軌道交通模擬駕駛三維視景生成方法

王保山,丁 勇,劉海東

(北京交通大學城市交通復雜系統理論與技術教育部重點實驗室,北京100044)

軌道交通模擬駕駛三維視景生成方法

王保山*,丁 勇,劉海東

(北京交通大學城市交通復雜系統理論與技術教育部重點實驗室,北京100044)

依據模擬駕駛區段的工務數據,在模擬駕駛過程中實時地生成三維視景.根據平面幾何和立體幾何的基礎知識,設計三維空間直線和圓曲線對象的空間走向求解公式,以及以線路中心線為基準的縱斷面頂點坐標求解公式.在將坡道、曲線重新組合的基礎上,以線段為單位,計算軌道線路中心線的空間走向,根據線路、設備(設施)的縱斷面結構,依據線路中心線的空間走向,求解縱斷面的頂點坐標,構造三維視景所需要的三維平面要素.同時結合列車的運行狀態,確定列車的空間方向,將線路的三維視景經三維平移、旋轉得到駕駛場景.使用結果表明,三維虛擬場景能夠還原真實場景,幀頻率可達25fps,滿足真實和實時的要求.

鐵路運輸;三維視景;三維建模;駕駛模擬;計算機仿真

1 引 言

最近幾年,我國的城市軌道交通和高速鐵路都在快速發展,模擬駕駛對于司機培訓、教學研究都有十分重要的意義,為駕駛員提供真實的虛擬場景是模擬駕駛系統的基本功能.現有的研究成果介紹了三維視景展示所需要的關鍵技術[1,2],三維視景系統的系統框架和結構[3,4],以及利用三維建模工具創建線路、建筑、列車等三維實體……