列车机车虚拟现实驾驶模拟教学系统解决方案

本方案由搜维尔虚拟现实实验室推出，自20世纪80年代以来，美国，英国，法国，澳大利亚等国家开发出了列车模拟驾驶系统，并在世界各国铁路部门得到了广泛的应用，普遍认为这是一种培训司机的先进工具，缩短了培训时间，减少了培训费用，而且培训过程绝对安全，不会影响正常的行车。一方面可以用来培训重载列车司机，另一方面用作工程分析。我国自80年代后期成功研制了列车模拟驾驶系统，目前超过2／3的机务段，司机学校配置了列车模拟驾驶系统，为我国铁路机车司机培训起了很好的作用。查看更多内容请点击

一、列车机车虚拟现实驾驶模拟教学系统功能特点：

1、逼真的列车驾驶仿真环境。

列车机车虚拟现实驾驶模拟教学系统能提供逼真列车驾驶视景、声音和运动等部分。逼真的驾驶操作环境：司机驾驶室、操纵台及相关操纵设备的外形及尺寸与真实机车完全相同，以保证高度的真实感；高品质声音仿真功能：查看更多内容请点击

2、精确的列车操纵功能仿真。

列车操纵功能仿真包括正常运行条件下和故障条件下列车操纵功能仿真。精确的列车动力学计算功能：驾驶仿真器具有精确的牵引加速度性能和制动减速度性能，列车惰行速度变化以及上下坡和过弯道的效果同真车运行一致。模拟操纵功能：驾驶仿真器可以模拟列车启动、加速、惰性运行、制动停车等各种工况下的全部操纵功能；查看更多内容请点击

3、故障处理和紧急情况处置模拟及评估。

根据地铁驾驶模拟训练的需求，内置了多种故障处理流程评估仿真科目，以及多种紧急情况处置训练科目，查看更多内容请点击

二、列车机车虚拟现实驾驶模拟教学系统核心

1、操纵装置

配置和真实列车相一致的主控制台，包含完整的仪表、按钮、开关、指示灯等装置，能指示列车各种信号，且所有的逻辑关系与真车一致；查看更多内容请点击

2、视景仿真系统

列车驾驶模拟训练系统视景仿真系统采用计算机实时CG的形式展现驾驶训练虚拟场景。能展现包括列车运行线路中的全部正线、折返线、停车线、检修线、实验线、出入库线、洗车线、车辆段等；列车双向运行于上述区域司机视域范围的所有静态以及动态景物；查看更多内容请点击

3、紧急情况和突发时间模拟功能

能模拟异常的地面信号、以及站区中包括跌落、着火、电力中断等故障。模拟至少200宗车辆故障、线路故障及运营事故，故障设置后相关的硬件及场景会有相应的变化，学员处理故障时的逻辑关系应与真车保持一致。查看更多内容请点击

三、列车机车虚拟现实驾驶模拟教学系统集成

列车机车虚拟现实驾驶模拟教学系统集成主要包括训练用司机操纵台和驾驶模拟训练软件系统。下面分别从司机操作台、驾驶模拟训练仿真软件以及模拟训练视景数据库三方面阐述技术方案。

1、司机操作台

操纵台是列车驾驶模拟器的重要人机交互界面，较为真实的驾驶模拟训练操纵环境，能增强列车驾驶模拟的逼真度，强化培训和训练效果。根据要求，操作选用配置和真实列车厢一致的主控制台，包含完整的仪表、按钮、开关、指示灯等装置，能指示列车各种信号，且所有的逻辑关系与真车一致；查看更多内容请点击

2、驾驶模拟训练仿真软件

首先模拟出虚拟场景及搭建好视景数据库，驾驶模拟系统中所使用的场景采用实景建模方式准确构建，建模技术采用专业建模软件前期处理，之后应用场景优化技术，处理隧道、站台、指示牌等多种场景模型，构建完整的视景数据库。查看更多内容请点击

场景内容包括：地铁列车运行线路中的全部正线、折返线、停车线、检修线、实验线、出入库线、洗车线、车辆段等；地铁列车双向运行于上述区域司机视域范围的所有静态以及动态景物；查看更多内容请点击

之后，通过虚拟现实软件开发平台，根据实际教学需求及功能进行功能程序开发，常用的虚拟现实软件平台有Virtools、Unity3D、TechViz等。

3、教员控制软件

教员控制软件系统主要在训练开始后根据司机室控制面板和信号显示装置的型号，在控制软件中设置相关的技术参数，包括车型参数（A型、B型、C型）、牵引参数、制动参数、各功能按钮的逻辑关系、仪表及显示屏的显示内容等；查看更多内容请点击

教员控制软件的功能包括（1）根据司机室控制面板和信号显示装置的型号，在控制软件中设置相关的技术参数，包括车型参数、牵引参数、制动参数、各功能按钮的逻辑关系、仪表及显示屏的显示内容等；查看更多内容请点击

教员控制系统通过C/S模式与视景仿真软件系统进行通讯，所有的配置文件保存在关系数据库中。查看更多内容请点击

四、视景仿真系统

学员观摩区主要提供学员在学习过程中观察同学驾驶过程，以及接受教员讲解及分析的场所。查看更多内容请点击

视景仿真系统所包含的硬件设备有立体显示系统、虚拟交互系统等。下面分别介绍。

立体显示系统

三维立体展示系统可以实时显示仿真应用程序，为用户提供高沉浸感的立体显示环境，常见的立体显示系统有立体投影系统、桌面型立体显示系统、头戴式立体显示系统。下面分别介绍。

1、立体投影系统

立体投影系统有被动式立体投影和主动式立体投影，被动式立体投影是通过光的偏振原理来实现的，即采用两台投影机同步放映图像，将两台投影机前的偏光片的偏振方向互相垂直，让产生的两束偏振光的偏振方向也互相垂直。查看更多内容请点击

产品推荐：单通道三维投影、多通道环幕投影、多通道平板投影、沉浸式CAVE系统、球面体投影系统。

2、桌面型立体显示系统

桌面型立体显示系统即立体显示器，立体显示器有裸眼立体显示器和偏振立体显示器之分。裸眼立体显示器不需要用户戴眼镜即可感觉到立体效果，裸眼立体显示器大多处于研发阶段，并且主要应用在工业商用显示市场，所以大众消费者接触的不多。从技术上来看，裸眼立体显示器分为光屏障式（Barrier）、查看更多内容请点击

推荐品牌：Exceptional3D裸眼立体显示器、Tridelity裸眼立体显示器、Visumotion裸眼立体显示器、VRLOGIC偏振立体显示器、Miracube偏振立体显示器、JVC偏振立体显示器。

3、头戴式立体显示系统

头戴式立体显示系统即头戴式立体显示器（数字头盔），采用头戴式立体显示器（数字头盔）会为用户带来较强的沉浸感，犹如身临其境，头戴式立体显示器(HMD)为戴在头部的小型立体显示器，用户所看到的图像大小相当于数码之外的大型屏幕。

推荐品牌：Virtual Research头戴式立体显示器、5DT数字头盔、NVIS头戴式立体显示器、eMagin头戴式显示器、Cybermind头戴式显示器。

虚拟交互

3D交互即实现人与计算机之间包括视觉、触觉、空间位置信息交互的技术，实现3D交互功能的设备是3D交互设备，常用的有空间位置跟踪器、数据手套、力反馈设备等。

1、空间位置跟踪器

位置追踪器又称空间位置跟踪器，是指作用于空间跟踪与定位的装置，一般与其他VR设备结合使用，如：数字头盔、立体眼镜、数据手套等，查看更多内容请点击

推荐品牌：Polhemus 电磁式无线追踪系统、Xsens惯性位置追踪器、Ascension电磁式位置追踪器。

2、数据手套

数据手套是虚拟仿真中最常用的交互工具。数据手套设有弯曲传感器，弯曲传感器由柔性电路板、力敏元件、弹性封装材料组成，通过导线连接至信号处理电路；查看更多内容请点击

推荐品牌：Cyberglove数据手套、DGTech数据数据手套、5DT数据手套。

3、力反馈设备

所谓力反馈（Force Feedback），本来是应用于军事上的一种虚拟现实技术，它利用机械表现出的反作用力，查看更多内容请点击

推荐品牌：HAPTION力反馈设备、Sensable力反馈设备。

应用领域：

火车驾驶员的驾驶学习、实训、演练、技能考核等。