基于VR的軌道交通運(yùn)營管理系統(tǒng)

吳秋顏

（天津市地下鐵道運(yùn)營有限公司，天津 300000）

1 VR和軌道交通運(yùn)營管理系統(tǒng)的產(chǎn)生背景

1.1 VR介紹

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是仿真技術(shù)的一個重要方向，是仿真技術(shù)與計算機(jī)圖形學(xué)人機(jī)接口技術(shù)多媒體技術(shù)傳感技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)的集合，是一門富有挑戰(zhàn)性的交叉技術(shù)前沿學(xué)科和研究領(lǐng)域。

虛擬現(xiàn)實(shí)包括實(shí)時三維計算機(jī)圖形技術(shù)，廣角（寬視野）立體顯示技術(shù)，對觀察者頭、眼和手的跟蹤技術(shù)，以及觸覺反饋、力覺反饋、立體聲、網(wǎng)絡(luò)傳輸、語音輸入輸出技術(shù)等。

1.2 軌道交通運(yùn)營管理系統(tǒng)的產(chǎn)生背景

國內(nèi)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用研究上取得了一定的成就，如同濟(jì)大學(xué)工程管理研究所開發(fā)的上海市地鐵一號線工程項目仿真系統(tǒng)（PMIS-SM）和同濟(jì)大學(xué)通信信號研究所研制的上海地鐵三號線仿真培訓(xùn)系統(tǒng)；長江口深水航道治理工程信息系統(tǒng)（PMIS/YE）；河海大學(xué)開發(fā)的澳門國際機(jī)場施工進(jìn)度動態(tài)管理系統(tǒng)以及三峽右岸工程項目管理信息系統(tǒng)之施工進(jìn)度形象圖示子系統(tǒng)；中國長江三峽工程開發(fā)總公司引進(jìn)現(xiàn)代計算機(jī)信息技術(shù)、現(xiàn)代管理的科學(xué)理論方法及技術(shù)，與加拿大合作建設(shè)的“三峽工程管理系統(tǒng)（TGPMS）”；公路工程施工項目管理信息系統(tǒng)（HECPMIS）、水電建設(shè)項目PMS的研究等等。

軌道交通行業(yè)中，運(yùn)營管理過程復(fù)雜，涉及設(shè)備設(shè)施管理、物資管理、人員管理、行車組織管理、客運(yùn)組織管理、車輛管理、施工管理、培訓(xùn)管理、考核管理、演練管理、安全質(zhì)量管理、應(yīng)急事件處理等方面，而現(xiàn)行管理手段一般沿用傳統(tǒng)方式，使用規(guī)則列表、數(shù)據(jù)列表、文字描述、平面圖紙展現(xiàn)等。

隨著運(yùn)營管理數(shù)字化步伐不斷加快，運(yùn)營管理過程需要一個綜合平臺，能在不影響正常運(yùn)營管理的前提下，直觀、快速、清晰的將運(yùn)營管理的各環(huán)節(jié)進(jìn)行模擬，輔助軌道交通運(yùn)營服務(wù)。根據(jù)美國電科院（EPRI）相關(guān)研究認(rèn)為，VR、AR技術(shù)將使整體工作效率提升25%，設(shè)備運(yùn)行時間延長20%，誤操作減少30%，并降低作業(yè)風(fēng)險。[1]軌道交通運(yùn)營管理系統(tǒng)在虛擬仿真平臺上，加入針對軌道交通運(yùn)營的管理單元，形成了虛擬可操作的軌道交通運(yùn)營綜合管理平臺。

2 軌道交通運(yùn)營管理系統(tǒng)如何借鑒VR的優(yōu)勢

2.1 VR的優(yōu)勢

BIM擁有4個特征：多感知性、存在感、交互性和自主性。

多感知性：指除一般計算機(jī)所具有的視覺感知外，還有聽覺感知、觸覺感知、運(yùn)動感知，甚至還包括味覺、嗅覺、感知等。理想的虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)該具有一切人所具有的感知功能。

存在感：指使用者感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實(shí)程度。理想的模擬環(huán)境應(yīng)該達(dá)到使使用者難辨真假的程度。

交互性：指使用者對模擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度。

自主性：指虛擬環(huán)境中的物體依據(jù)現(xiàn)實(shí)世界物理運(yùn)動定律動作的程度。

2.2 軌道交通運(yùn)營管理系統(tǒng)借鑒VR的優(yōu)勢

軌道交通運(yùn)營管理系統(tǒng)可以借鑒VR的4個特征的優(yōu)勢，在此基礎(chǔ)上，對外開放接口，對內(nèi)增加管理功能。

多感知性：在已運(yùn)營線路系統(tǒng)上，無法進(jìn)行實(shí)際情況操作模擬，無法做到真感知。借助VR感知性，對設(shè)備維護(hù)方式方法、車輛維護(hù)維修方式、應(yīng)急處置情況及處理方法等的模擬，均可以使使用者從視、聽兩方面快速直觀學(xué)習(xí)到管理維護(hù)的知識，發(fā)現(xiàn)管理維護(hù)的關(guān)鍵點(diǎn)，有助于設(shè)備維護(hù)管理和安全管理的相關(guān)。

存在感：現(xiàn)實(shí)的學(xué)習(xí)過程中，技術(shù)學(xué)習(xí)往往是徒弟看著師父做，新人看著老人做，無法主觀的解決問題，而傳統(tǒng)的文字學(xué)習(xí)圖片學(xué)習(xí)更是無法親身體會真實(shí)情況的復(fù)雜性。軌道交通運(yùn)營管理系統(tǒng)借助VR存在感，讓使用者以第一人稱的身份，自主解決問題或自主進(jìn)行管理工作，在進(jìn)入實(shí)際工作前，做好充分準(zhǔn)備，減少因未實(shí)際操作造成的軌道交通運(yùn)行影響。

交互性：軌道交通運(yùn)營管理系統(tǒng)借助VR的交互性，使虛擬場景滿足實(shí)際操作管理流程需求，讓使用者能夠真感受、真操作，真實(shí)感受自身操作帶來的現(xiàn)實(shí)反饋。

自主性：軌道交通運(yùn)營管理系統(tǒng)借助VR自主性，可以使虛擬場景中的所有細(xì)節(jié)或運(yùn)營管理模擬需要的細(xì)節(jié)進(jìn)行附加運(yùn)動規(guī)律和碰撞檢測，讓虛擬場景更接近真實(shí)動作狀態(tài)。

3 軌道交通運(yùn)營管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

3.1 軌道交通運(yùn)營管理系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)表

表1 軌道交通運(yùn)營管理系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)表

3.2 軌道交通運(yùn)營管理系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

軌道交通運(yùn)營管理系統(tǒng)通過與中心軌道交通運(yùn)營管理系統(tǒng)核心服務(wù)器相連的接口服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與分析，再將結(jié)果反饋至運(yùn)營管理人員，實(shí)現(xiàn)信息的實(shí)時、高效、準(zhǔn)確共享，協(xié)助管理人員有效管理。

圖1 軌道交通運(yùn)營管理系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4 結(jié)束語

在智慧城市大力發(fā)展的今天，VR技術(shù)雖然興起的時間不長，但是正在飛速發(fā)展不斷的完善[1]，借助VR技術(shù)的智能化的運(yùn)營管理系統(tǒng)是大勢所趨，同時在軌道交通運(yùn)營管理系統(tǒng)不斷完善的過程中，人工智能等更多的科技手段也將在運(yùn)營管理中綻放出新的光彩。