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代高新技術(shù)，提供的安全高效的培訓解決方案。它通過(guò)對列車(chē)性能和駕駛作流程的仿真，構建一個(gè)接近真實(shí)的駕駛環(huán)境，為受訓司機提供培訓的環(huán)境與設備支持。

        司機用模擬駕駛軟件系統縱列車(chē)，能夠在實(shí)驗環(huán)境中對機車(chē)駕駛的安全作規程和應急處理。采用駕駛仿真器培訓司機具有安全、經(jīng)濟、高效，培訓過(guò)程 可控、可重復，便于進(jìn)行突發(fā)事件及故障狀態(tài)的模擬等優(yōu)點(diǎn)。據計算，用駕駛模擬設備培訓司機，一般可節省30%的經(jīng)費，而輕軌、地鐵系統可節省50%以上的培訓費用。

        模擬駕駛培訓系統在20世紀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：縮短了培訓時(shí)間，減少了培訓費用，而且培訓過(guò)程絕對安全，不會(huì )影響正常的行車(chē)。

        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估功能。

        逼真的列車(chē)駕駛仿真環(huán)境。列車(chē)模擬駕駛訓練系統能提供逼真列車(chē)駕駛視景、聲音和運動(dòng)等部分。逼真的駕駛作環(huán)境：司機駕駛室、縱臺及相關(guān)縱設備的 外形及尺寸與真實(shí)機車(chē)完全相同。駕駛仿真器能根據列車(chē)運行情況，產(chǎn)生相應的模擬音響(如電動(dòng)機運轉、壓縮機啟 動(dòng)、鳴笛、制動(dòng)停車(chē)、輪軌沖擊等音響)。

        精確的列車(chē)縱功能仿真。列車(chē)縱功能仿真包括正常運行條件下和故障條件下列車(chē)縱功能仿真。精確的列車(chē)動(dòng)力學(xué)計算功能：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(chē)惰行速度變化以及上下坡和過(guò)彎道的效果同真車(chē)運行一致。模擬縱功能：駕駛仿真器可以模擬列車(chē)啟動(dòng)、加速、惰性運行、制動(dòng) 停車(chē)等各種工況下的全部縱功能；模擬列車(chē)在車(chē)輛段全部靜態(tài)試驗；模擬列車(chē)縱車(chē)上所有開(kāi)關(guān)、按鈕和控制器的動(dòng)作，全部信號燈和指示燈的顯示，全部電表和 風(fēng)表的指示；模擬ATP信號、有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)廣播。

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

        三、地鐵駕駛模擬系統的組成

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

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

        視景仿真系統：列車(chē)駕駛模擬訓練系統視景仿真系統采用計算機實(shí)時(shí)CG的形式展現駕駛訓練虛擬場(chǎng)景。能展現包括列車(chē)運行線(xiàn)路中的全部正線(xiàn)、折返線(xiàn)、停車(chē)線(xiàn)、檢修線(xiàn)、實(shí)驗 線(xiàn)、出入庫線(xiàn)、洗車(chē)線(xiàn)、車(chē)輛段等；列車(chē)雙向運行于上述區域司機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(xiàn)路、軌旁設備、隧道、站臺（包括車(chē)站建筑 及附屬設備、站臺屏蔽門(mén)、廣告牌、站內乘客、站臺閉路電視監視器、倒數計時(shí)器、到站顯示器）、沿線(xiàn)景物（包括外部風(fēng)景、橋梁、立交橋、建筑物、行人及車(chē) 輛、其它地鐵車(chē)輛等）、車(chē)廠(chǎng)/車(chē)輛段（包括所有建筑及附屬設施、洗車(chē)臺、檢修臺、其它地鐵車(chē)輛）等。

        需要能模擬列車(chē)以各種速度在運行線(xiàn)路上、折返線(xiàn)路以及在試驗路段的運行過(guò)程；能模擬在洗車(chē)模式下列車(chē)的各種狀態(tài)，以及進(jìn)出站過(guò)程中列車(chē)和站臺的動(dòng)態(tài)視景等；需要能模擬列車(chē)在不同天氣和氣候條件下的運行場(chǎng)景，包括雨、雷電、霧等情形。

        軟件支持系統：主要能模擬異常的地面信號、以及站區中包括跌落、著(zhù)火、電力中斷等故障。模擬至少200宗車(chē)輛故障、線(xiàn)路故障及運營(yíng)事故，故障設置后相關(guān)的硬件及場(chǎng)景會(huì )有想應 的變化，學(xué)員處理故障時(shí)的邏輯關(guān)系應與真車(chē)保持一致。故障及緊急情況模擬實(shí)現對多種車(chē)輛事故、線(xiàn)路故障以及運營(yíng)事故等多種類(lèi)型的事故進(jìn)行模擬，借以提供訓 練場(chǎng)景，培養學(xué)員緊急情況處置能力和故障排除能力。

       四、初級駕駛模擬訓練器技術(shù)方案

        初級列車(chē)駕駛模擬訓練器主要包括下面分別從司機作臺、駕駛模擬訓練仿真軟件以及模擬訓練視景數據庫系統。

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

        駕駛模擬系統中所使用的場(chǎng)景采用實(shí)景建模方式準確構建，建模技術(shù)采用專(zhuān)業(yè)建模軟件前期處理，之后應用場(chǎng)景優(yōu)化技術(shù)，處理隧道、站臺、指示牌等多種場(chǎng)景模 型，構建完整的視景數據庫。并通過(guò)后期烘焙處理、LOD、著(zhù)色處理等優(yōu)化處理，獲得和真實(shí)場(chǎng)景高度近似一致的仿真畫(huà)面。

        場(chǎng)景內容包括：地鐵列車(chē)運行線(xiàn)路中的全部正線(xiàn)、折返線(xiàn)、停車(chē)線(xiàn)、檢修線(xiàn)、實(shí)驗線(xiàn)、出入庫線(xiàn)、洗車(chē)線(xiàn)、車(chē)輛段等；地鐵列車(chē)雙向運行于上述區域司機視域范圍的 所有靜態(tài)以及動(dòng)態(tài)景物；以及軌道、架空線(xiàn)路、軌旁設備、隧道、站臺（包括車(chē)站建筑及附屬設備、站臺屏蔽門(mén)、廣告牌、站內乘客、站臺閉路電視監視器、倒數計 時(shí)器、到站顯示器）、沿線(xiàn)景物（包括外部風(fēng)景、橋梁、立交橋、建筑物、行人及車(chē)輛、其它地鐵車(chē)輛等）、車(chē)廠(chǎng)/車(chē)輛段（包括所有建筑及附屬設施、洗車(chē)臺、檢 修臺、其它地鐵車(chē)輛），以及動(dòng)態(tài)模擬的工作人員等。

        教員控制軟件系統主要在訓練開(kāi)始后根據司機室控制面板和信號顯示裝置的型號，在控制軟件中設置相關(guān)的技術(shù)參數，包括車(chē)型參數（A型、B型、C型）、牽引參 數、制動(dòng)參數、各功能按鈕的邏輯關(guān)系、儀表及顯示屏的顯示內容等；并在完成駕駛模式的設定；手動(dòng)設置列車(chē)車(chē)廂編組、列車(chē)自重、載重等列車(chē)相關(guān)參數；編輯設 定圖形用戶(hù)界面和軌道線(xiàn)路；在學(xué)員練習過(guò)程中錄制、回放一定時(shí)間內學(xué)員的作情況及列車(chē)情況；結合仿真軟件的評估功能，根據科目、駕駛員縱情況、對于故 障及事故的判斷及處理等因素進(jìn)行評估，教員可以在教員控制系統中更新評價(jià)參數。

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

　  ?。?）設定駕駛模式；手動(dòng)設置列車(chē)車(chē)廂編組、列車(chē)自重、載重等列車(chē)相關(guān)參數；

　　  （3）設定圖形用戶(hù)界面和軌道線(xiàn)路；

　　  （4）在學(xué)員練習過(guò)程中錄制、回放一定時(shí)間內學(xué)員的作情況及列車(chē)情況；

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

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

        六、學(xué)員觀(guān)摩區解決方案

        學(xué)員觀(guān)摩區主要提供學(xué)員在學(xué)習過(guò)程中觀(guān)察同學(xué)駕駛過(guò)程，以及接受教員講解及分析的場(chǎng)所。在硬件上需提供實(shí)時(shí)畫(huà)面，觀(guān)察在司機室中學(xué)員的各種作，并能在一個(gè)交互環(huán)境中感受和學(xué)習各種規范的作流程。

學(xué)員觀(guān)摩區技術(shù)要求：

        （1）設有教員監控臺可以監控學(xué)員模擬駕駛室友表現，可實(shí)現設置各種故障和事故，并能與司機室學(xué)員保持聯(lián)系。

　　  （2）要設立獨立的教師控制臺和滿(mǎn)足40學(xué)員的坐席，形成一個(gè)教學(xué)研討區域，并配有投影、控制設備，以備教學(xué)觀(guān)摩、研討之用；能夠實(shí)時(shí)講評駕駛員的作， 達到現場(chǎng)教學(xué)的目的；能夠配合記錄回放功能，實(shí)現典型科目的教學(xué)任務(wù)；能夠配合評估系統功能，實(shí)現現場(chǎng) 講評駕駛員作。

        學(xué)員觀(guān)摩區技術(shù)方案：

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

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

        以上為四維灝景提供的列車(chē)駕駛模擬仿真系統，經(jīng)應用驗證是一種結構合理、功能完備的列車(chē)駕駛模擬訓練系統，可用于高級縱技 能的培訓，對可能出現的故障、突發(fā)事件進(jìn)行仿真，以培訓司機在特殊條件下的駕駛技能及應變能力。