一、地鐵模擬駕駛教學解決方案

        地鐵模擬駕駛是一種利用現(xiàn)代高新技術，提供的安全高效的培訓解決方案。它通過對列車性能和駕駛作流程的仿真，構建一個接近真實的駕駛環(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(tǒng)縱列車，能夠在實驗環(huán)境中對機車駕駛的安全作規(guī)程和應急處理。采用駕駛仿真器培訓司機具有安全、經濟、高效，培訓過程 可控、可重復，便于進行突發(fā)事件及故障狀態(tài)的模擬等優(yōu)點。據計算，用駕駛模擬設備培訓司機，一般可節(jié)省30%的經費，而輕軌、地鐵系統(tǒng)可節(jié)省50%以上的培訓費用。

        模擬駕駛培訓系統(tǒng)在20世紀80年代時，已經在美國，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值肯定。其優(yōu)點在于：縮短了培訓時間，減少了培訓費用，而且培訓過程絕對安全，不會影響正常的行車。

        二、地鐵模擬駕駛教學方案功能特點

        地鐵模擬駕駛教學方案主要有三大功能特點，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。

        逼真的列車駕駛仿真環(huán)境。列車模擬駕駛訓練系統(tǒng)能提供逼真列車駕駛視景、聲音和運動等部分。逼真的駕駛作環(huán)境：司機駕駛室、縱臺及相關縱設備的 外形及尺寸與真實機車完全相同。駕駛仿真器能根據列車運行情況，產生相應的模擬音響(如電動機運轉、壓縮機啟 動、鳴笛、制動停車、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行條件下和故障條件下列車縱功能仿真。精確的列車動力學計算功能：駕駛仿真器具有精確的牽引加速度性能和制動減速度性能，列車惰行速度變化以及上下坡和過彎道的效果同真車運行一致。模擬縱功能：駕駛仿真器可以模擬列車啟動、加速、惰性運行、制動 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；模擬列車縱車上所有開關、按鈕和控制器的動作，全部信號燈和指示燈的顯示，全部電表和 風表的指示；模擬ATP信號、有線和無線廣播。

        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，讓學員在仿真 環(huán)境中強化鞏固書本上所學的各種作規(guī)程、故障處理方法以及緊急情況處置流程，并建立量化評估模塊，方便教員和學員對駕駛過程進行案例分析。

        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，配置和真實列車相一致的主控制臺，包含完整的儀表、按鈕、開關、指示燈等裝置，能指示列車各種信號，且所有的邏輯關系與真車一致；包含列車關系系統(tǒng)顯示裝 置和ATC顯示器，列車管理器顯示裝置在顯示內容、作方式和內部邏輯及裝置與真車一致；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)：列車駕駛模擬訓練系統(tǒng)視景仿真系統(tǒng)采用計算機實時CG的形式展現(xiàn)駕駛訓練虛擬場景。能展現(xiàn)包括列車運行線路中的全部正線、折返線、停車線、檢修線、實驗 線、出入庫線、洗車線、車輛段等；列車雙向運行于上述區(qū)域司機視域范圍的所有靜態(tài)以及動態(tài)景物；以及軌道、架空線路、軌旁設備、隧道、站臺（包括車站建筑 及附屬設備、站臺屏蔽門、廣告牌、站內乘客、站臺閉路電視監(jiān)視器、倒數計時器、到站顯示器）、沿線景物（包括外部風景、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施、洗車臺、檢修臺、其它地鐵車輛）等。

        需要能模擬列車以各種速度在運行線路上、折返線路以及在試驗路段的運行過程；能模擬在洗車模式下列車的各種狀態(tài)，以及進出站過程中列車和站臺的動態(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、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、線路故障及運營事故，故障設置后相關的硬件及場景會有想應 的變化，學員處理故障時的邏輯關系應與真車保持一致。故障及緊急情況模擬實現(xiàn)對多種車輛事故、線路故障以及運營事故等多種類型的事故進行模擬，借以提供訓 練場景，培養(yǎng)學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方案

        初級列車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(tǒng)。

        縱臺是列車駕駛模擬器的重要人機交互界面，較為真實的駕駛模擬訓練縱環(huán)境，能增強列車駕駛模擬的逼真度，強化培訓和訓練效果。根據要求，作選用配置 和真實列車相一致的主控制臺，包含完整的儀表、按鈕、開關、指示燈等裝置，能指示列車各種信號，且所有的邏輯關系與真車一致；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容、作方式和內部邏輯及裝置與真車一致；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景建模方式準確構建，建模技術采用專業(yè)建模軟件前期處理，之后應用場景優(yōu)化技術，處理隧道、站臺、指示牌等多種場景模 型，構建完整的視景數據庫。并通過后期烘焙處理、LOD、著色處理等優(yōu)化處理，獲得和真實場景高度近似一致的仿真畫面。

        場景內容包括：地鐵列車運行線路中的全部正線、折返線、停車線、檢修線、實驗線、出入庫線、洗車線、車輛段等；地鐵列車雙向運行于上述區(qū)域司機視域范圍的 所有靜態(tài)以及動態(tài)景物；以及軌道、架空線路、軌旁設備、隧道、站臺（包括車站建筑及附屬設備、站臺屏蔽門、廣告牌、站內乘客、站臺閉路電視監(jiān)視器、倒數計 時器、到站顯示器）、沿線景物（包括外部風景、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施、洗車臺、檢 修臺、其它地鐵車輛），以及動態(tài)模擬的工作人員等。

        教員控制軟件系統(tǒng)主要在訓練開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的技術參數，包括車型參數（A型、B型、C型）、牽引參 數、制動參數、各功能按鈕的邏輯關系、儀表及顯示屏的顯示內容等；并在完成駕駛模式的設定；手動設置列車車廂編組、列車自重、載重等列車相關參數；編輯設 定圖形用戶界面和軌道線路；在學員練習過程中錄制、回放一定時間內學員的作情況及列車情況；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行評估，教員可以在教員控制系統(tǒng)中更新評價參數。

        五、教員控制解決方案

        教員控制功能主要為教員提供學員的駕駛技術熟練程度，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的技術參數，包括車型參數、牽引參數、制動參數、各功能按鈕的邏輯關系、儀表及顯示屏的顯示內容等；

　  ?。?）設定駕駛模式；手動設置列車車廂編組、列車自重、載重等列車相關參數；

　　  （3）設定圖形用戶界面和軌道線路；

　　  （4）在學員練習過程中錄制、回放一定時間內學員的作情況及列車情況；

　　  （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行評估，教員可以在教員控制系統(tǒng)中更新評價參數。

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

        六、學員觀摩區(qū)解決方案

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

學員觀摩區(qū)技術要求：

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

　　  （2）要設立獨立的教師控制臺和滿足40學員的坐席，形成一個教學研討區(qū)域，并配有投影、控制設備，以備教學觀摩、研討之用；能夠實時講評駕駛員的作， 達到現(xiàn)場教學的目的；能夠配合記錄回放功能，實現(xiàn)典型科目的教學任務；能夠配合評估系統(tǒng)功能，實現(xiàn)現(xiàn)場 講評駕駛員作。

        學員觀摩區(qū)技術方案：

        （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，將學員在司機室中的作畫面，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，在單機上進行練習，鞏固所學。

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