基于MSTS的列车运行视景仿真系统三维建模
基于MSTS的列车运行视景仿真系统三维建模王怀松;陈荣武;杨城【摘要】近年来,随着计算机技术的飞跃式发展,无论是硬件设备功能还是软件工具平台都已具备了强大的处理功能,列车运行仿真方法日趋多元化.提出了一种基于MSTS(Microsoft Train Simulator)平台的列车运行仿真方法,并通过建立成遂线的线路模型介绍了利用该方法建模的基本过程和内容,分析了建模过程中可能存在的问题并提出了相应解决办法.最后依据成遂线真实运营场景逼真模拟了列车运行客观环境.实践证明,该方法具有高效性、灵活性与可扩展性.【期刊名称】《系统仿真技术》【年(卷),期】2015(011)004【总页数】6页(P298-303)【关键词】列车运行仿真;线路模型;MSTS;场景【作者】王怀松;陈荣武;杨城【作者单位】西南交通大学信息科学与技术学院,成都611756;西南交通大学信息科学与技术学院,成都611756;西南交通大学信息科学与技术学院,成都611756【正文语种】中文【中图分类】TP391.9自上个世纪八十年代末九十年代初，我国开始将三维仿真技术应用于城市轨道交通领域，起初的目的主要是为培训列车司机提供一种模拟驾驶平台［1］。
近年来，随着我国铁路现代化建设快速推进以及计算机软硬件技术的飞速发展，列车运行仿真技术也在不断进步，其应用领域更加广泛。
作为现代化的培训平台，列车运行仿真系统可以使列车驾驶员或乘务员更好更快地熟悉和掌握机车的编组和运行工况。
作为模拟演示平台，我们可以在虚拟却高度真实的场景里模拟各种有可能在现实世界里发生的突发情况［2－3］，为相关人员处理突发事故积累经验。
作为研究测试平台，不论是新线的试运营还是旧线的改造，都可以通过该仿真系统观察预期效果，了解是否满足运营和安全需求。
本文所提出的建模工具MSTS（MicrosoftTrain Simulator）是美国微软公司推出的基于模拟火车驾驶的软件开发平台，MSTS是一个比较开放性的软件平台，用户可以根据它提供的工具来进行二次开发，按照自己的需求进行线路编辑以及创建各种模型，然后进行实时交互性的模拟驾驶，现被广泛用于各种火车模拟游戏的开发中。
这种基于微软MSTS开发平台的建模方法，相对于传统的CAD、3dsmax、Multigen Creator等建模方法而言，该方法凭借强大的图像处理能力、强大的模型数据库以及批量式布景功能，大大提高了建模的质量与效率。
MSTS开发平台不仅可以对地铁、高铁、有轨电车等任何轨道交通进行直观真实的模拟，而且还能够将已经完成的线路运用到其他的线路，具有较强的可扩展性［4］。
列车运行环境需要构建的三维模型主要包括：轨道、信号机、站台以及桥梁、隧道等。
同时，为使仿真系统更加具有真实感，还需增加诸如树木、山川、湖泊、公路等建筑景观以及设定天气、季节等环境特性。
本文中列车运行环境的建模原型是成渝线的成都至遂宁段，该线路是成渝线的一部分，全长146公里，线路环境比较丰富，包含了平原、山川、湖泊以及隧道和桥路，是比较理想的仿真研究对象。
列车运行环境的三维模型建立流程如图1所示。
3.1 地形区域创建铁路线路模型所在地形区域的创建是在MSTS的地形生成器中完成的。
以创建成遂线路模型为例，首先进入MSTS的地形生成器新建一条线路，然后在地球仪上找到需要创建线路的大致位置并连续放大该区域，此时可以看到地图上以红色线条标注的就是既有铁路（2001年前修建），如图2（a）所示。
如果是新的线路可能无法找到，就要用Google Earth或者其他的工具先确定要建立线路的大致经纬度，这些经纬度信息可以从谷歌地球中的地标工具获得，然后通过地标转换工具软件将地标文件编码为MSTS可以识别的MKR文件，那么在随后制作线路的过程中，就可以沿着这些标记往前铺轨，而不会偏离实际走向。
定位至成遂线所占据的地图区域上，通过用鼠标拖出矩形框来选择线路，并在矩形的内部添加所选择的全部区块，然后重复这个步骤，直到添加若干块区域以覆盖整条线路。
此时，在所选矩形中会出现很多黑色的方格，最小的方格代表大约1.5公里见方的地形方块。
然后对所要建设线路周围的小方格对线路进行标记，标记后相应小方格会变成蓝色，最终要确保线路经过的小方格全部被标记，如图2（b）所示。
在线路上选择一点作为线路编辑器的开始区块，这里的开始区块就是在打开线路编辑器后摄像机视角的初始位置。
最后下载该线路所涉及的经纬度DEM数据包，用地块软件DEMEX将该区域的数据包导入线路。
由于使用的DEM地形地貌数据包是通过卫星拍摄处理之后得到的数据包，可以从中看到起伏的地形地貌，所以整个地形地貌较为真实的还原了实际环境。
导入成功后，在MSTS线路编辑器查看所创建的地形，如图2（c）所示。
3.2 线路三维模型的建立轨道交通包含多个运行场景，本文根据成遂线的真实运行场景进行建模。
以实现对列车运行客观环境的模拟，让人能有一种身临其境的真实感，从而达到视景仿真的效果。
通过对成遂线的线路建模分析，总结出了列车运行视景仿真系统中主要的场景模型，如图3所示。
3.2.1 轨道的铺设MSTS线路编辑器提供了大量的模型库，包括常见的轨道模型、信号机模型以及隧道、桥梁等建筑模型。
创建好地形区域之后就像有了画布一样，我们就可以借助MSTS平台提供的线路编辑器这支“画笔”在这块“画布”上尽情发挥来设计自己的线路三维模型。
在铺设轨道时，为防止偏离线路实际走向，可以利用前面提到的包含线路经纬度信息的MKR文件，沿着Google Earth中建立的坐标进行铺轨。
在新建铁路线路时如果选择新建“电气化”铁路线路，则在铺轨时就可以自动生成接触网和电杆。
如果遇到双线线路在区间分离之后需要重新并轨，首先需要知道轨道的弯曲情况，比如弯曲轨道的朝向、半径、弧度等，然后根据这些数据信息将其逆向还原即可。
轨道的铺设如图4所示。
3.2.2 信号机模型的布置与显示原理信号机是铁路或者地铁线路的基础轨旁设备，用灯光的颜色指挥列车的运行，防护信号机所保护的区段。
信号机模型可以从线路编辑器模型数据库中选择，也可以从外部添加。
在“成遂线”三维模型中使用三显示信号机，采用速差制信号显示。
如图5所示，信号机A与信号机B之间的距离以及信号机C与信号机D之间的距离小于安全制动距离时，如果信号机D处于危险侧，那么信号机C和B必须显示黄灯以限制后续列车速度；同理，如果C处于危险侧，则信号机B和A同样也应该显示黄灯以保证行车安全。
如图6所示，以确定信号机A的显示状态为例，假设B为A后方第一架信号机，C为A后方第n架信号机。
在实际MSTS控制过程中，只需要先检查信号机B的显示状态，当信号机B显示红灯时，信号机A显示黄灯；当B为黄灯时，通过检查C的显示状态即可确定A 的显示状态，控制程序如下。
if（next_sig_lr（SIGFN_NORMAL）＝＝SIGASP_APPROACH_1）｛if（next_nsig_lr（SIGFN_NORMAL，2）＝＝SIGASP_STOP）｛state＝＝SIGASP_APPOROACH_1；｝else｛state＝SIGASP_CLEAR_1；｝｝其中，SIGASP_STOP表示信号机显示红灯，SIGASP_APPROACH_1表示信号机显示黄灯，SIGASP_CLEAR_1表示信号机显示绿灯。
3.3 隧道模型的构建隧道是建立于地层内的一种利用地下空间的建筑物，一般都包含隧道整体框架、轨道、线缆以及照明设备等部件［5－6］。
在铺设线路的时候，先在已有的隧道模型库中选择合适的隧道模型，将其添加到线路中，然后通过反复地平移或旋转调整隧道位置，直到隧道口处于合适的开口位置，最后再使用隧道洞口修饰模型对隧道洞口进行修饰，如覆盖掉隧道与山体间的白色空洞等。
3.4 制作和导入模型库中没有的模型在制作线路时可能会遇到的一个问题是，在线路编辑器的模型库里找不到想要的模型，这时候就需要借助平面设计软件和三维建模软件的支持，先设计出模型再将其导入到线路中。
模型的制作过程如图7所示。
创建好模型的ACE、s、sd文件后，接着就可以向线路里导入我们自己设计的模型。
以向成遂线导入“站台”模型为例，主要分为两步进行：（1）把s，sd文件放到成遂线的SHAPES文件夹里，把ACE文件放到TEXTURES里。
（2）用记事本打开线路文件夹中的REF文件，选择成遂线，在REF文件末尾添加以下代码：Static（FileName（HN_GaoZhanTai_30m.s）Class（＂站台＂）Align（None）Description（HN_GaoZhanTai_30m））其中，FileName为s文件名，Class表示分类，Description是对模型的描述。
然后打开线路编辑器，在其模型数据库中就可以找到我们自己所设计的站台模型了。
在其模型数据库中就可以找到我们自己所设计的站台模型了。
模型制作完成后一般需要将模型分为动态模型和静态模型两组［7］。
贴图格式为BMP或者TGA，转换后是ACE格式。
模型转换为s文件后无法逆向转换，但是贴图可以逆向转换。
模型制作时应该遵循的原则：尽量删除不需要的面，面数数量尽量少；贴图空间充分利用，尽量使用大规格贴图，这样可以使显示更加清楚，而且一个贴图可以为很多模型所共用。
不同场景效果包括：季节的变化、天气的变化及白夜、黑昼的变化。
这些场景的变化通过贴图的切换来实现。
其中，贴图的切换由sd文件中相应代码控制。
控制贴图显示效果的代码为：ESD_Alternative_Texture（n）其中，n默认有以下4个取值：0，1，252，256。
n＝0，表示模型只有一套贴图，在任何时间段里都只显示这一套贴图的效果。
n＝1，表示模型就有两套贴图，则多出来的一套贴图需要放在SNOW文件夹里，作为雪景贴图。
n＝252，表示模型的贴图套数更多，可以使四季均有对应的贴图，而且每个季节都可以细分为有雪和无雪两种场景。
n＝256，表示模型只有两套贴图，其中一套贴图需要放在NIGHT文件夹里，作为夜景贴图。
图8为雨雪场景对比图。
线路模型建立好后，就完成了成都至遂宁段列车运行平台的搭建。
接下来在MSTS 任务编辑器中编组好车辆，规划好列车运行路径就可以对所建立的线路三维模型进行仿真测试了。
测试的主要目的是验证线路模型中信号机、道岔、轨道之间的联锁关系是否正确，同时还要验证列车运行过程中的线路状况、环境特性以及线路中各种三维模型是否能正常显示或工作。
在本次成遂线的线路模型测试中均满足以上要求，达到仿真目的。
成遂线路模型测试如图9和图10所示。
本论文以建立成遂线三维模型为例，介绍了基于MSTS的列车运行视景仿真建模的基本方法和过程，并且在建立模型的过程中分析了可能存在的问题并提出相应解决办法。
列车运行三维动态视景仿真
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2 0 1 7 . 5 总 第 2 4 2 期 RCA
第26卷第5期
李碧波等：列车运行三维动态视景仿真
轨道交通信息技术
管理与调用。在整个过程中，应用了数据处理工具 Matlab、图像处理工具 Photoshop，由于建模比较 复杂，综合采用建模工具 MultiGen Creator、Pro/E、 3dmax、VRML，其驱动工具为 Vega3.7.1，编程工 具为 Visual C++6.0。 通过对列车视景层次结构与场景设计方案的分 析得出仿真系统的架构，将系统分为数据、模型、实 时驱动 3 个模块，如图 2 所示，虚线框部分为数据 模块，左下角为模型模块，右下角为列车实时驱动 模块。其中，数据模块包括地形地貌原始数据、车 辆尺寸以及相应图像数据的获取与处理，其关键是 路径数据的处理 ；模型模块主要是根据数据模块建 立高质量的三维视景模型供实时驱动来调用 ；列车 实时驱动模块是通过 Vega 应用程序，调用三维模型 数据、路径数据及纹理数据实现列车的实时ic visual simulation of train operation
( 1. Hunan Institute of Humanities, Science and Technology, Loudi 417000, China; 2. School of Transportation Engineering, Central South University, Changsha 410075, China ) Abstract: Three dimensional(3D) visual simulation of train operation can show the appearance and interior of the new train to the user in the design phase, provide the basis for the route planning, the train operation dispatching and so on. On the basis of analyzing the train operation visual simulation schemes, it was established 3D visual model of terrain, track, building and vehicle. To improve the dynamic simulation efficiency and rendering speed, the hybrid modeling method based on graphics and image was adopted, level of detail(LOD) and texture mapping technique were used to implement the 3D dynamic visual simulation of train operation, achieve the visual effect with high fidelity. Keywords: train; three dimensional(3D) modeling; model optimization; visual simulation
铁路信号系统三维可视化运维平台设计与实现
铁路信号系统三维可视化运维平台设计与实现肖锦绣（中国铁路设计集团有限公司电化电信工程设计研究院，天津300308）摘要：分析铁路信号系统运维现状及存在问题，提出建筑信息模型（BIM）技术在信号系统运维阶段的应用思路。
基于BIM技术，搭建信号系统三维可视化运维平台，阐述平台的设计原则、功能架构、数据流向和实现方式。
平台功能包括远期预留中心平台功能、中心平台功能和终端平台功能，具体包含数据融合展示、设备质量评价、设备趋势分析、知识案例库、设备查询、电缆信息、电路应急、临修报警、资产管理和运维扩展等功能模块。
重点论述中心平台数据流、终端平台数据流分析，以及终端平台主界面、电缆信息模块功能实现等。
该平台是BIM 技术在信号系统深度应用的典范，对BIM技术在信号系统全生命周期应用具有借鉴意义。
关键词：铁路信号；运维平台；BIM；三维；可视化中图分类号：U284；TP39 文献标识码：A 文章编号：1672-061X（2024）02-0049-07 DOI：10.19550/j.issn.1672-061x.2024.01.05.0020 引言目前铁路信号系统运维方式一般是在车站设置工区或车间等，运维人员长期在工区和车间驻守，对信号系统室内外设备进行周期性的巡检及维护，包括日常养护、集中检修等，运维工作量巨大，对现场运维人员数量、质量要求较高。
现场运维人员通过检查现场信号设备状态、查阅现场纸质资料等方式实现巡检及维护，运维手段较落后，运维效率不高。
尤其在设备发生故障等紧急情况下，仍然需要通过查阅纸质蓝图、设备说明书等方式排查故障，排查时间长，应对紧急情况的手段明显不足［1-5］。
为摆脱上述困境，提出一种新的维修维护理念，即运维集成化、数字化、智能化。
一旦信号设备发生故障，能够以最少时间调阅故障设备相关资料，协助分析、判断，充分利用计算机技术优势，实现快速定位故障、快速分析故障、快速决断处理方案［6-11］，因此研发铁路信号系统三维可视化运维平台。
铁路车辆运行视景仿真系统
铁路车辆运行视景仿真系统
周晓莉;苏虎;杨吉忠
【期刊名称】《技术与市场》
【年(卷),期】2005(000)011
【摘要】通过对铁路车辆运行状态的仿真,可以对现代高速、重载列车在线路和桥梁上运行时的动力学性能进行模拟仿真研究,从而用于评价新造(或改造)机车车辆行车安全性.文章探讨了以铁路车辆运行为仿真对象,运用Multigen Creator和Vega 开发视景仿真系统的思路,对场景模型建立和视景驱动技术进行了研究.
【总页数】2页(P52-53)
【作者】周晓莉;苏虎;杨吉忠
【作者单位】西南交通大学,智能控制与仿真工程研究中心;西南交通大学,智能控制与仿真工程研究中心;西南交通大学,列车与线路研究所,成都,610031
【正文语种】中文
【中图分类】TP3;U2
【相关文献】
1.铁路救援起重机模拟器视景仿真系统的研究 [J], 乔辉;张玉平;林静
2.轨道车辆运行的增强现实仿真系统研究 [J], 王伟明;何亚轩;任彬;张勇
3.轨道车辆运行的增强现实仿真系统研究 [J], 王伟明;何亚轩;任彬;张勇;;;;
4.船舶机舱多通道视景虚拟仿真系统 [J], 李婷云;黄建伟;郭家建
5.基于Genesis的飞行模拟视景仿真系统开发 [J], 元凯;于澜;姚嘉陵;于萍
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视景仿真技术在郑州地铁1号线列车自动监控系统中的应用
视景仿真技术在郑州地铁1号线列车自动监控系统中的应用王怀松;陈荣武;易立富;王坚强;杨城【摘要】通过列车运行视景仿真系统,可将视景仿真技术应用到城市轨道交通列车自动监控系统中.以郑州地铁1号线为例,介绍了列车运行视景仿真系统的建立过程.通过系统接口通信,ATS(列车自动监控)系统实现了对列车运行视景仿真系统的列车自动追踪功能、信号控制功能,以及信号设备状态监控功能.经过仿真测试验证,视景系统图像输出流畅,可真实描述地铁列车的运行场景;视景系统与ATS系统结合能模拟ATS系统对在线列车的主要监控功能,具有良好的实时控制性与稳定性.%Through adopting visual simulation system in train operation,the visual simulation technology can be applied to rail transport ATS system.Based on Zhengzhou metro Line 1,the use of novel technology of visual simulation is introduced.By connecting system interfaces,ATS has realized thefunctions of train running status monitoring,signalcontrol,signal device condition monitoring and so on.The simulation results show that the image output is fluent,which can describe the real train running scene,simulate the main control functions of running trains when combined with ATS system with good performance and stability.【期刊名称】《城市轨道交通研究》【年(卷),期】2017(020)012【总页数】4页(P130-133)【关键词】地铁;视景仿真技术;列车自动监控系统【作者】王怀松;陈荣武;易立富;王坚强;杨城【作者单位】西南交通大学信息科学与技术学院,610031,成都;西南交通大学信息科学与技术学院,610031,成都;中铁二院工程集团有限责任公司,611756,成都;中铁二院工程集团有限责任公司,611756,成都;西南交通大学信息科学与技术学院,610031,成都【正文语种】中文【中图分类】U284.48列车运行视景仿真技术将三维视景仿真技术与轨道交通控制系统结合，广泛应用于列车驾驶员培训系统和列车运营三维演示系统中。
高速列控系统三维视景子系统设计与实现
-142-面的固定。
固定后，打开金属框架两端的螺纹开合装置，将担架分为两部分，作为帐篷的底部，供人们居住。
图6 帐篷(4)撑起帐篷布体：布体底部的连接采用拉链拉合的方式，布体上端的限位与固连采用金属杆件搭接的方式。
金属杆件插入四个角框架上的圆孔中实现固定，变为帐篷(如图6所示)。
3.2 基本参数本设计对杆件及各个机构进行了设计校核，保证在承重方面达到设计要求，各状态下参数如表1所示。
4.结束语本产品将与救援、避难有关的背包、担架、帐篷三件设备结合了起来，独立的解决了救灾过程中的一系列问题，再加之四折叠可分离框架结构、侧连接机构、开合装置的创新设计，使得其在不同的状态下体现出不同的功能，实现了一包多用，具有可观的目标市场。
参考文献[1]梁海燕,朱璇.国内外背包旅游安全研究述评和启示[J].北京第二外国语学院学报,2012(01):25-31.[2]范立冬.基于Pro/E与ADAMS结合的车载担架床虚拟样机建模与动力学分析和优化设计[D].第三军医大学,2007.[3]王莹.基于民生设计中的救援担架设计研究[D].湖北工业大学,2009.[4]张民华.固定担架杆式担架的尺寸要求和试验(联邦德国工业标准)[J].军队卫生装备,1987(02):28-32.[5]吉田征政.灾害时的逃生背包[J].上海包装,2000 (01):8-9.基金项目：大学生创新创业训练计划项目（项目编号：201210702067）。
作者简介：李月月（1991—），男，陕西绥德人，大学本科，现就读于西安工业大学机电工程学院，研究方向：机械设计制造及其自动化。
高速列控系统三维视景子系统设计与实现大连工人大学计算机系 曹 坤海军航空兵学院飞行理论系 刘述田大连软件职业学院软件工程系 杜广霞【摘要】针对高速列车视景仿真的特点，采用了对视景模型精度、逼真度要求高的解决方案，用3DS MAX进行建模，开源3D引擎OGRE进行视景驱动，利用多线程、视点预测、LOD以及BSP技术高效的解决了大地景的加载与显示、小物体的快速渲染等关键问题。
基于MSTS的ATO系统功能模块仿真研究
文章编号：1005-8451（2017）10-0001-04第26卷第10期Vol.26 No.10研究与开发Research and Development 收稿日期 ：2017-04-17作者简介：郑杰良，在读硕士研究生；陈荣武，高级工程师。
基于MSTS 的ATO 系统功能模块仿真研究郑杰良，陈荣武，郭彦宏（西南交通大学 信息科学与技术学院，成都 611756） 摘 要：基于MSTS 微软火车模拟器开发的开源软件OR 的研究基础，结合ATC 系统结构框架，对列车运行三维视景系统仿真平台进行了研究，设计出基于MSTS 的ATO 系统功能模块仿真。
运用.Net 平台中的Socket 网络通信技术建立的ATO 系统功能模块仿真，实现了远程控制OR 列车客户端运行的功能，整合后的控制模式为ATO 系统的扩展性功能提供了通信接口和自动运行的控制基础，提高了列车运行三维仿真系统整体的真实性。
对后期完善整个系统仿真平台具有重要的意义，达到了预期的设计目标和效果。
关键词：MSTS ；OR ；ATO 系统中图分类号：U284.482∶TP39 文献标识码：A ATO system of functional module simulation based on MSTSZHENG Jieliang, CHEN Rongwu, GUO Yanhong( School of Information Science & Technology, Southwest Jiaotong University, Chengdu 611756, China )Abstract: Based on Microsoft Train Simulation (MSTS), the open-source game software Open Rails (OR) was developed. This article combined with the structure of the Automatic Train Control (ATC) system, designed the MSTS based Automatic Train Operation (ATO) system functional modules simulation, used socket network communicational technology in .Net platform to establish the function module simulation of ATO system, implemented the function of remote control OR train client. The integrated control mode provided the communication interface and the automatic operation control basis for the extensional function of the ATO system, improved the overall authenticity of the train simulation system. It had important significance to improve the whole system simulation platform, achieved the objectives and expected results.Keywords: Microsoft Train Simulation (MSTS); Open Rails (OR); Automatic Train Operation (ATO) system列车运行视景仿真技术是三维视景仿真技术与轨道交通控制系统的结合，被广泛应用到列车驾驶员培训系统和列车运营三维演示系统中。
铁路线路视景仿真中构造物三维模型库的研究
设计速度和设计质量 。 铁路线路是由诸多构造物组成（ 例如桥梁 、 隧道 、 涵洞及其他附属设旋等 ） 构造物 的建模 在整个景观 ， 模型的建立当中占有相 当重要 的作用 ， 因此研究构造 物的建模方法并建立模 型具有很重要 的意义。针对铁 路线路的不同构造物 ， 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 、 物模型相拼 地
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铁路线路视景仿真 中构造物三维模型库的研究 ： 莉 易思蓉 何
铁 路 线 路 视 景 仿 真 中构 造 物 三 维 模 型 库 的 研 究
何 莉 易思蓉
６０３ ） １０ １ （ 西南交通大学 土木 工程学 院 ，四川成都
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ Ｄ ｔ ｕ ｔ ｒ ｏ ｅ ｓ ｉ ｙ Ｓ ｅ ｅ Ｓ ｍｕ ａ ｉｎ ｓ ａ ｃ ｎ ３ Ｓ ｒ ｃｕ ｅ Ｍ ｄ ｌＢａ ｅ ｉ Ｒａｌ ｎ ｗａ ｃ ｎ ｉ ｌｔ ｏ
存储 目录（ ｔｉ ｔ Ａｔｂ ｅ ｒ ｕ ｓ目录） 个子 目录 的 目录 （ 图 １ ３ 如 所示） 。独特 的存 放方式使得造型与纹 理相互对 应 ，
１ １ 建模 思路 ．
面向对象图形辅助建模 的基础是系统 的可分性 ， 即认为系统是由子 系统组成 ， 而子系统又可分解成更
原始的子系统。由于这种性质的存在 ， 构造模型的方 式是通过连接组成系统模 型的成分模型 （ 子模 型） 来 建造总体模型。如果成分模型本身是由更原始的成分 模型构造而成 的话 ， 就形成 了模型的层次结构或递阶 结构。同理 ， 对于铁路线路三维仿真系统而言， 按系统
１ 面向对象 的图形辅助仿真 建模
仿真是一种基于模 型的活动 ， 建模是仿真过程 中 十分重要的一个环节。如何能够实现简单而又灵活 的 建模过程是仿真研究的重要课题 。
列车三维驾驶仿真系统的设计与实现
２０ 年 ９月 ０８
铁 道 通 信 信 号
ＲＡＩ ＬＷ ＡＹ ＧＮＡＬＬＩ ＳＩ ＮＧ ＆ ＣＯＭ ＭＵＮＩ ＣＡＴＩ ＯＮ
Ｓ ｐｔｍｂ ｒ ２０ ｅ ｅ ｅ ． ０８
Ｖｏ ． ４ Ｎｏ ９ １４ ．
第４ ４卷
பைடு நூலகம்
第 ９期
列 车三 维驾 驶仿 真 系 统 的设 计 与实 现
该具 有 三 维 仿 真 中逼 真 性 特 点 ， 即在 仿 真 的 过 程
为实 现对列 车 驾驶 台基 本功 能 的仿真 ，对 仿真
系统 的设 计提 出 以下 几点 需求 。 １ ．人机 交 互 界 面 （ ＭＭＩ 的仿 真 。在 人 机 交 ） 互 界 面 中 ，应 该 提 供 列 车 运 行 主 要 信 息 的显 示 功 能 ，包 括列 车运行 速度 、限制 速度 、 目标距 离 、运
ｔＧｅ ｅ ｔｒ ａ ｄ Ｖｅ ａ ａ ｅ ｉｎ ｐ ａｆ ｒ ｉ ｓｅ ｄ ｆ ｓ ｂ ｔｎ ｅ ｓｍｕ ａ ｉｎ， ｗｈｉｈ ｐ ａ ｅ ｎ ｉ ｐ ｒａ ｔ ｉ ｎ Ｃｒ ａ ｏ ｎ ｇ ｓ ｄ ｓｇ ｌｔｏ ｍ ｎ ｔ ａ ｏ ｕ ｓａ ｃ ｉ ｌ ｔｏ ｃ ｌｙ ｄ ａ ｍ ｏ ｔｎ ｒ ｌ ｎ ｔ ｅ ＣＢＴＣ ｓｍ ｕ ａｉｎ ａ ｄ ｔｓ ． ｏ ｅ ｉ ｈ ｉ ｌｔｏ ｎ ｅ ｔ Ｋ ｅ ｏ ｄｓ： Ｄｒｖｎ ｉ ｕ ａｉ ｎ；３Ｄ ｉ ｕ ａｉｎ； ＣＢＴＣ ｙｗ ｒ ｉｉ ｇ ｓｍ ｌｔｏ ｓｍ ｌｔｏ
中 ，仿真 驾驶 台应 该 运动 于虚 拟场 景 中 ，并 且符 合 操作 人员 能够 在列 车 驾驶 室 内观察 驾驶 台 以及 车外
场景 的要 求 。 按 照 系统 的设 计需 求 ，可 以将 系统分 为人 机界 面 （ Ｉ 、三维 模 型控 制 及 显 示 和 通信 模 块 ３部 ＭＭ ） 分 ，系统结 构 如 图 １所示 。
基于模式的视景仿真系统的构建与实现
基于模式的视景仿真系统的构建与实现随着计算机软、硬件技术的发展与成熟,仿真模拟技术在各大领域均得到了广泛的应用和发展,视景仿真便是其中的一种。
某军用电台虚拟仿真系统正是基于这一背景而提出的,包括视景仿真系统、电路仿真系统和故障库三部分。
其中,视景仿真系统是整个系统最重要的部分,它通过对电路仿真结果和故障库的功能调用来实现电台整机和板卡器件及其电路波形的展示。
本文以某新型军用电台为研究对象,围绕“无缝视景展示”和软件板卡级扩展的核心功能及要求,在借鉴软件设计模式的基础上,结合数据库技术、视景渲染引擎技术、MFC面向对象设计方法设计了虚拟电台视景仿真系统的总体结构并对其实现方法进行了描述。
首先,本文阐述了软件设计模式和软件体系结构的相关概念,并重点分析比较了两种常用的交互式系统体系结构模式--MVC模式和PAC模式。
通过对比研究,本文选择了MVC体系结构模式作为本视景仿真系统体系结构设计的依据。
其次,总结了交互式视景仿真软件和传统的交互式软件的异同点。
根据前者独有的特点,对传统的MVC模式进行改造,并裁剪掉OGRE图形渲染引擎在本仿真系统中不必要的功能,之后将其封装成为OGRE视景渲染中间件。
据此提出并设计了基于MVC设计模式和视景渲染中间件的视景仿真系统软件体系结构。
第三,根据该军用电台视景仿真系统的功能需求,完成了对本视景仿真系统的组件划分(模型组件、视图组件、控制器组件和视景渲染中间件),给出了各个组件的功能、职责及各组件之间的协作关系。
之后,结合设计模式的理念,设计并实现了各功能组件。
最后,给出了虚拟电台视景仿真系统的仿真流程,完成了视景仿真系统的设计实现,并展示了虚拟电台视景仿真系统的运行实例。
此后,依据软件开发流程对本电台视景仿真系统进行了系统功能测试。
测试结果表明该系统各项功能指标满足软件需求中所要求的功能项。
如今,在该体系结构下完成的虚拟电台视景仿真系统已应用于合作方的日常教学和训练中。
基于OpenGVS的城轨列车三维视景仿真系统的开发
列车的视景仿真是 整个列车模拟驾驶仿 真系统 的重要组 成部分 。在驾驶仿真系统 中， 不仅需要对列车本身的状态进行 模拟 ， 同时还需要对其周 围环境 （ 如站台 ， 房屋建筑 ， 花草树木 ） 在视景仿真 中加入特殊场 景 ， 比如失火 ， 或是乘客掉入轨道 等 ， 来加强驾驶 员对特殊情况 的处理能力。
介绍 了三维建模 工具 Ｍｕ ｉｅ ｒａ ｒ 三维模型驱动工具 Ｏ ｅＧ ｌｇ ｎＣ ｅｔ 和 ｔ ｏ ｐｎ ＶＳ的具体应用 ，并构建 了某城市轨道 交通列车模拟 驾驶的三维视景仿真 系统。
关 键 词 ：Ｏ ｅＧ ；虚 拟现 实 ；模 拟 驾驶 ；轨 道 交通 ｐ ｎ ＶＳ
０ 引言
后的 Ｏ ｅＧ Ｓ ｐｎ Ｖ 运行时 ， 出现变黑现象 ， 纹理 则需要在 Ｍ ｌ ｅ ｕ ｇｎ ｉ ｆ
ｉ ｔ ｆｈ 结 构 ， ｇ 在建立模 型时就对模型进行一定的结 构化 ， 之后对 它的树状结构重新组织 ， 可以把 其 中的某个节点删除掉 ， 或是
独立 出某个节点进行单 独建模 ， 这样 ， 我们就 可以轻 松地建立 系统的树状结构图 。
父一 子” “ ，兄～ 弟” 节点关系的树状结构 。图 １ 即是本 进行仿真 ， 这样才能 让驾驶员有身临其境的感觉。同时 ， 还可以 起具有 “
精美 的纹 理可以使得模型结构变得更简单 ， 同时又不 失逼
真 。所以采集纹理十分重要 。本系统主要纹理大都是通过实地 性 ， 用实例可 以大大 减少系统 需要加载 的图像 ， 少系统 内 使 减 数码摄像所得 ， 后期经过 Ｐ ｏｏ ｈｐ等专业图像软件 的处理 。 ｈ ｔＳ ｏ 值得注意 的是 ， ．ｔ 在 ｆ 文件 中所使 用的纹理 必须是 ｒｂｒｇ ｌ ｇ／ ａ ｂ
１三维 视景模 型的建 立