网内形成一个网络系统，设置车站虚拟调度中心对车站的机车进行虚拟调度、监听仿真列车在线路上的运行位置、实时为地铁办理进路、改变信号显示以及线路道岔状态；