New Products

UC-win/Road铁道模拟器提案　　 以研究、开发、教育、培训、公众展示为目的铁路车辆模拟器 二次开发系统 模拟

面向铁道模拟器领域的推广

FORUM8应用在各类驾驶模拟器积累的技术，以UC-win/Road二次开发系统的形式面向铁道模拟器进行提案。这里，对正在开发中的铁道模拟器进行介绍。铁道模拟器的使用目的主要包括研究开发、驾驶员、列车长的教育培训、用于驾驶体验等的宣传展示为目的（图1）。这里介绍的图2、3的示意图便是用于乘务员教育培训的模拟器。系统由分别模拟驾驶室和车长室两台模拟器构成，可分别单独进行训练，也可连动起来进行配合训练。控制台是发出指令的地方，可进行各类环境的设置，包括指定异常事态（事故、故障等）。  ■图1 铁道模拟器按照使用目的分类 ■图2 教育、培训用模拟系统的原理图  ■图3 用于教育、培训的模拟系统示意图

驾驶室、列车控制室的精致再现

驾驶室、列车控制室内部，不但其外观、形状、尺寸，包括操作感觉（负荷反力）、仪表设备等指针的运转均参考实车忠实再现，提供高沉浸感环境。为此，驾驶模拟器的硬件常常采用实车设备。

CG映像和实际映像均可对应

铁道模拟器中通过CG可自由制作出各种状况（表1）。根据不同用途可分别采用驾驶自由度较高的CG和高品质的视频录像（图4）。图3的模拟器中，通过5台图像生成装置制作的映像通过5台投影机在驾驶室的窗户外围，组合设置成270度角的超广角投影系统。由于画面的大尺寸，让人的目光在视野尽头感受到行进方向的速度感，加上宽频化更加增强了临场感。5台图像生成装置完全实现同步，投影机在投射映像的同时进行渲染处理，边缘融合处理使得画面看不出接缝。控制用模拟器方面，在车体前方设置长屏幕映像，列车长在车辆位于平台时，可以从窗户探出上身眺望前方。画面中放映出模拟车体的延长车体，列车长控制各车厢车门的关闭，其操作也与画面内的车门关闭连动。通过CG可以自由模拟由于故障导致车门无法打开、乘降的客人、被车门夹住的客人等。月台上监控录像的映像也可通过CG模拟。 CG映像 实际映像  ■图4 CG映像和实际映像（录像） 状况类型 实际存在的线路、未来或虚拟路线。 路线分叉（驶入任意路线） 驶入终点站（进站停车）。 连接/分离 任意移动其他移动物体（其他列车、机动车、动物、人等） 信号表现、标识变更 天气（晴、云、雾、雨、雪、雷） 时间段（白天、清晨、夜晚） 夜间照明（前方照明灯的照射、上下切换、来自建筑物窗户的光亮） 冲突、脱轨、翻车 塌方、地震、洪水、火灾等 视点移动、视野变更（车种变更：驾驶台位置可变更、倒退行驶/前进行驶时的窗外风景、从列车长的视点监控风景、月台监控录像的映像、从车外任意位置看到的风景、俯瞰：从上空俯瞰） ■表1 通过CG可制作出各种不同场景

生成模拟音响

驾驶中为了增加临场感，模拟器的音响模拟模块（模拟声音）也是不可欠缺的。模拟器中下表显示了主要的生成声音。模拟发声用的音箱被安装在驾驶室及控制室的内部和周围，例如，通过事件触发点时配合车轮间的尺寸和列车的速度，其声音间隔可由前后音响交互奏鸣而实现，演绎出行驶的临场感（表2）。 音响 发声 主电动机音 根据速度音量和音色会发生变化。 刹车排气音 随空气压力的变化而发生。 压缩机音 电动空气压缩机动作时的声响。 电磁共振音 电磁空气合并动作时的鸣笛。 辅助电源音 SIV动作时的鸣笛。（平时的鸣笛） 警笛音 电子笛、空气笛 开闭门音 车门开闭时的声响。 轨道摩擦音 根据速度音量发生变化。根据道床种类、线形而变化。 轨道接缝音 根据速度音量和间隔发生变化。根据道床种类、轨道种类而变化。 扳道机通过音 根据速度音量发生变化。根据道床的种类而变化。 铁路桥通过音 根据铁路桥的种类（材质）而变化。 对向车通过音 由于相对速度而变化。根据对向车的种类而变化。 遮挡物音 通过电线杆、墙壁等时 岔道通过音 岔道警报音。可模拟多普勒效果。 ATC动作音 数码ATC器材的动作音 车内广播音 车内广播 车站噪音 车站停靠中（车门打开时）的声音。 启动合成音 车站发车前的鸣笛、音乐。 自动播放音 车内播放的节目录音等。 其他 雨声等 ■表2 模拟声音的类型

发生摇动

为了让模拟器的驾驶感更加接近真实，驾驶员的身体会跟实际行驶时一样摇晃。尤其将模拟视野的画面变大后伴随现实感的提高，模拟器如果没有相应的摇动感，专业的列车员、驾驶员反而会因为没有摇动感而产生异样的不适感，就像喝醉一样。为此，产生摇动的装置也至关重要。摇动模拟在计算机中对模拟列车的运动方程式进行实时计算，并将结果对产生摇动的运动平台进行控制。驾驶员和列车长配合进行训练时，与实际的列车一样，不同车厢间根据其长度分别考虑延迟传递摇动。

模拟演算

模拟时速100km以上行驶列车的摇动时，需要膨大的程序实时进行演算处理。目前，计算机可以实现全部演算处理并在映像的帧率（每秒60次）以内完成，为此可确保进行高度模拟。FORUM8还可以根据客户的特定需求进行二次开发和提案。

(Up&Coming '11 盛夏号刊载)

Up&Coming