基于Unity3D的三维虚拟展厅的设计与实现

文章是在介绍虚拟现实技术的基础上,阐述使用专业引擎Unity3D,设计与实现一款主题为绿色货运三维虚拟展厅,最终开发出基于网络、交互性强、可移动性、视觉效果丰富的虚拟展示应用系统。通过搭建一个这样的网页及移动端展示平台,补充和丰富了人们信息浏览方式,满足了信息化时代人们多元化的浏览体验需求。     

BIM技术在轨道车辆运维方面研究综述

基于国内外相关研究,梳理了近年来BIM技术在轨道车辆运维领域的研究现状,总结归纳了该领域的理论、技术及应用研究成果。研究结果表明:BIM技术在轨道车辆运维的应用研究框架包括理论、技术和应用3个层次;理论研究集中在车辆建模、数据库建立和运营、维护方面;技术研究集中在三维CAD、平台建设、数字化管理和车辆部件监测等领域;应用研究主要体现在列车的日常运营、维护和价值方面;由于相关研究起步较晚,已有成果还存在一些不足;在理论方面,轨道车辆的建模和数据库建立精细化程度不高,运维全生命周期整体性不足;在技术方面,模型共享、软件协同、信息管理及车辆监测等方面需进一步研究与完善;在应用方面,轨道车辆运维的可视化程度、成本管理及软件开发研究需要更加具体和专业化,细化到各个层面;未来的研究应加强BIM多专业之间的协同设计及数据的规范化,实现与新信息技术的融合,构建智能的综合性管理平台,实现BIM软件更深度的二次开发;将理论、技术与应用结合起来,构建完整的轨道车辆BIM运维体系,完善基于BIM的可视化管理系统,加强对轨道车辆运维中所有服务对象、数据、业务功能一体化管理,提高轨道车辆运维的效率,为轨道车辆运维提供研究基础和理论依据,确保轨道车辆的安全运行。      

多控制模型嵌入的智能汽车防撞虚拟仿真

针对智能汽车行驶安全距离监测与防撞试验高成本、高危险性以及试验结果难以观察的问题,研究了智能汽车安全距离监测与防撞的虚拟仿真;应用Visual Studio 2015、3Dmax、Unity3D等虚拟仿真技术在虚拟制动控制系统中进行了可嵌入多控制模型的自动驾驶汽车行车安全距离监测和防撞虚拟仿真试验,测试了不同制动模型的...     

浅谈Unity与BIM技术在桥梁仿真模拟中的应用

主要以某桥为工程背景,介绍基于C#语言对Revit、Civil3d等BIM应用软件进行二次开发,在自动化生成地形曲面以及桥梁模型的基础上将其导入Unity。通过在Unity中编写C#脚本可对桥梁的设计、施工、运营等过程进行仿真模拟,实现桥梁工程的仿真设计,且具有良好的可扩展性及灵活性,为BIM技术在桥梁工程中的应用提供借鉴。     

基于Unity3d的变电站虚拟仿真培训系统构建

针对目前电力培训难以满足受训人员在变电站现场实际操作与设备学习,且系统功能单一,受训人员体验度不高,培训效率低下等问题,构建了一套基于Unity3d的变电站虚拟仿真培训系统.通过3D建模、场景搭建、脚本逻辑设计、功能模块开发等实现了在虚拟变电站漫游巡视、设备学习、故障重现、模拟演练、答题考核等培训功能.测试结果表明,该系统具有良好的沉浸感和交互性,可降低培训成本,实际应用效果良好.     

地铁车辆逆变系统共模传导干扰全电路模型分析

为了预测地铁车辆逆变系统中开关器件高速动作产生的共模传导干扰,以额定功率190 kW逆变器构成的地铁车辆逆变系统作为研究对象,首先对其干扰源和干扰路径进行分析,通过Ansys Q3D软件及阻抗分析仪提取地铁车辆逆变系统共模传导干扰路径各组成部件的高频参数;其次搭建地铁车辆逆变系统共模传导干扰全电路模型,通过Ansys Simplorer软件对地铁车辆逆变系统共模传导干扰全电路模型进行仿真分析;最后将仿真预测结果与现场测试结果进行比对,在150 kHz～3 MHz频率范围内仿真预测结果与现场测试结果基本吻合,在3～30 MHz频率范围内由于并网试验、台架布线、测试传感器转移阻抗等因素的影响,仿真预测结果与现场测试结果出现大约8 dB的误差,由此证明所设计的全电路模型建模及分析的正确性。     

轨道车辆结构振动损伤识别技术综述

从智能运维的角度阐述了利用结构振动损伤识别技术进行轨道车辆结构健康监测的重要性和必要性;根据不同损伤识别的适用范围,将结构振动损伤识别技术分为基于模型的方法和基于响应信号的方法;结合结构健康监测中损伤识别的不同层次,分析了以结构损伤的存在性、类型、定位和程度表征的不同识别方法;概括了轨道车辆运维过程中损伤识别技术的典型特征,讨论了基于模型的损伤识别中固有频率、模态形状、曲率模态等与模态参数有关方法的优缺点;分析了基于响应信号方法的应用现状和发展趋势,并阐述了模型修正和优化技术在结构损伤识别中的应用;重点分析了车辆关键部件故障诊断与监测中损伤识别技术的实施,讨论了结构振动损伤识别技术在未来轨道车辆智能运维策略中的主要发展方向,展望了未来轨道车辆部件的状态检修策略和智能运维技术。研究结果表明:轨道车辆的智能运维应该充分考虑结构振动损伤识别技术与人工智能等新技术的结合;大数据驱动的结构振动损伤识别技术能够更好解决车辆状态实时监测的技术难点;考虑复杂环境因素对轨道车辆结构部件损伤识别技术的影响,需要不断完善基于耦合振动效应的结构振动损伤识别技术及方法。      

磁浮车辆运行平稳性的虚拟激励分析方法

为方便、快速地分析多点输入轨道车辆的平稳性,基于虚拟激励原理,提出了平稳性分析方法。当车辆系统受多点全相关随机激励时,应用此方法将多输入多输出系统的响应功率谱矩阵的计算化简为两个矢量相乘,利用所获得的功率谱和随机振动中的反演技术,分析轨道车辆的平稳性指标。以TR08磁浮车辆为原型,建立了磁浮车辆的垂向动力学模型,运用虚拟激励分析方法计算了磁浮车辆的响应功率谱。在频域中,磁浮车辆车体中心处的Sperling指标为1.653,车辆的平稳性等级为优,通过反演运算获得了响应的幅值谱和时间历程,分析过程简单,计算结果准确。     

超高速公路虚拟轨道模型的构建与验证研究

为提高超高速公路行驶安全性,用建立数学模型的方法研究了超高速公路虚拟轨道系统。该系统由信息采集子系统、信息处理子系统和信息反馈子系统组成。通过理论分析与信息采集子系统得到的数据,建立了直线路段和曲线路段上虚拟轨道偏离计算模型。利用计算模型得到了直线路段车辆偏离虚拟轨道安全范围时的预警信号值;曲线路段汽车驶离虚拟轨道安全范围所需时间及距离数据判断值。研究结果表明：当汽车行驶在超高速公路直线路段上时,理论距离与传感器检测距离的平方之差的绝对值小于1.85、2.78、3.70 m²时,就可保证车辆偏离中心线的距离分别小于0.50、0.75、1.00 m。当汽车行驶在曲线路段上时,汽车驶离虚拟轨道安全范围所需时间与行车速度、虚拟轨道安全范围以及曲线半径有关;偏离虚拟轨道的阈值分别取0.50、0.75、1.00 m,预警信号值为2、 3、 4 m时,可保证车辆不会驶离虚拟轨道安全阈值范围。因此,超高速公路虚拟轨道系统可将车辆限制在虚拟轨道安全范围内行驶,保证超高速公路行车的安全性。     

基于智能路钮的超高速公路虚拟轨道系统研究

为提高超高速公路行驶安全性，使用结构分析和数学模型的方法研究基于智能路钮的高速公路虚拟轨道系统. 该系统由路面子系统、车载子系统和服务中心子系统组成. 安装车载系统的车辆接近写入路钮时激活虚拟轨道系统，阅读器读取标签路钮的位置坐标和该处道路线形信息，同时数据处理模块读取线形参数并处理得到道路切线与车身角度，读取前轮偏角、车辆速度和相邻两个标签路钮之间的距离，利用计算模型得到车辆在相邻两个标签路钮之间行驶时方向盘的转动角速度，并将控制参数发送给转向电机. 研究结果表明，当超高速公路设计车速分别为140，160，180 km/h时，只要保证路钮间的距离分别小于1.33，1.50，1.69 m，就可保证车辆偏离中心线的距离小于0.5 m. 因此，基于智能路钮的虚拟轨道系统可将车辆限制在虚拟轨道内行驶，保证超高速公路的安全性.     

基于虚拟地理环境的铁路数字化选线设计系统

为了在逼真显示的三维地理环境中实现铁路三维实体选线设计,研制了一个基于虚拟地理环境的铁路数字化选线设计系统.该系统集成空间信息技术、数字摄影测量技术、地理遥感技术、虚拟现实技术以及计算机仿真技术,基于航测影像信息和卫星遥感信息,建立了一个逼真显示的铁路虚拟地理环境;采用BIM(building information modeling)技术,构建了铁路构造物基元模型库;通过调用库中的实体基元模型,实时构建方案线三维模型,并在三维环境下对其进行检查修改,比选不同结构类型,实现三维实体选线设计.系统在中老铁路勘测设计中进行了实例验证,结果表明:该系统能够让选线工程师在室内环境下模拟现场实景分析和踏勘,能快速构建方案线三维实体模型,具有方案线比选直观等特点,能满足环境选线、重大工程优先选址选线、海外铁路选线的需求.      

4WD概念车驱动桥的设计与分析

基于三维数字化CAD/CAE应用平台,运用NX 6.0、Pro/E 5.0和Ansys 11.0软件,通过对主减速器、Torsen差速器等总成的参数化建模和虚拟装配、运动仿真,探讨了4WD概念车驱动桥的设计方法。     

我国高速列车数字化研发的进展及挑战

高速列车数字化研发是高速列车设计的重要方法,是突破其关键理论及技术的重要手段,也是适应个性化、多样化需求的快速定制手段,以数字化为基础的网络化、信息化和智能化是高速列车未来的发展方向.从高速列车引进到全面自主创新,其研发手段经历了从单个学科的仿真向耦合大系统仿真方向发展,由仅仅关注设计到全生命周期的建模与仿真等逐渐形成了目前的基于数字化平台的集成与优化设计等过程.高速列车研发主要实现了基于计算机仿真、虚拟样机、设计自动化和面向需求的设计等技术的综合运用,但同时也存在着研发成本的不确定性、与网络化等结合程度不高和以人为中心的考虑不足等问题.未来高速列车的研发将在数字化研发平台的基础上综合虚拟试验、全寿命周期的数据挖掘、成本控制、人机工效、知识的管理与重用等技术,并与移动终端等网络化技术结合来实现开放式的研发设计.      

面向智慧高速的合流区协作车辆冲突解脱协调方法

根据网联自动驾驶车辆接近合流区的全过程特征, 设定智慧高速合流车辆行驶的协调控制流程; 针对高速公路合流区冲突风险问题, 考虑车辆时间需求强度、车辆类型和行驶意图等因素, 提出了基于合作博弈理论的高速公路合流区网联自动驾驶车辆冲突解脱协调方法; 利用MATLAB软件对不同条件下的车辆通过合流区进行了仿真验证。仿真结果表明: 智慧高速合流区车辆行驶协调规则能够实现网联自动驾驶车辆的通过请求协调, 在合作博弈作用下能够进一步实现冲突系统虚拟支付成本最低的车辆调整决策; 合流区车辆系统虚拟风险程度随着速度的降低而降低; 当严格执行协调决策时, 网联自动驾驶车辆在合流区通过过程中具有更高的稳定性; 当潜在冲突点长度在一定范围内, 两网联自动驾驶车辆行驶速度相同时的合作博弈效果优于车辆行驶速度不同时的合作博弈效果; 利用该协调方法将冲突解脱过程的虚拟支付成本降低了9%~14%, 大大提高了网联自动驾驶车辆合流区通过过程的安全性。      

FVP技术在城市公交车辆动态性能研究中的应用

城市公交客车是一个复杂的多自由度振动系统,利用现代仿真FVP（Funcnonal Virtual Protowping功能化虚拟模型）技术,可以进行车辆的整体性能、寿命预测以及乘员安全性分析。利用计算机搭建公交客车的全尺寸整车模型,建立起功能化虚拟样车——城市公交客车系统三维CAD模型,将公交客车作为一个完整的系统进行动态分析研究？虚拟模型技术的发展,将使公交客车设计可摆脱对物理样机的依赖,体现一种全新的车辆研发模式,它在公交车辆设计领域的迅速发展,必将给企业带来重大的影响。     

重大疫情下的列车动态编组与调度

为了降低疫情大爆发背景下旅客在乘坐城市轨道交通出行的过程中感染疾病的风险, 以列车编组与调度为研究对象, 提出重大疫情下基于虚拟编组的列车动态编组与调度方法; 为了提高城市轨道交通列车编组与调度的灵活性, 应用虚拟编组技术对城市轨道交通列车进行编组; 建立了基于客流的列车动态编组非线性规划模型, 对城市轨道交通列车的调度进行优化, 以提高城市轨道交通的运输效率, 降低车站人员密度, 进而降低疾病的感染风险; 应用改进的Wells-Riley模型进行感染分析; 应用基于社会力的行人运动模型对改进的Wells-Riley模型中的相关参数进行计算, 用于分析虚拟编组动态调度下旅客地铁出行全过程的感染风险; 使用MATLAB对虚拟编组制式下的传染概率进行仿真并与传统制式下的传染概率进行对比。研究结果表明; 虚拟编组技术可以显著提高城市轨道交通列车运输效率, 可将列车间追踪时间间隔缩短至34.6 s, 基于虚拟编组的列车动态编组与调度方法可以有效降低旅客的感染风险, 在相同条件下应用所提方法旅客的感染风险仅为传统方式的85.1%, 在车厢和通道中的感染风险分别为传统方式的50.0%和8.7%。如果将提出的方法配合错峰出行和客流控制及进站防疫检测等措施, 可以进一步降低旅客的感染风险。      

我国城市轨道列车工业设计研究综述

从工业设计视角对城市轨道列车进行研究，有助于提高列车的安全性、舒适宜人性、美学和文化特性，使其成为提升城市形象的一张靓丽名片. 首先，结合相关标准，阐述了我国6类城市轨道列车的主要外形特征；然后，概括提出了城市轨道列车端车和中车车体造型设计、车体涂装设计时应重点考虑的共性约束因素和关键参数取值范围，总结给出了城市轨道列车外观设计的相关要点；接着，围绕司机室驾驶界面和客室旅客界面，对我国城市轨道列车车内环境设计研究进行了综述，明确了这两大界面设计各自研究的现状及侧重点；最后，对我国城市轨道列车工业设计领域的研究进行了总结和展望，指出应进一步加强列车-线路-人文多要素耦合理论与设计方法、列车车内空间及界面系统优化设计与综合评价技术和列车车内视觉环境评价与优化设计的研究.      

基于BIM交互与数据驱动的多专业正向协同设计技术

为了实现多专业之间基于数据驱动的协同设计，提高设计效率，在分析城市轨道交通正向协同设计模式的基础上，提出了基于数据驱动的多专业正向协同设计技术. 首先建立符合城市轨道交通领域特点的七维建筑信息模型，采用工业基础类表达三维设计模型并解析形成模型结构树；然后通过模型交互和数据提取，完成交互构件参数设计；最后基于数据驱动和协同消息，调整协同构件的设计参数，完成协同设计过程. 通过实际案例分析表明:提出的数据驱动的多专业正向协同设计技术能够有效促进城市轨道交通各专业间数据交互和协同，实现多专业间的正向协同设计，形成优化设计方案、提高协同效率.      

混合交通流交叉口共享空间交互行为建模及仿真

为准确刻画交叉口共享空间内交通个体的运动和交互过程，并为智能汽车虚拟测试提供可靠背景交通流仿真环境，本文提出一种混合交通流交叉口共享空间交互行为模型。基于人类认知过程，模型被设计为“感知-决策-执行”的3层通用框架结构，模拟混合交通流中不同类型交 通个体从感知、决策直至执行的交互全过程。感知层提出一种二维平面交互对象选择方法，通过个体感知范围和轨迹冲突有序筛选交互对象，表征冲突交互的动态性特征；决策层基于当前时刻的交互对象和实时交通环境状况，使用交互行为决策方法为不同类型的交通个体分别选择适合的行为进行交互；执行层通过计算生成执行当前行为决策所需要的轨迹、加速度等关键参数，共 同控制仿真个体按照行为决策结果在二维平面上运动和交互。基于智能汽车Opendrive高精度 路网，构建虚拟测试仿真平台，并将所提出的模型注入平台进行测试。仿真结果表明，模型能较 好地复现交叉口共享空间中交通个体间的交互。研究结果有助于为智能汽车虚拟测试提供可靠背景交通流环境，并进一步提高虚拟测试工具的测试可信度、测试效率及泛化能力。