CN107507488A - 一种轨道交通虚拟电子沙盘仿真训练***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于轨道交通结构虚拟电子沙盘仿真方法所形成的轨道交通虚拟电子沙盘仿真训练***，其通过将轨道交通列车运行中各种影响因素进行仿真模拟，可以实现在电子沙盘中对列车的调配和驾驶实现高仿真模拟。本发明还公开了基于该***进行仿真训练的方法，通过模拟各种列车可能遇到的突发情况，训练人员对列车进行各种模拟操作，并模拟对应的列车运行结果，从而实现在虚拟环境中锻炼训练人员的调配能力和驾驶能力的训练。本发明技术方案的轨道交通虚拟电子沙盘仿真训练***及方法，不仅能为调度员提供一个真实的运营环境，还能验证线路的通过能力，在保证安全的情况下，大大提高了调度员和驾驶员的业务能力。

Description

一种轨道交通虚拟电子沙盘仿真训练***及方法

技术领域

本发明属于轨道交通列车仿真培训领域，具体涉及一种轨道交通虚拟电子沙盘仿真训练***及方法。

背景技术

轨道列车的调度***一般用于对轨道列车的运行进行实时监控，根据天气、客流、设备运行状况等因素设置轨道列车运行线路和运行密度，从而实现运输效率最大化。调度人员在调度过程中具有十分重要的作用，其调度决定会影响整条线路乃至整个地区的列车运行。其需要对整个***的调度结构十分熟悉，从而作出准确的判断，这就需要对调度人员进行大量的训练。以实践操作对调度人员进行训练的话，风险较大，因此需要一种高度仿真的调度训练***替代。

目前调度仿***要采用实物沙盘对调度人员进行培训，但实物沙盘制作周期长、成本高、占用空间大、不易维护、扩展性差、培训效率低、制作材料不环保，且不能模拟全线真实线路、地形、天气、突发事件等情况，因此逐渐被仿真程度更高，维护成本更低，训练效果更好的电子沙盘所取代。电子沙盘***是基于铁路现场实际调度***，采用仿真技术构建，其可以为调度人员提供高度仿真的鸟瞰全局第三人称视角漫游，使得调度人员可以利用其进行切换全线运行列车虚拟视角或者是选择某一站台的操作，还可以更为直观全面的展示虚拟列车群与行车调度、环控调度、电力调度在铁路现场实际的实时运行状态与操作流程。调度人员在电子沙盘***上进行各类操作，熟悉轨道交通调度相关情况，对实际的车辆调度信息进行仿真训练，从而提高员工的业务水平与工作技能，为实际的调度过程中保证列车安全可靠稳定运行奠定了基础。

电子沙盘与实物沙盘相比，在调度仿真培训功能与表现形式上有了很大的发展。一方面，现有的电子沙盘***虽然能模拟列车群在线路中运行情况，但其表现形式单一，只能对列车实际运行状态的某一方面进行模拟，如所有列车全局性的调度运行状态模拟或是针对特定列车的驾驶状态模拟；另一方面，模型数据精度不高，程序执行效率慢，从而导致其对列车实际运行状态的模拟并不完善，同时也不能及时执行调度指令，并将指令执行结果反馈到调度控制***来。除此之外，现有技术中的电子沙盘***，对于模拟列车实际运营***来说仍存许多不足，其对于线路上虚拟列车群与天气、地形、突发事件、列车故障等特殊行车环境的模拟不够全面，无法模拟进行相关方面突发情况下的调度训练，这对于实际的列车调度来说是具有很大的安全隐患的。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种轨道交通虚拟电子沙盘仿真***及方法。本发明技术方案的方法，针对现有技术中的垫子沙盘仿真方法对特殊行车环境的模拟不够全面的情况，采用三维场景模型搭建仿真环境，可以实现虚拟列车群在不同视角、不同位置呈现列车实时运行状态场景模拟，从而提高训练效果。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种轨道交通虚拟电子沙盘仿真方法，其特征在于，包括下列步骤，

S1根据轨道交通现场实际线路场景与景观实体外观信息，制作线路数据；

S2根据线路和景观的场景模型，结合线路数据，搭建轨道交通场景模型；

S3将轨道交通场景模型导入三维模型视觉化引擎，输出轨道交通三维场景模型；

S4将轨道交通三维场景模型与电子沙盘仿真控制***结合，同时结合列车运行模拟信息，通过电子沙盘仿真控制***进行场景模型动态加载，获得轨道上列车运行状态的实时跟随联动变化，据此可对三维模型中的场景内容进行调整和控制，从而实现轨道交通虚拟电子沙盘仿真。

本发明技术方案中，对列车运行的实际轨道的场景以及线路周边的景观实体等模型对象信息进行了拍摄，获取了大量的列车实际运行环境参数，其中不仅包括列车运行线路本身的角度、长度、坡度等线路数据，也包括线路的周边环境，如植被覆盖情况、建筑物、地形等，这些参数都会对列车的运行产生影响。根据线路数据和周边景观实况，可以制作线路数据。进一步地，可以根据线路和景观的场景，结合线路数据，将线路和景观的场景模型组合起来，搭建轨道交通场景模型。轨道交通场景模型是轨道交通三维场景模型的数字形式，需要利用视觉化软件使其可视化；具体来说，就是将轨道交通场景模型导入三维模型视觉化引擎，从而将其以视觉可见的方式呈现出来，形成可视的轨道交通三维场景模型。本发明技术方案中优选采用Unity3D引擎，对轨道交通场景模型进行转化，获得可视的轨道交通三维场景模型。上述过程完成后，即可获得轨道交通三维场景模型，但是此时的轨道交通三维场景模型是静态模型，其不能根据需求对场景进行调整，模型就只是静态的模型，没有如行为、动作等动态因素，场景主体本身不会移动，轨道列车模型不会移动，视点也不会移动等。因此，为了实现上述因素的可变模拟，本发明技术方案中，进一步地将上述轨道交通三维场景模型与电子沙盘仿真控制程序相结合，使得操作人员可以通过控制程序对三维模型中的内容进行调整，以便最终形成具有较高仿真程度的轨道交通虚拟电子沙盘。电子沙盘仿真控制***，即电子沙盘仿真控制代码或者是脚本代码，它是一种控制程序，通过该控制程序，可以操作轨道交通三维场景模型中的主体发生动态变化，如模拟地形地貌在一些情况下的变化，控制轨道列车移动等。

作为本发明技术方案的一个优选，步骤S2中包括三维景观搭建、分段加载模型以及渲染运算，其中，

三维景观搭建包括，按照空间坐标分布，将实际线路场景与景观实体外观模型分成不同的曲面曲体，抓取模型主体，在相应的模型面上张贴对应的图片元，构建出对应的三维景观，以减少模型网格数和图片素材量；

分段加载模型包括，根据轨道交通线路数据，分段加载线路所显示区域局部场景模型，卸载所显示区域局部场景模型以外的场景模型，以提高仿真冗余；

渲染运算包括，根据场景模型网格节点在显示环境中所处的位置和重要度，确定场景模型的渲染资源分配，降低非重要场景模型的面数和细节度，提高渲染运算效率。

相较于传统电子沙盘仿真***，本发明技术方案的仿真***可以实现对多种元素进行模拟，多种元素仿真模拟会加重模拟器的负担，导致仿真***不稳定。三维场景模型的网格和顶点数会直接影响计算机内存占用率，模型的网格和顶点数越多计算机的内存占用率就会越高，从而导致虚拟电子沙盘***不稳定甚至崩溃。为了解决这个问题，提升虚拟电子沙盘***运行的鲁棒性和可靠性，避免实物沙盘硬件损伤和现有虚拟电子沙盘***功能单一不全面的不足，本发明技术方案中，对三维场景的搭建过程进行了进一步的优化。具体来说，在场景模型构建过程中，本发明技术方案中，优选按空间坐标分布将整体景观分成不同曲面与曲体抓取其模型主体，在重构景物时只需在相应模型面张贴较少的图片元即可构建三维景观，从而有效减少了模型的网格数与图片素材量；2)进一步地，优选根据线路段分段加载场景模型，同时卸载不需要显示的模型；3)优选使用LOD(多层次细级)技术根据物体模型的节点在显示环境中所处的位置和重要度，决定物体渲染的资源分配，降低非重要物体的面数和细节度，从而获得高效率的渲染运算。

作为本发明技术方案的一个优选，步骤S4中的联动变化包括调度视角下列车运行状态的变化和驾驶视角下列车运行状态的变化。

本发明技术方案的方法，可以实现轨道交通调度视角下列车运行状态的变化和驾驶视角下列车运行状态的变化。其中，调度视角下列车运行状态的变化侧重于实现整体线路上列车之间联动变化的全景运行状态，侧重于整个轨道交通***的运行；驾驶视角下列车运行状态的变化侧重于线路上部分列车在其他因素影响下的驾驶运行状态，更注重对列车驾驶环境进行模拟。

作为本发明技术方案的一个优选，线路数据包含线路三维坐标信息，所述线路三维坐标信息可以用于实现控制列车模型在三维场景中移动。

为了标识仿真对象的位置，虚拟电子沙盘***中搭建有三维立体坐标系，列车模型的运动位置是依靠三维坐标信息进行控制的。列车的三维坐标信息连续变化轨迹就代表着列车运行轨迹，而列车是需要在特定线路上运行的。因此，线路数据中应当包含有线路三维坐标信息，通过这些线路的三维数据信息，可以控制列车模型在三维场景中运动。

按照本发明技术方案的一个方面，提供了一种轨道交通虚拟电子沙盘仿真***，其特征在于，包括

场景信息模块，用于根据轨道交通现场实际线路场景与景观实体外观信息，制作线路数据；

场景模型模块，用于根据线路和景观的场景模型，结合线路数据，搭建轨道交通场景模型；

视觉化处理模块，用于将轨道交通场景模型导入三维模型视觉化引擎，输出轨道交通三维场景模型；

控制***模块，用于将轨道交通三维场景模型与电子沙盘仿真控制***结合，通过电子沙盘仿真控制***进行场景模型动态加载，结合列车运行模拟信息，可以实现轨道上列车运行状态的实时跟随联动变化，进而实现对三维模型中的场景内容进行调整和控制。

作为本发明技术方案的一个优选，场景模型模块包括模型构建模块、线路加载模块和渲染资源分配模块，其中

模型构建模块，用于按照空间坐标分布，将实际线路场景与景观实体外观模型分成不同的曲面曲体，抓取模型主体，在相应的模型面上张贴对应的图片元，构建出对应的三维景观，以减少模型网格数和图片素材量；

线路加载模块，用于根据轨道交通线路数据，分段加载线路所显示区域局部场景模型，卸载所显示区域局部场景模型以外的场景模型，以提高仿真冗余；

渲染资源分配模块，用于根据场景模型网格节点在显示环境中所处的位置和重要度，确定场景模型的渲染资源分配，降低非重要场景模型的面数和细节度，提高渲染运算效率。

作为本发明技术方案的一个优选，控制***模块中的联动变化包括调度视角下列车运行状态的变化和驾驶视角下列车运行状态的变化。

作为本发明技术方案的一个优选，线路数据包含线路三维坐标信息，所述线路三维坐标信息可以用于实现控制列车模型在三维场景中移动。

按照本发明技术方案的一个方面，提供了一种轨道交通虚拟电子沙盘仿真训练***，包括信息模拟模块、权利要求5-8中任一项所述的轨道交通虚拟电子沙盘仿真***模块、以及显示模块，其中

所述信息模拟模块用于接收模拟指令，生成模拟信息，对模拟信息进行协同处理，其中所述模拟信息包括列车信息、线路信息和环境信息；

所述轨道交通虚拟电子沙盘仿真***模块用于接收信息模拟模块的模拟信息，根据所述模拟信息进行场景模型动态加载，获得轨道上列车运行状态的实时跟随联动变化，进而实现对三维模型中的场景内容进行调整和控制；

所述显示模块用于进行轨道交通虚拟电子沙盘仿真***模块场景模型动态加载显示，实现轨道上列车运行状态的实时跟随联动变化显示，进而实现对三维模型中的场景内容进行调整和控制效果显示；

其特征在于，所述信息模拟模块包括主控***模块、OCC服务器模块和协同服务器模块，其中，主控***模块用于进行列车信息模拟，将列车模拟信息发送到轨道交通虚拟电子沙盘仿真***模块；OCC服务器模块用于进行线路信息模拟，将线路模拟信息发送到轨道交通虚拟电子沙盘仿真***模块；协同服务器模块用于进行环境信息模拟，将环境模拟信息发送到轨道交通虚拟电子沙盘仿真***模块；

所述显示模块包括电子沙盘视景模块和前向视景模块，其中，电子沙盘视景模块用于模拟展示所述联动变化中的调度视角下列车运行状态的变化；前向视景模块用于模拟展示所述联动变化中的的驾驶视角下列车运行状态的变化。

在本发明技术方案的电子沙盘仿真***的基础上，进一步搭建了轨道交通虚拟电子沙盘仿真训练***，该仿真训练***还包括主控***、OCC服务器***、协同服务器***、前向视景与电子沙盘视景。主控***、OCC服务器***、协同服务器***为信息模拟单元，用于接收模拟指令，生成模拟信息，对模拟信息进行协同处理，其中所述模拟信息包括列车信息、线路信息和环境信息；轨道交通虚拟电子沙盘仿真***模块用于接收信息模拟模块的模拟信息，根据模拟信息进行场景模型动态加载，获得轨道上列车运行状态的实时跟随联动变化，进而实现对三维模型中的场景内容进行调整和控制；前向视景与电子沙盘视景则构成显示单元，用于进行轨道交通虚拟电子沙盘仿真***模块场景模型动态加载显示，实现轨道上列车运行状态的实时跟随联动变化显示，进而实现对三维模型中的场景内容进行调整和控制效果显示。

进一步地，主控***主要模拟列车相关软件和硬件***，监控列车运行状态，管理列车运行的相关数据；OCC服务器模块主要承担仿真***的固有特征模拟，如列车运行线路特征、景观、建筑物特征等，以及一些轨道控制命令和运行数据等；相应的，协同服务器模块则主要负责处理变化因素，如虚拟列车位置、信号灯状态、道岔状态、突发事件、天气变化、列车故障等。最终，上述因素都会通过轨道交通虚拟电子沙盘仿真***显示在电子沙盘视景或者是前向视景中，操作人员可以直观地看到列车在各种环境状态下的运行状态，无论是鸟瞰整个运行线路或者是针对某一辆列车的前向视野进行观察都是可以实现的。

详细来说，使用该训练***时，联合教员***模块向主控***模块、OCC服务器模块和协同服务器模块发送课程初始化信息，主控***模块和协同服务器模块不仅自身需要进行初始化，还需要进一步地将课程初始化信息传递到前向视景模块和电子沙盘视景模块。上述模块初始化完成后，初始化完成的反馈信息按初始化信息的传递过程原路返回到联合教员***，联合教员***选择是否发出下一步训练的指令。训练时，OCC服务器模块与主控***模块和协同服务器模块之间进行实时数据交换，即OCC服务器模块将实时数据信息发送到主控***模块和协同服务器模块，主控***模块和协同服务器模块则将自己所在模块的数据信息实时反馈到OCC服务器模块。前向视景模块接收来自主控***模块和协同处理模块的数据，显示一定仿真模拟结果，同时将仿真模拟的内容信息反馈给主控***模块和协同处理模块；电子沙盘视景模块接收来自协同处理模块的数据信息，根据操作指令实时显示仿真模拟训练***的三维视景，并将仿真模拟训练***的信息反馈给协同处理***。

按照本发明技术方案的另一个方面，提供了一种基于权利要求9所述轨道交通虚拟电子沙盘仿真训练***的轨道交通虚拟电子沙盘仿真训练方法，其特征在于，包括下列步骤，

S1对虚拟电子沙盘仿真训练***进行初始化；

S2信息模拟模块接收模拟指令，生成模拟信息，并对模拟信息进行协同处理；

S3轨道交通虚拟电子沙盘仿真***模块接收模拟信息，根据模拟信息进行场景模型动态加载；

S4选择显示模块中的电子沙盘视景模块和/或前向视景模块，进行轨道交通虚拟电子沙盘仿真***模块场景模型动态加载显示；

S5根据步骤S4显示内容向信息模拟模块发送模拟指令，改变轨道上列车运行状态，对三维模型中的场景内容进行调整和控制，以完成轨道交通虚拟电子沙盘仿真训练。

本发明技术方案的电子沙盘仿真训练方法，是建立在轨道交通虚拟电子沙盘仿真训练***上的，操作人员在该***的基础上进行训练。在进行训练之前，需要先将***进行初始化，初始化是为了消除上次模拟训练的训练结果，减少其他因素对于本次仿真训练的干扰。***初始化后，OCC服务器向主控***和/或协同服务器发送列车信息，经过处理，上述信息显示到电子沙盘视景***或者是前向视景***中显示出来。其中电子沙盘视景因其具有鸟瞰全部虚拟列车群的功能，主要是用于车辆调度训练；前向视景则更倾向于模拟列车在实际运行中驾驶室的环境，主要用于驾驶训练。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

1)本发明技术方案的方法，采用耦合与合并方法构建相似度较高、邻边区域变化较小的模型，极大降低模型数量、简化模型结构、减少模型面数、顶点数与贴图数量，有效降低电子沙盘***加载三维场景模型内存使用率，进而提高电子沙盘***的稳定性。

2)本发明技术方案的方法，根据铁路现场实际培训需求增加天气突发事件、动物侵入轨道、接触网挂有异物、信号机故障、列车运行非正常与故障等，在运行过程中教员可实时干预学员训练，并根据不同训练需求设置不同突发事件，电子沙盘视景中会呈现相应的不同场景信息；

3)本发明技术方案的方法，通过OCC服务器实时更新虚拟列车群状态，主控***实时计算接管的虚拟车数据，更加精准直观的呈现列车群的运行状态，该虚拟电子沙盘训练***不仅能为调度员提供一个真实的运营环境，还能验证线路的通过能力；不仅可以模拟正常行车过程或者是单一环境因素，还能模拟各种天气、地形、突发事件、列车故障等非正常行车环境；不仅可以实时跟踪单列车运行，还能查看整条线路所有列车运行情况，从而实现针对轨道交通运行状态的多元模拟。

附图说明

图1是本发明技术方案实施例的***组成结构与逻辑控制图；

图2是本发明技术方案实施例的数据交互时序控制图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，但不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。

针对现有技术些许不足，本发明技术方案的实施例在提高三维仿真效果的基础上，开发出了一种高仿真的电子沙盘训练方法，其可以有效模拟列车运行中的各种因素，训练相关人员在面对各种情况时的应急处理能力。

为了进一步提高电子沙盘的仿真能力，本发明技术方案的实施例中采取了以下步骤，

第一步：根据铁路现场实际线路所拍摄场景与景观实体外观模型，完成线路数据制作(线路数据主要是包含线路的三维坐标信息，用于控制列车模型在三维场景中移动)。

第二步：根据实际线路拍摄视频和照片，结合线路数据，完成三维场景模型制作，并对三维场景模型进行网格化。

第三部：把完成的三维模型导入到Unity3D引擎中，结合电子沙盘仿真***控制程序，生成电子沙盘仿真***。

为了提高三维仿真效果，提升虚拟电子沙盘***运行的鲁棒性与可靠性，避免实物沙盘硬件损伤和现有虚拟电子沙盘***功能单一不全面的不足。本发明技术方案的实施例采用三维场景模型进行仿真模拟，具体实现方式为：1)根据铁路现场实际所拍摄视频、照片等场景，2)根据轨旁设备与景观物体的正常与异常状态对拍摄线路与能入侵轨道的动物与干扰列车运行的飞鸟、天气(风、雨、雪、沙尘暴等)状态进行三维场景建模，3)将所建三维模型导入Unity3D引擎。再根据电子沙盘仿真训练***控制逻辑与列车运行信息实时加载已构建场景模型，实现列车三维场景仿真运行。在虚拟电子沙盘训练***中，能模拟天气突发事件、动物侵入轨道、接触网挂有异物、信号机故障、列车运行非正常与故障等的模拟，在运行过程中，可通过教员***实时干预学员训练根据不同训练需求设置不同突发事件，电子沙盘视景中会呈现相应的不同场景信息，能较好的实现与模拟天气突发事件、地面轨旁设备故障、车载设备故障、列车运行非正常与故障对列车运行的影响。

在实际的仿真模拟过程中，三维场景模型的网格和顶点数会直接影响计算机内存占用率，模型的网格和顶点数越多计算机的内存占用率就会越高，而三维视觉效果软件在内存使用上有一定的限制，影响电子沙盘***的稳定性。为了解决这一问题，本发明技术方案的实施例中，采取了以下步骤进行处理：

(1)减少模拟对象面结构，简化模拟效果，减少网格数。在场景模型构建过程中，按空间坐标分布将整体景观分成不同曲面与曲体抓取其模型主体，在重构景物时只需在相应模型面张贴较少的图片元即可构建三维景观，从而有效减少了模型的网格数与图片素材量。例如，针对一栋建筑，优选只把建筑的表面建成一个平面，然后把这个建筑的表面画在一个贴图上，最后把这个建筑表面的贴图贴到这个建筑表面所建成的平面上即可，而不是按建筑结构(窗户、隔板、瓷砖等)建出很多个面，然后再进行面与面之间的组装。这样一来，就可以减少大量的建筑面，从而减少了大量的网格数和网格顶点数。

(2)合并模型与贴图，减少模型数量。在场景模型构建过程中将多个独立的模型合并成一个模型，而贴图也合并成一个。例如，城市场景中，建筑多是成群出现，而这些建筑可以合并在一起，减少模型数量，而且类似建筑可以共用同一个贴图，减少贴图的数量，减少内存使用率。

(3)根据线路段分段加载场景模型，同时卸载不需要显示的模型。在一个沙盘视景中，一般只需要显示部分区域的仿真模型，如果此时其他未显示区域的仿真模型也处于加载状态，则不可避免的会加大仿真***的计算负荷，高负荷运转的***容易崩溃，从而导致电子沙盘仿真***处于不稳定状态。本发明技术方案的实施例中，为了减小***负荷，优选只加载***需要显示的局部模型对象，删除当前视野之外的模型对象的运行组件，从而提高仿真模型***的冗余，进一步提高***的稳定性。

(4)分级进行渲染资源分配，构建多层级体系。使用LOD(多层次细级)技术根据物体模型的节点在显示环境中所处的位置和重要度，决定物体渲染的资源分配，降低非重要物体的面数和细节度，从而获得高效率的渲染运算。在一个仿真模型中，并不是所有的对象都需要重点显示，一些近点的轨道、建筑、海拔等需要重点显示，一些远点的建筑、植被等则不需要分配太多的渲染资源。根据LOD技术可以对仿真模型中的各个对象进行分类，确定其在整个仿真模型中的重要程度，从而确定其渲染级别。这种分级渲染的模式，可以有效节省渲染资源，实现关键因素的最佳仿真效果，尽可能降低***负载。

经过上述步骤，本发明技术方案中的电子沙盘仿真***可以实现多元素的高仿真效果，与现有实物沙盘与电子沙盘技术相比，本发明技术方案中的仿真***，在调度仿真培训的实际应用中，具有成本低、物理存储空间小等特点。且该仿真***执行效率高，***稳定，不仅能为调度员提供一个真实的运营环境，还能验证线路的通过能力；不仅可以模拟正常行车过程或者是单一环境因素，还能模拟各种天气、地形、突发事件、列车故障等非正常行车环境，对调度人员以及驾驶员的培训能够起到如同在真实情况下的培训效果。

在本发明技术方案中的电子沙盘仿真***基础上，可以进一步搭建出高效的仿真模拟训练***。具体来说，本发明技术方案中的仿真模拟训练***包括有联合教员***、主控***、OCC服务器***、协同服务器***、前向视景与电子沙盘视景，而上述的技术改进主要是在电子沙盘视景中体现。如图1所示是各***的关系结构图。各***的功能如下：

主控***：主控***是计算机***，其接受联合教员发出的信息指令，并向前向视景转达指令，以及将反馈数据发送至OCC；同时，其还接收前向视景的初始化反馈以及OCC传来的实时数据。主控***可以接管虚拟列车群中的任意一辆列车，控制其进行模拟驾驶或者是与电子沙盘中的其他列车群进行联合演练等。通过主控***，可以对电子沙盘仿真***中的虚拟列车实现精确控制，结合其他列车群的运行，实现对列车群的精确模拟。

OCC服务器：与数据库、教员***、车站***以及行调***连接，其接收教员***的开课信息，实时接收行调学员机的列车运行信息和协同服务器的列车运行位置信息；同时实时将列车运行状态信息发送给协同服务器。

电子沙盘视景：电子沙盘接收教员***的开课信息，实时接收协同服务器的列车位置和设备控制信息；同时电子沙盘作为表现层，调度人员可以鸟瞰整个场景中的列车群运行状态，任意切换视角进入某一辆虚拟列车查看该列车的运行位置和实际运行情况，以前，电子沙盘***模拟实物沙盘只提供了鸟瞰全局的功能，为了丰富电子沙盘的功能，添加选择进入某一辆正在运行的列车的视角和车站漫游的功能，这样就能进入模拟器控制的列车视角，更好的查看模拟器控制列车的运行情况和设备控制情况以及突发事件、天气状况对列车运行的影响。

前向视景：前向视景接收教员***的课程信息，接收主控***的列车控制指令，设备控制指令，接收协同服务器的虚拟列车位置信息用于同步虚拟列车；同时向协同服务器发送本车位置信息和设备状态信息，并向主控***反馈突发事件状态，并且作为列车模拟驾驶表现层，适用于对列车司机的培训，可与电子沙盘视景虚拟列车群进行联合演练。

协同服务器：接收教员***开课信息，接收OCC服务器的虚拟列车信息，同时前向视景与电子沙盘视景发送虚拟列车位置、信号灯状态、道岔状态、突发事件、天气变化、列车故障等信息。实现电子沙盘视景***、前向视景***与OCC服务器***之间的数据交互与指令传递，具体包括列车编组信息、列车位置信息、控制指令信息、车载设备状态、环境变化、事件状态、信号状态等，通过网络发给前向视景与电子沙盘视景同步数据，电子沙盘视景与前向视景就能同步显示各列车在线路中的实际位置、信号机的颜色、道岔定反位、天气情况等。

训练时，联合教员***模块向主控***模块、OCC服务器模块和协同服务器模块发出初始化指令，主控***模块和协同服务器模块分别将初始化指令转发给前向视景模块和电子沙盘视景模块；初始化完成后，前向视景模块和电子沙盘视景模块分别将初始化完成信息反馈给主控***模块和协同服务器模块，主控***模块、OCC服务器模块和协同服务器模块将初始化完成信息反馈给联合教员***模块；

OCC服务器模块向主控***模块和协同服务器模块发送实时数据信息，主控***模块和协同服务器模块对收到的实时数据信息进行反馈；主控***模块和/或协同服务器模块将收到的数据信息在电子沙盘视景模块和/或前向视景模块中展示出来，并接收电子沙盘视景模块和/或前向视景模块的反馈信息，从而实现全部或部分列车的调度运行状态和/或驾驶运行状态的模拟。

在本发明技术方案实施例的训练***，是在电子沙盘仿真***的基础上，进一步搭建而来的。该仿真训练***还包括主控***、OCC服务器***、协同服务器***、前向视景与电子沙盘视景。主控***、OCC服务器***、协同服务器***为信息模拟单元，用于接收模拟指令，生成模拟信息，对模拟信息进行协同处理，其中所述模拟信息包括列车信息、线路信息和环境信息；轨道交通虚拟电子沙盘仿真***模块用于接收信息模拟模块的模拟信息，根据模拟信息进行场景模型动态加载，获得轨道上列车运行状态的实时跟随联动变化，进而实现对三维模型中的场景内容进行调整和控制；前向视景与电子沙盘视景则构成显示单元，用于进行轨道交通虚拟电子沙盘仿真***模块场景模型动态加载显示，实现轨道上列车运行状态的实时跟随联动变化显示，进而实现对三维模型中的场景内容进行调整和控制效果显示。

利用上述仿真训练***可以进行训练，其主要过程如下：

第一步：课程初始化，联合教员在开始课程后，通过网络将课程初始化命令传送给OCC，在OCC完成课程初始化命令后反馈初始化命令给联合教员，联合教员将课程初始化命令传达给视景协同，视景协同连接OCC并请求创建虚拟车，OCC接到请求将生成车的数据(列车ID、编组信息，进路区段号，初始位置，速度)发送给视景协同，视景协同反馈初始化命令给联合教员。

第二步课程开始，完成初始化之后联合教员将开始指令、组播号、服务器ID、训练号、预设课程信息传达给OCC和视景协同，视景协同将初始化训练信息反馈给OCC，OCC发送初始化列车命令并持续发送实时数据(全线列车位置与速度信息)给协同，电子沙盘视景进行课程初始化指令并连接协同，电子沙盘视景反馈初始化命令给协同，协同将转化过的数据实时发送给电子沙盘视景以驱动全线虚拟车模型在电子沙盘视景中实时运行。

第三步：分车，前向视景则可通过主控在运行中任意时间上线进行分车，分车即用列车驾驶仿真器与虚拟列车群中的一辆车实现联动，由驾驶员操控列车驾驶仿真器与虚拟车实现联动跟随运行并与前向视角同步。当联合教员发给主控分车指令后，主控初始化列车驾驶仿真器***并将课程初始化指令传给前向视景，前向视景连接视景协同并反馈初始化信息给主控，主控连接OCC,请求接车指令，OCC收到后将进行分车的列车位置数据反馈给主控，主控反馈分车信息给联合教员，然后课程开始，接管虚拟车以真车方式运行。电子沙盘视景则根据协同反馈的前向视景列车位置来进行同步运行。

第四步：结束课程，教员将课程结束命令传达给各***，各***的课程结束。如果有前向视景与电子沙盘视景联合演练的情况，主控在收到教员的结课命令后会告知前向视景踢车，主控在收到反馈后课程结束。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轨道交通虚拟电子沙盘仿真方法，其特征在于，包括下列步骤，

S1根据轨道交通现场实际线路场景与景观实体外观信息，制作线路数据；

S2根据线路和景观的场景模型，结合线路数据，搭建轨道交通场景模型；

S3将轨道交通场景模型导入三维模型视觉化引擎，输出轨道交通三维场景模型；

S4将轨道交通三维场景模型与电子沙盘仿真控制***结合，同时结合列车运行模拟信息，通过电子沙盘仿真控制***进行场景模型动态加载，获得轨道上列车运行状态的实时跟随联动变化，据此可对三维模型中的场景内容进行调整和控制，从而实现轨道交通虚拟电子沙盘仿真。

2.根据权利要求1所述的轨道交通虚拟电子沙盘仿真方法，所述步骤S2中包括三维景观搭建、分段加载模型以及渲染运算，其中，

三维景观搭建包括，按照空间坐标分布，将实际线路场景与景观实体外观模型分成不同的曲面曲体，抓取模型主体，在相应的模型面上张贴对应的图片元，构建出对应的三维景观，以减少模型网格数和图片素材量；

分段加载模型包括，根据轨道交通线路数据，分段加载线路所显示区域局部场景模型，卸载所显示区域局部场景模型以外的场景模型，以提高仿真冗余；

渲染运算包括，根据场景模型网格节点在显示环境中所处的位置和重要度，确定场景模型的渲染资源分配，降低非重要场景模型的面数和细节度，提高渲染运算效率。

3.根据权利要求1或2所述的轨道交通虚拟电子沙盘仿真方法，其中，所述步骤S4中的联动变化包括调度视角下列车运行状态的变化和驾驶视角下列车运行状态的变化。

4.根据权利要求1～3任一项所述的轨道交通虚拟电子沙盘仿真方法，其中，所述线路数据包含线路三维坐标信息，所述线路三维坐标信息可以用于实现控制列车模型在三维场景中移动。

5.一种轨道交通虚拟电子沙盘仿真***，其特征在于，包括

场景信息模块，用于根据轨道交通现场实际线路场景与景观实体外观信息，制作线路数据；

场景模型模块，用于根据线路和景观的场景模型，结合线路数据，搭建轨道交通场景模型；

视觉化处理模块，用于将轨道交通场景模型导入三维模型视觉化引擎，输出轨道交通三维场景模型；

控制***模块，用于将轨道交通三维场景模型与电子沙盘仿真控制***结合，通过电子沙盘仿真控制***进行场景模型动态加载，结合列车运行模拟信息，可以实现轨道上列车运行状态的实时跟随联动变化，进而实现对三维模型中的场景内容进行调整和控制。

6.根据权利要求5所述的轨道交通虚拟电子沙盘仿真***，其中，所述场景模型模块包括模型构建模块、线路加载模块和渲染资源分配模块，其中

模型构建模块，用于按照空间坐标分布，将实际线路场景与景观实体外观模型分成不同的曲面曲体，抓取模型主体，在相应的模型面上张贴对应的图片元，构建出对应的三维景观，以减少模型网格数和图片素材量；

线路加载模块，用于根据轨道交通线路数据，分段加载线路所显示区域局部场景模型，卸载所显示区域局部场景模型以外的场景模型，以提高仿真冗余；

渲染资源分配模块，用于根据场景模型网格节点在显示环境中所处的位置和重要度，确定场景模型的渲染资源分配，降低非重要场景模型的面数和细节度，提高渲染运算效率。

7.根据权利要求5或6所述的轨道交通虚拟电子沙盘仿真***，其中，所述控制***模块中的联动变化包括调度视角下列车运行状态的变化和驾驶视角下列车运行状态的变化。

8.根据权利要求5～7任一项所述的轨道交通虚拟电子沙盘仿真***，其中，所述线路数据包含线路三维坐标信息，所述线路三维坐标信息可以用于实现控制列车模型在三维场景中移动。

9.一种轨道交通虚拟电子沙盘仿真训练***，包括信息模拟模块、权利要求5-8中任一项所述的轨道交通虚拟电子沙盘仿真***模块、以及显示模块，其中

所述信息模拟模块用于接收模拟指令，生成模拟信息，对模拟信息进行协同处理，其中所述模拟信息包括列车信息、线路信息和环境信息；

所述轨道交通虚拟电子沙盘仿真***模块用于接收信息模拟模块的模拟信息，根据所述模拟信息进行场景模型动态加载，获得轨道上列车运行状态的实时跟随联动变化，进而实现对三维模型中的场景内容进行调整和控制；

所述显示模块用于进行轨道交通虚拟电子沙盘仿真***模块场景模型动态加载显示，实现轨道上列车运行状态的实时跟随联动变化显示，进而实现对三维模型中的场景内容进行调整和控制效果显示；

其特征在于，所述信息模拟模块包括主控***模块、OCC服务器模块和协同服务器模块，其中，主控***模块用于进行列车信息模拟，将列车模拟信息发送到轨道交通虚拟电子沙盘仿真***模块；OCC服务器模块用于进行线路信息模拟，将线路模拟信息发送到轨道交通虚拟电子沙盘仿真***模块；协同服务器模块用于进行环境信息模拟，将环境模拟信息发送到轨道交通虚拟电子沙盘仿真***模块；

所述显示模块包括电子沙盘视景模块和前向视景模块，其中，电子沙盘视景模块用于模拟展示所述联动变化中的调度视角下列车运行状态的变化；前向视景模块用于模拟展示所述联动变化中的的驾驶视角下列车运行状态的变化。

10.一种基于权利要求9所述轨道交通虚拟电子沙盘仿真训练***的轨道交通虚拟电子沙盘仿真训练方法，其特征在于，包括下列步骤，

S1对虚拟电子沙盘仿真训练***进行初始化；

S2信息模拟模块接收模拟指令，生成模拟信息，并对模拟信息进行协同处理；

S3轨道交通虚拟电子沙盘仿真***模块接收模拟信息，根据模拟信息进行场景模型动态加载；

S4选择显示模块中的电子沙盘视景模块和/或前向视景模块，进行轨道交通虚拟电子沙盘仿真***模块场景模型动态加载显示；

S5根据步骤S4显示内容向信息模拟模块发送模拟指令，改变轨道上列车运行状态，对三维模型中的场景内容进行调整和控制，以完成轨道交通虚拟电子沙盘仿真训练。