一、地鐵模擬駕駛教學(xué)解決方案

        地鐵模擬駕駛是一種利用現(xiàn)代高新技術(shù)，提供的安全高效的培訓(xùn)解決方案。它通過對列車性能和駕駛作流程的仿真，構(gòu)建一個(gè)接近真實(shí)的駕駛環(huán)境，為受訓(xùn)司機(jī)提供培訓(xùn)的環(huán)境與設(shè)備支持。

        司機(jī)用模擬駕駛軟件系統(tǒng)縱列車，能夠在實(shí)驗(yàn)環(huán)境中對機(jī)車駕駛的安全作規(guī)程和應(yīng)急處理。采用駕駛仿真器培訓(xùn)司機(jī)具有安全、經(jīng)濟(jì)、高效，培訓(xùn)過程 可控、可重復(fù)，便于進(jìn)行突發(fā)事件及故障狀態(tài)的模擬等優(yōu)點(diǎn)。據(jù)計(jì)算，用駕駛模擬設(shè)備培訓(xùn)司機(jī)，一般可節(jié)省30%的經(jīng)費(fèi)，而輕軌、地鐵系統(tǒng)可節(jié)省50%以上的培訓(xùn)費(fèi)用。

        模擬駕駛培訓(xùn)系統(tǒng)在20世紀(jì)80年代時(shí)，已經(jīng)在美國，英國，法國，澳大利亞等國家得到應(yīng)用，而且也得到較好的反饋與價(jià)值肯定。其優(yōu)點(diǎn)在于：縮短了培訓(xùn)時(shí)間，減少了培訓(xùn)費(fèi)用，而且培訓(xùn)過程絕對安全，不會(huì)影響正常的行車。

        二、地鐵模擬駕駛教學(xué)方案功能特點(diǎn)

        地鐵模擬駕駛教學(xué)方案主要有三大功能特點(diǎn)，逼真的駕駛環(huán)境、精確的駕駛縱功能、緊急情況和故障算是評(píng)估功能。

        逼真的列車駕駛仿真環(huán)境。列車模擬駕駛訓(xùn)練系統(tǒng)能提供逼真列車駕駛視景、聲音和運(yùn)動(dòng)等部分。逼真的駕駛作環(huán)境：司機(jī)駕駛室、縱臺(tái)及相關(guān)縱設(shè)備的 外形及尺寸與真實(shí)機(jī)車完全相同。駕駛仿真器能根據(jù)列車運(yùn)行情況，產(chǎn)生相應(yīng)的模擬音響(如電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)、壓縮機(jī)啟 動(dòng)、鳴笛、制動(dòng)停車、輪軌沖擊等音響)。

        精確的列車縱功能仿真。列車縱功能仿真包括正常運(yùn)行條件下和故障條件下列車縱功能仿真。精確的列車動(dòng)力學(xué)計(jì)算功能：駕駛仿真器具有精確的牽引加速度性能和制動(dòng)減速度性能，列車惰行速度變化以及上下坡和過彎道的效果同真車運(yùn)行一致。模擬縱功能：駕駛仿真器可以模擬列車啟動(dòng)、加速、惰性運(yùn)行、制動(dòng) 停車等各種工況下的全部縱功能；模擬列車在車輛段全部靜態(tài)試驗(yàn)；模擬列車縱車上所有開關(guān)、按鈕和控制器的動(dòng)作，全部信號(hào)燈和指示燈的顯示，全部電表和 風(fēng)表的指示；模擬ATP信號(hào)、有線和無線廣播。

        故障處理和緊急情況處置模擬及評(píng)估。根據(jù)地鐵駕駛模擬訓(xùn)練的需求，內(nèi)置了多種故障處理流程評(píng)估仿真科目，以及多種緊急情況處置訓(xùn)練科目，讓學(xué)員在仿真 環(huán)境中強(qiáng)化鞏固書本上所學(xué)的各種作規(guī)程、故障處理方法以及緊急情況處置流程，并建立量化評(píng)估模塊，方便教員和學(xué)員對駕駛過程進(jìn)行案例分析。

        三、地鐵駕駛模擬系統(tǒng)的組成

        地鐵駕駛模擬系統(tǒng)主要有硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)，其中硬件裝置主要有縱裝置、大屏幕視景顯示系統(tǒng)以及駕駛記錄裝置；軟件系統(tǒng)有駕駛控制與提示系統(tǒng)以及視景系統(tǒng)支持。

        縱裝置，配置和真實(shí)列車相一致的主控制臺(tái)，包含完整的儀表、按鈕、開關(guān)、指示燈等裝置，能指示列車各種信號(hào)，且所有的邏輯關(guān)系與真車一致；包含列車關(guān)系系統(tǒng)顯示裝 置和ATC顯示器，列車管理器顯示裝置在顯示內(nèi)容、作方式和內(nèi)部邏輯及裝置與真車一致；縱裝置配輸出為模擬或數(shù)字量的傳感器，其作能控制視景變化， 并有相應(yīng)的聲音輸出，滯后延遲控制在100毫秒之內(nèi)；座椅采用原車座椅，保持縱環(huán)境的一致性。

        視景仿真系統(tǒng)：列車駕駛模擬訓(xùn)練系統(tǒng)視景仿真系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)CG的形式展現(xiàn)駕駛訓(xùn)練虛擬場景。能展現(xiàn)包括列車運(yùn)行線路中的全部正線、折返線、停車線、檢修線、實(shí)驗(yàn) 線、出入庫線、洗車線、車輛段等；列車雙向運(yùn)行于上述區(qū)域司機(jī)視域范圍的所有靜態(tài)以及動(dòng)態(tài)景物；以及軌道、架空線路、軌旁設(shè)備、隧道、站臺(tái)（包括車站建筑 及附屬設(shè)備、站臺(tái)屏蔽門、廣告牌、站內(nèi)乘客、站臺(tái)閉路電視監(jiān)視器、倒數(shù)計(jì)時(shí)器、到站顯示器）、沿線景物（包括外部風(fēng)景、橋梁、立交橋、建筑物、行人及車 輛、其它地鐵車輛等）、車廠/車輛段（包括所有建筑及附屬設(shè)施、洗車臺(tái)、檢修臺(tái)、其它地鐵車輛）等。

        需要能模擬列車以各種速度在運(yùn)行線路上、折返線路以及在試驗(yàn)路段的運(yùn)行過程；能模擬在洗車模式下列車的各種狀態(tài)，以及進(jìn)出站過程中列車和站臺(tái)的動(dòng)態(tài)視景等；需要能模擬列車在不同天氣和氣候條件下的運(yùn)行場景，包括雨、雷電、霧等情形。

        軟件支持系統(tǒng)：主要能模擬異常的地面信號(hào)、以及站區(qū)中包括跌落、著火、電力中斷等故障。模擬至少200宗車輛故障、線路故障及運(yùn)營事故，故障設(shè)置后相關(guān)的硬件及場景會(huì)有想應(yīng) 的變化，學(xué)員處理故障時(shí)的邏輯關(guān)系應(yīng)與真車保持一致。故障及緊急情況模擬實(shí)現(xiàn)對多種車輛事故、線路故障以及運(yùn)營事故等多種類型的事故進(jìn)行模擬，借以提供訓(xùn) 練場景，培養(yǎng)學(xué)員緊急情況處置能力和故障排除能力。

       四、初級(jí)駕駛模擬訓(xùn)練器技術(shù)方案

        初級(jí)列車駕駛模擬訓(xùn)練器主要包括下面分別從司機(jī)作臺(tái)、駕駛模擬訓(xùn)練仿真軟件以及模擬訓(xùn)練視景數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

        縱臺(tái)是列車駕駛模擬器的重要人機(jī)交互界面，較為真實(shí)的駕駛模擬訓(xùn)練縱環(huán)境，能增強(qiáng)列車駕駛模擬的逼真度，強(qiáng)化培訓(xùn)和訓(xùn)練效果。根據(jù)要求，作選用配置 和真實(shí)列車相一致的主控制臺(tái)，包含完整的儀表、按鈕、開關(guān)、指示燈等裝置，能指示列車各種信號(hào)，且所有的邏輯關(guān)系與真車一致；包含列車管理系統(tǒng)顯示裝置和 ATC顯示器，列車管理器顯示裝置在顯示內(nèi)容、作方式和內(nèi)部邏輯及裝置與真車一致；縱裝置配輸出為模擬或數(shù)字量的傳感器，其作能控制視景變化，并有 相應(yīng)的聲音輸出，滯后延遲控制在100毫秒之內(nèi)；座椅采用原車座椅，保持縱環(huán)境的一致性。

        駕駛模擬系統(tǒng)中所使用的場景采用實(shí)景建模方式準(zhǔn)確構(gòu)建，建模技術(shù)采用專業(yè)建模軟件前期處理，之后應(yīng)用場景優(yōu)化技術(shù)，處理隧道、站臺(tái)、指示牌等多種場景模 型，構(gòu)建完整的視景數(shù)據(jù)庫。并通過后期烘焙處理、LOD、著色處理等優(yōu)化處理，獲得和真實(shí)場景高度近似一致的仿真畫面。

        場景內(nèi)容包括：地鐵列車運(yùn)行線路中的全部正線、折返線、停車線、檢修線、實(shí)驗(yàn)線、出入庫線、洗車線、車輛段等；地鐵列車雙向運(yùn)行于上述區(qū)域司機(jī)視域范圍的 所有靜態(tài)以及動(dòng)態(tài)景物；以及軌道、架空線路、軌旁設(shè)備、隧道、站臺(tái)（包括車站建筑及附屬設(shè)備、站臺(tái)屏蔽門、廣告牌、站內(nèi)乘客、站臺(tái)閉路電視監(jiān)視器、倒數(shù)計(jì) 時(shí)器、到站顯示器）、沿線景物（包括外部風(fēng)景、橋梁、立交橋、建筑物、行人及車輛、其它地鐵車輛等）、車廠/車輛段（包括所有建筑及附屬設(shè)施、洗車臺(tái)、檢 修臺(tái)、其它地鐵車輛），以及動(dòng)態(tài)模擬的工作人員等。

        教員控制軟件系統(tǒng)主要在訓(xùn)練開始后根據(jù)司機(jī)室控制面板和信號(hào)顯示裝置的型號(hào)，在控制軟件中設(shè)置相關(guān)的技術(shù)參數(shù)，包括車型參數(shù)（A型、B型、C型）、牽引參 數(shù)、制動(dòng)參數(shù)、各功能按鈕的邏輯關(guān)系、儀表及顯示屏的顯示內(nèi)容等；并在完成駕駛模式的設(shè)定；手動(dòng)設(shè)置列車車廂編組、列車自重、載重等列車相關(guān)參數(shù)；編輯設(shè) 定圖形用戶界面和軌道線路；在學(xué)員練習(xí)過程中錄制、回放一定時(shí)間內(nèi)學(xué)員的作情況及列車情況；結(jié)合仿真軟件的評(píng)估功能，根據(jù)科目、駕駛員縱情況、對于故 障及事故的判斷及處理等因素進(jìn)行評(píng)估，教員可以在教員控制系統(tǒng)中更新評(píng)價(jià)參數(shù)。

        五、教員控制解決方案

        教員控制功能主要為教員提供學(xué)員的駕駛技術(shù)熟練程度，以及存在的問題，方便教員為每位員制定更為合理的教學(xué)方案。

        教員控制軟件的主要功能包括：

        （1）根據(jù)司機(jī)室控制面板和信號(hào)顯示裝置的型號(hào)，在控制軟件中設(shè)置相關(guān)的技術(shù)參數(shù)，包括車型參數(shù)、牽引參數(shù)、制動(dòng)參數(shù)、各功能按鈕的邏輯關(guān)系、儀表及顯示屏的顯示內(nèi)容等；

　  　（2）設(shè)定駕駛模式；手動(dòng)設(shè)置列車車廂編組、列車自重、載重等列車相關(guān)參數(shù)；

　　  （3）設(shè)定圖形用戶界面和軌道線路；

　　  （4）在學(xué)員練習(xí)過程中錄制、回放一定時(shí)間內(nèi)學(xué)員的作情況及列車情況；

　　  （5）結(jié)合仿真軟件的評(píng)估功能，根據(jù)科目、駕駛員縱情況、對于故障及事故的判斷及處理等因素進(jìn)行評(píng)估，教員可以在教員控制系統(tǒng)中更新評(píng)價(jià)參數(shù)。

        教員控制系統(tǒng)通過C/S模式與視景仿真軟件系統(tǒng)進(jìn)行通訊，所有的配置文件保存在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中。軟件通過B/S模式與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行交互，進(jìn)行相關(guān)的設(shè)定。 B/S模塊選用Ajax和Flex框架實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)庫選用MySql;C/S軟件模塊基于VC、OSG編寫，保證在培訓(xùn)過程中的實(shí)時(shí)交互，以及仿真過程錄 制、回放過程的連續(xù)及順暢。

        六、學(xué)員觀摩區(qū)解決方案

        學(xué)員觀摩區(qū)主要提供學(xué)員在學(xué)習(xí)過程中觀察同學(xué)駕駛過程，以及接受教員講解及分析的場所。在硬件上需提供實(shí)時(shí)畫面，觀察在司機(jī)室中學(xué)員的各種作，并能在一個(gè)交互環(huán)境中感受和學(xué)習(xí)各種規(guī)范的作流程。

學(xué)員觀摩區(qū)技術(shù)要求：

        （1）設(shè)有教員監(jiān)控臺(tái)可以監(jiān)控學(xué)員模擬駕駛室友表現(xiàn)，可實(shí)現(xiàn)設(shè)置各種故障和事故，并能與司機(jī)室學(xué)員保持聯(lián)系。

　　  （2）要設(shè)立獨(dú)立的教師控制臺(tái)和滿足40學(xué)員的坐席，形成一個(gè)教學(xué)研討區(qū)域，并配有投影、控制設(shè)備，以備教學(xué)觀摩、研討之用；能夠?qū)崟r(shí)講評(píng)駕駛員的作， 達(dá)到現(xiàn)場教學(xué)的目的；能夠配合記錄回放功能，實(shí)現(xiàn)典型科目的教學(xué)任務(wù)；能夠配合評(píng)估系統(tǒng)功能，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場 講評(píng)駕駛員作。

        學(xué)員觀摩區(qū)技術(shù)方案：

        （1）按照場地情況，安排一定的區(qū)域，并配置大屏多通道顯示裝置，將學(xué)員在司機(jī)室中的作畫面，以及司機(jī)室的前向視景同步顯示；

　　  （2）配置練習(xí)軟件，在各自的位置上，針對教員的講解情況，在單機(jī)上進(jìn)行練習(xí)，鞏固所學(xué)。

        以上為四維灝景提供的列車駕駛模擬仿真系統(tǒng)，經(jīng)應(yīng)用驗(yàn)證是一種結(jié)構(gòu)合理、功能完備的列車駕駛模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，可用于高級(jí)縱技 能的培訓(xùn)，對可能出現(xiàn)的故障、突發(fā)事件進(jìn)行仿真，以培訓(xùn)司機(jī)在特殊條件下的駕駛技能及應(yīng)變能力。