城軌車輛綜合演練實訓車的開發

【摘 要】在各種模擬器中，由于視景系統可以展現駕駛訓練虛擬場景，因此成為模擬器中最重要的模擬系統之一。本文是城軌車輛綜合演練實訓車的開發項目研究成果之一，主要研究視景移動裝置，它是城軌車輛綜合演練實訓車的配套設備。由于新開發的視景移動裝置可隨意與城軌車輛結合與分解，讓一輛仿真車輛實訓車能完成檢修工作，又能滿足駕駛的需求。

【關鍵詞】城軌車輛 實訓車 視景系統開發

【中圖分類號】U279 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2013）29-0024-02

一 城軌車輛模擬駕駛視景系統

模擬器視景系統是在有人駕駛的模擬器中用來模擬駕駛員所看到的座艙外部的空中及地面景象的模擬系統。也稱為視景模擬系統，它是模擬器中最重要的模擬系統之一。

城軌車輛駕駛員通過模擬駕駛視景系統，可以展現駕駛訓練虛擬場景，包括城軌車輛運行線路中的出入庫線、洗車線、車輛段以及全部正線、折返線、停車線、檢修線、實驗線等，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，以及軌道、架空線路、隧道、站臺，橋梁、立交橋、軌旁設備、沿線外部風景、建筑物、行人及車輛、其他地鐵車輛等。

城軌車輛模擬駕駛視景的實現可以有：點光源投影系統、電影膠片投影系統、計算機成像系統三大類。目前的駕駛視景系統都采用計算機成像技術的圖像生成方式，計算機成像具備了很好的兼容性，使用單個或多個顯示器作為顯示通道，提供虛擬的交通場景。計算機成像系統主要由圖像數據庫、圖像處理計算機、圖像生成設備、投影器及屏幕等組成。這種系統還有一個突出的優點，就是可用多個顯示器來顯示景象，從而大大擴展了視野，使駕駛員有全景空間的感覺。

二 城軌車輛模擬駕駛視景的現狀

目前的城軌車輛模擬駕駛視景系統普遍采用的結構歸納起來有三種：（1）在一教室中只安裝有操作臺、計算機、投影機及投影幕組成一套簡易模擬駕駛系統；（2）在實訓室中除了裝有操作臺、計算機、投影機外，還有的將投影幕做成一暗室包為整體倉；（3）將投影機、投影幕一起裝在投影倉內形成一個整體固定不動，帶有操作臺的駕駛室可在一定距離作前后運動，這些結構的軌道交通模擬駕駛視景系統都不能逼真地模擬駕駛環境。

為了使城軌車輛模擬駕駛視景顯示達到較為理想的效果，目前普遍采?。海?）教學中臨時以窗簾遮擋窗戶，使整個模擬駕駛室的光線變暗，以襯托大屏幕視景的亮度，使其清晰、明亮，達到教學要求；（2）把投影屏幕和機車模擬駕駛室之間整體包成暗室，這種方法同第一種相似，只是實施起來比第一種方式要好些；以上方法均存在不同的缺陷，無法滿足正常機車駕駛教學的要求，第（1）種方法拉起教室窗簾，襯亮了大屏幕視景，同時也影響了整個教室和機車模擬駕駛室的采光，光線不足的情況下，教員講演和學員做筆記等教學活動均受影響；第（2）種方法與第（1）種方法類似，可以保證教室的正常光線，但機車模擬駕駛室失去采光，教員的駕駛操作演示和學員模擬駕駛難以正常進行。所以兩種方法都為臨時性的教學輔助措施，無法滿足機車駕駛模擬教學的要求。找尋一種輔助的視景增亮教學裝置，既清晰、逼真地顯示模擬駕駛視景又能保證正常的教學活動所需的充足光線，是模擬駕駛教學急需的一項教學設備。

隨著職業教育的發展，按真實車輛仿制的實訓車不斷用于教學中，這種車輛的作用主要是老師上車輛檢修課能直接面對實物與生產零距離，學生看得到、摸得著。作為軌道交通專業的教學目的，就是讓學生學會機車的駕駛及檢修，如何讓一輛仿真車輛實訓車既能完成檢修工作，又能滿足駕駛的需求，使學校的實驗實訓室真正成為工廠的車間是值得深入研究的課題。

三 模擬駕駛視景移動裝置的開發

模擬駕駛視景移動裝置的開發主要是研制一種視景可以隨著操作而相對實訓車進行移動的機構，這時的城軌車輛實訓車不只是一臺完全模仿某一種車型而制作的教具，而是一輛在各種車型的基礎上，綜合多種功能為一體的實用新型、適用于學生綜合素質提升的訓練用車。

從教學的實際出發開發的新型軌道交通模擬駕駛視景系統與現有技術相比，具有以下有益效果：

1.可逼真地模擬駕駛環境

由于開發的新型實訓車主要是視景移動裝置，而且視景移動裝置可在車前方的同一軌道上前后移動，該視景移動裝置可隨意地與城軌車輛結合與分解，當視景移動裝置朝著模擬駕駛室的方向慢慢移動過來時，這時模擬駕駛室與視景移動裝置之間受外來光源的影響逐漸減少，在視景移動裝置內的視景亮度隨之越來越大，最后的視景完全是投影在一個暗室里的屏幕上，使人們在視覺上具有強烈的電影視覺效果。因此，開發的視景移動裝置克服了傳統模擬駕駛視景固定的缺點，給學員打造了一套逼真、立體、完全沉浸的三維視景仿真駕駛系統，突破了硬件制約的瓶頸，營造了交互性更強、更為逼真的駕駛環境。

2.可使視景圖像達到清晰、逼真的效果

研制開發的視景移動裝置包括投影倉、投影屏幕、移動裝置、動力傳動裝置以及投影機，其中，投影屏幕安裝在投影倉距機車的最遠端，該投影倉可使投影屏幕處于光線較暗的環境中，使其在視覺上具有逼真、清晰的模擬圖像效果，最大限度地還原真實圖像。

3.既能滿足學生駕駛的需求，又可完成檢修工作

視景移動裝置的投影倉是根據工作狀態來移動的，當模擬駕駛開始時，投影倉可從固定的位置朝著模擬駕駛室的方向慢慢移動，直至視景移動裝置與機車的模擬駕駛室完全結合；當模擬駕駛結束時，投影倉又可沿著軌道逐漸移動至原來的位置，此時，整個實訓室即可像正常的檢修車間一樣開展教學活動，使駕駛學員看得到、摸得著，直接面對實物與實現生產零距離，既能讓一輛仿真車輛實訓車滿足學生的駕駛需求，又能完成檢修工作。

4.生產成本低，易于推廣使用

由于本系統僅由視景移動裝置、軌道、機車構成，視景移動裝置也僅由投影倉、投影屏幕、移動裝置、動力傳動裝置、投影機構成，其結構比較簡單，生產成本低，易于推廣使用。

5.適用范圍廣

本系統不僅適用于城軌車輛模擬駕駛、電力機車模擬駕駛、內燃機車模擬駕駛等所有軌道交通模擬器，也可適用于汽車等一般的車輛模擬駕駛，甚至也可適用于飛機、輪船、潛水艇的模擬駕駛，因此，其適用范圍非常廣。

參考文獻

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[3]趙永旺、趙建民.模擬訓練系統中視景模型生成的優化技術[J].儀器儀表與分析監測，2009（1）

〔責任編輯：龐遠燕〕