三维视景建模在地铁运行仿真中的应用

提出以MSTS(微软模拟列车平台)为底层建模平台的三维视景仿真技术,并利用该平台对列车运行的三维视景进行了仿真,且通过XNA技术实现了底层模型的显示和操作。以郑州地铁1号线为例,对信号机、道岔和轨道等与地铁信号系统紧密相关模型搭建工作作了介绍;同时结合地铁周边的实际情况,搭建了郑州地铁1号线的真实运营场景。可为城市轨道交通中地铁列车运行情况及相关技术的研究提供一种新思路。     

列车运行三维动态视景仿真

列车运行的三维视景仿真可在设计阶段把新车外观和内饰展现给用户,并为线路规划、列车运行调度等提供依据。对列车运行视景仿真方案进行分析的基础上,建立了地形地貌、轨道、建筑物及车辆的三维视景模型。从提高动态仿真效率和渲染速度的角度出发,采用基于图形与图像的混合建模方法和LOD与纹理映射技术,实现了列车运行的三维动态视景仿真,达到具有较高逼真度的视景效果。     

铁路线路设计中三维实时交互式仿真研究

基于分割—归并思想将线路三维实体分为现状景物实体和虚拟景物实体,分别研究各子实体的三维造型方法,并应用约束Delaunay三角化理论研制拼合算法,实现将各子实体快速拼合成三维整体模型。在此基础上,提出并实现铁路线路三维模型的视相关简化算法,该算法首先应用累进网格技术构建出网格顶点的层次结构,然后依据视锥截取,背面剔除和屏幕投影误差三个视相关简化准则,从层次结构中实时计算出当前视相关简化网格,最后应用真实感图形绘制技术实现铁路线路三维场景的实时交互式仿真。实践证明,该技术可实时生成具有高度真实感的铁路线路三维场景并可通过鼠标或键盘操控浏览路径,从而实现设计成果与设计过程的可视化。     

铁路车站三维视景生成方法

利用车站平面拓扑图,根据平面几何和立体几何知识,推导曲(直)线三维坐标和方向的计算公式;根据线路中心线的坐标和方向,推导实体顶点的三维坐标计算公式。在车站平面拓扑图上以任选的1条边作为初始边,根据边的衔接关系、道岔的辙岔号、工务及电务数据,采用曲(直)线三维坐标和方向计算公式,计算车站平面拓扑图内所有边的坐标和方向,作为线路中心线的位置和方向;以线路中心线为基准,依照轨道标准轨距、点式电务设备的尺寸和线路纵断面数据,采用实体顶点的三维坐标计算公式,计算组成轨道和设备的外表面的顶点坐标,生成铁路车站三维视景。该三维视景可用于大规模车站作业仿真的同步三维视景展示。     

基于三维视景的车载ATP仿真系统研究

三维视景技术已广泛应用于城市轨道交通领域,取得了不同程度的成果,但大多局限于列车驾驶培训和教学三维演示。提出基于微软模拟火车(MSTS)的三维视景与车载列车自动防护(ATP)系统结合的仿真研究。以郑州地铁1号线为线路原型,简要介绍视景系统的建立过程;利用开源平台的开源铁路(OR)提供接口,设计了仿真系统的结构和功能;根据超速防护模型及计算算法,并以三维视景中的实际线路为例,实现了列车的测速定位、超速防护、速度监督等关键车载ATP功能。经测试验证,达到预期仿真目的和效果,为城市轨道交通控制系统的仿真研究和测试提供了新思路。     

基于ATP的有轨电车模拟驾驶仿真设计

结合公共路面交通的特性和地铁ATP技术的实际应用分析了适用于有轨电车的ATP系统结构和功能,并对基于ATP的有轨电车的运行场景进行了三维模拟驾驶仿真。有轨电车模拟驾驶仿真系统基于C#编程语言和VS 2013开发平台开发。其中,三维视景仿真模块基于3ds Max三维建模工具和Unity3D游戏引擎进行设计开发。实现了有轨电车在ATP防护下模拟驾驶,并能很好地以三维视景的方式展示给使用者。     

一种通用模块化模型在视景仿真系统中的设计

讨论一种通用模块化模型在视景仿真系统中的设计,在PC平台下,通过使用通用的车站模型、室外场景模型、隧道场景模型和接口衔接,对地铁线路进行了逼真流畅的模拟.本方法已应用于北京地铁环线基于CBTC的实验线路的研究与开发.     

CGI成像技术在列车模拟驾驶器中的应用研究

随着计算机成像技术（CGI）的不断提高,基于CGI技术的列车模拟驾驶器视景仿真系统也得到了快速发展。列车模拟驾驶器视景仿真系统能够真实模拟地铁列车驾驶场景,包括向前视景、站台监视器视景、CCTV监视屏场景。文章就列车模拟驾驶器视景生成技术、CGI视景系统功能、系统关键技术等作简要阐述。     

铁路线路视景仿真中构造物三维模型库的研究

铁路线路是由诸多构造物组成,研究构造物的建模方法并建立模型具有很重要的意义。提出建立铁路线路构造物的三维模型库,以便将各种构造物与地形模型、地物模型相拼合,有效地简化视景仿真中景观模型的建立过程。     

列控设备三维建模及动态展现技术研究

针对中国列车控制系统(Chinese Train Control System,CTCS)集成测试平台提出了三维建模与展现系统的技术方案。使用该方案构建的三维仿真系统可以根据特定的线路自动地配置和生成沿线的轨道和信号设备,营造出逼真的列车运行环境,并可以接受集成测试平台的仿真运行系统的控制,通过接收速度、公里标和前方应答器组的链接信息等实现列车在三维虚拟场景中的运行。     

航测虚拟现实中三维模型的设计

研究目的:研究在航测虚拟现实中三维模型的设计思路,以及具体的三维房屋模型、道路模型的设计方法,从而达到三维模型在视觉上的逼真重建、显示的效果。研究方法:将需要建模的诸如房屋、道路等复杂的对象分解成多个单独的"面对象",按照实际坐标进行建模,并对每一个面进行贴面,以达到真三维的效果。研究结果:对每一个真实的对象进行三维建模技术上是可行的,但是会对计算机硬件的要求非常高,实际建模时可以综合考虑。研究结论:航测虚拟现实技术,提供三维建模与可视化、数据集成管理和分析应用等功能,能逼真呈现线路所经区域的地形环境。借助这一技术,可以给决策者、设计师以直观的三维立体印象,为道路设计方案评审及优化设计提供决策的依据。可应用在铁(公)路选线、道路空间几何线形评价、行车安全评估、环境影响评估和桥、隧、站位选择等方面。     

车站站场室外场景3D联锁仿真软件设计

车站站场室外场景3D联锁仿真软件实现了车站联锁控制过程的三维实时动态复示。该软件的设计采用3D MAX软件对各信号设备建模,采用C#编程语言在Unity3D平台下制作转辙机带动道岔转换、轨道电路光带显示及信号机点灯等动画;通过实时接收计算机联锁仿真软件数据驱动车站站场室外3D设备动作,直观地展示排列进路、模拟走车等车站室外作业和几类故障情况的仿真效果,为车站联锁控制系统的教学或培训服务。     

基于Anylogic的城市轨道交通车站仿真应用研究

本文在综合比选仿真软件的基础上，介绍Anylogic软件的仿真建模技术流程，对仿真过程中关键技术进行研究。以北京地铁宣武门站为例，建立车站2D、3D展示模型，利用仿真数据分析、评估地铁4号线换乘2号线的制约瓶颈，提出宣武门站优化建议。验证了Anylogic软件在车站仿真评估应用中的可行性，并为城市轨道交通车站评估优化工作提供支持。     

磁集成地铁变压器漏抗三维有限元计算

地铁逆变牵引系统中平衡电抗器的存在对减少大功率逆变器体积、降低造价不利。为此,运用磁集成技术将平衡电抗器与变压器有机结合,构造出新型12脉波二重逆变牵引供电系统,实现利用集成磁件的等效电感取代平衡电感的设计思想。采用基于边单元的稳态非线性有限元法,建立地铁变压器的三维有限元模型,对各绕组间的等效电感进行分析计算。仿真结果与样机现场试验数据非常接近,验证了所提出的有限元计算方法的正确性和可行性。     

基于惯导的移动三维测量技术在地铁保护区变形监测中的应用研究

在地铁保护区变形监测中,水平位移和沉降作为重要的监测内容,通常用全站仪和水准仪测量,其测量精度高,应用比较广泛,但是该手段仅能对布设有监测点的区域进行监测,无法掌握隧道整体的变形情况。本文提出基于惯导系统的移动三维测量技术,通过在隧道内布设基准网,配合Lidar控制点绝对坐标传递,对惯导系统的累积误差进行修正,最终得到隧道结构三维点云模型。依托杭州市某地铁区间三维扫描项目,采用不同间距的控制点对惯导系统的累积误差进行修正,经与全站仪测量值对比,结果表明:移动三维测量技术的水平位移和沉降监测精度与隧道线型有关,当隧道为直线有坡度环境时,其水平位移监测精度比较稳定,基本保持在0.76 mm左右,沉降监测精度随控制点间距增大而降低,最优可达0.72 mm。     

地铁列车运行视景系统与ATO仿真模块的接口实现

提出一种基于微软模拟列车（MSTS）平台的地铁列车运行视景系统,介绍了视景系统的工作流程,实现了视景系统和列车自动驾驶子系统（ATO）仿真模块的接口,利用接口实现了ATO仿真模块对视景系统地铁列车客户端运行的跟踪控制,为今后在视景系统中对ATO进行的相关测试和研究提供了可能 ,同时也为城市轨道交通的相关研究提供了新思路。     

广州地铁三号线洛溪车辆段出入段线设计方案及能力分析

研究目的:地铁车辆段出入段线设计方案对地铁运营效率和成本有重大影响,广州地铁三号线在国内首次采用了3/6辆灵活编组替换运营的全新运营模式,对车辆段的出入段能力提出了更高的要求。对车辆段出入段线方案进行优化和能力分析研究不仅对广州地铁三号线车辆段设计具有重要意义,也可供其他地铁车辆段设计借鉴和参考。研究方法:通过对广州地铁三号线车辆段出入段线设计方案的比较分析,以及对推荐方案出入段能力的计算分析,研究设计方案的合理性和适应性。研究结论:在广州地铁三号线的用地和站段位置等限制条件下,经过优化的设计方案具备较强的优越性,能够满足三号线新运营模式的要求。     

基于手机数据的地铁线网清分模型验证与优化

如何高效准确地验证并优化地铁线网票款清分清算模型是地铁行业一直以来的研究重点。地铁票款清分清算模型大多是基于概率分布的出行路径选择模型。该类模型应用出行时间对应选择概率的正态分布得到乘客对不同出行路径的选择概率,结合不同出行路径上各个线路运营商的运营里程比,即可计算得到所谓的"清分因子"。为验证现有清分模型的准确性,提出使用手机数据重建乘客出行轨迹的方法。通过在地铁线网换乘节点安装无线探测装置,获取乘客智能手机唯一的MAC地址,将乘客出现的时间、地点信息实时发送到数据处理后台,按照时间先后排列捕获乘客出现的地点,以此重建出行轨迹。目前只有开启Wi Fi功能的智能手机可以被捕获。通过这一方法,不仅可以验证地铁票款清分清算模型,还可以进一步对模型参数进行修正。本研究在杭州市地铁线网中进行实验,通过重建当地乘客实际出行路径,对票款清分清算模型进行验证和修正。