[发明专利]列车驾驶模拟器控制信号数据库、建立方法及培训系统

说明书

本发明公开了列车驾驶模拟器控制信号数据库、建立方法及培训系统，其技术方案要点是：建立相应的车辆动力学模型，并采集司机室的振动信号；将目标线路按运行工况进行分类、统计，并制定车辆动力学仿真矩阵和检索策略；根据车辆动力学仿真矩阵在车辆动力学模型中设置相应环境，并结合振动信号进行动力学仿真后得到振动信号文件；将振动信号文件储存到列车振动数据库相应的存放位置；建立振动信号的检索程序和信号检查界面；建立实现运动平台信号调用功能的调用接口。本发明可为列车驾驶模拟器提供更加真实、全面的运动平台控制信息，为受训司机提供一个更加真实的司机室振动环境、提高司机培训质量、确保列车安全运行。

技术领域

本发明涉及轨道交通驾驶培训领域，更具体地说，它涉及列车驾驶模拟器控制信号数据库、建立方法及培训系统。

背景技术

在列车司机培训体系中，动感仿真模拟器的优势在于能够通过控制运动平台，为受训司机模拟列车运行过程中司机室的振动环境，提供一个“声-动-画”三位一体的沉浸感培训体验，提高司机培训效果，更好地保证列车的运行品质与安全。列车驾驶动感仿真模拟器通过实时控制六自由度运动平台模拟列车运行过程中司机室的振动环境。运动平台控制信号直接决定了列车驾驶动感仿真模拟器的动感逼真程度。

六自由度运动平台一般可以同时提供6个自由度的位移、速度、加速度控制接口，共计18个控制接口。动感仿真模拟器设计人员可以根据不同需要，向这18个控制接口输入动感控制信号，实现不同的动感效果。虽然六自由度运动平台能够开放18组控制信号，但现阶段的列车动感仿真模拟器往往通过1到2个自由度控制信号的叠加来实现动感效果：如通过横向（车轴轴向）、垂向（重力方向）来模拟列车运行中的随机振动效果。且运动平台输入信号普遍采用公式来计算运动平台的输入信号，如用正弦函数叠加、拟合的方式来模拟列车运行过程中的随机效果。这样的运动平台动感控制策略的优点在于：实现简单、控制信息占用空间小、程序运行效率较高；动感控制功能平移性较强，可以应用到不同车型对应的动感仿真模拟器上。

然而，上述控制信号的信号维度、信号内容都与司机室真实振动情况存在一定差距，逼真度有限。首先，列车车辆动力学系统是一个多自由度、非线性系统，在随机轨道不平顺的作用下，司机室振动自由度较多、很难用公式进行表达；其次，不同的车型悬挂系统不同，使得列车司机室的振动环境因车而异。因此，不同列车在以相同的速度运行在同一线路时，司机室振动环境不同。而不理想的逼真度不但会降低受训司机室的沉浸感体验、培训效果、甚至产生错误的感知和做出错误的决定，而且会增大受训司机患运动疾病的概率。

发明内容

为解决现有动感仿真模拟器输出的控制信号逼真度有限的问题，本发明的目的是提供列车驾驶模拟器控制信号数据库、建立方法及培训系统。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

第一方面，提供了列车驾驶模拟器动感控制信号数据库建立方法，包括以下步骤：

S1：根据列车驾驶模拟器的目标车型以及目标车型的动力学参数建立相应的车辆动力学模型，并采集动力学仿真过程中不同运行工况下司机室的振动信号，振动信号包括6自由度的位移、速度、加速度；

S2：根据列车驾驶模拟器的目标线路按运行工况进行分类、统计，并制定车辆动力学仿真矩阵和检索策略；

S3：根据车辆动力学仿真矩阵在车辆动力学模型中设置相应环境，并结合振动信号进行动力学仿真后得到振动信号文件；

S4：根据检索策略将振动信号文件储存到列车振动数据库相应的存放位置；

S5：根据检索策略、列车振动数据库的存放位置建立振动信号的检索程序和信号检查界面；

S6：根据检索策略建立可与运动平台控制程序连接以实现运动平台信号调用功能的调用接口。