CN210836654U

CN210836654U - 列车模拟控制系统、模拟舱体及列车模拟器

Info

Publication number: CN210836654U
Application number: CN201920313105.0U
Authority: CN
Inventors: 余笔超; 侯毅飞; 毛凯; 袁远; 赵明; 申杰星
Original assignee: Casic Feihang Technology Research Institute of Casia Haiying Mechanical and Electronic Research Institute
Current assignee: Casic Feihang Technology Research Institute of Casia Haiying Mechanical and Electronic Research Institute
Priority date: 2019-03-12
Filing date: 2019-03-12
Publication date: 2020-06-23
Anticipated expiration: 2029-03-12

Abstract

本申请涉及一种列车模拟控制系统、模拟舱体及列车模拟器，列车模拟控制系统，包括：控制端、驾驶舱操作控制模块、舱门控制模块、动平台控制模块和媒体播放模块；控制端根据操作信息向舱门控制模块发送舱门控制指令，控制舱门开启或关闭；向动平台发送动运动指令，控制动平台模拟高速飞行列车的行驶姿态，向媒体播放模块发送媒体播放控制指令，媒体播放模块接收所述媒体播放控制指令，并根据所述媒体播放控制指令播放媒体画面模拟列车运行真实场景。本申请通过模拟管道飞行列车飞行状态、驾驶及乘坐体验，为国内外的管道飞行列车设计提供参考数据，防范技术风险并有效降低高速飞行列车项目的时间成本和经济成本。

Description

列车模拟控制系统、模拟舱体及列车模拟器

技术领域

本申请涉及仿真/模拟技术领域，尤其是一种列车模拟控制系统、模拟舱体及列车模拟器。

背景技术

随着交通科技的发展，高速列车备受人们关注，相关技术人员致力于开发出新型轨道交通工具，例如管道飞行列车，而其研制过程离不开仿真验证以及用户体验反馈，然而，并没有相关模拟器能够验证管道飞行列车的外观制造特性设计合理性和内饰人体工程学设计合理性，从而获取不到运动过程中乘客的主观感官、驾驶员的行为特性数据以及舱体的控制逻辑特性等，不利于列车研制不断完善。

实用新型内容

为至少在一定程度上克服没有相关模拟器能够验证管道飞行列车的外观制造特性设计合理性和内饰人体工程学设计合理性，从而获取不到运动过程中乘客的主观感官、驾驶员的行为特性数据以及舱体的控制逻辑特性等，不利于列车研制不断完善的问题，本申请提供一种列车模拟控制系统、模拟舱体及列车模拟器。

第一方面，一种列车模拟控制系统，包括：

控制端、驾驶舱操作控制模块、舱门控制模块、动平台控制模块和媒体播放模块；

所述控制端分别与所述驾驶舱操作控制模块、舱门控制模块、运动平台控制模块和媒体播放模块连接；

所述驾驶舱操作控制模块接收用户的操作信息并将操作信息发送至所述控制端，所述控制端根据所述操作信息向舱门控制模块发送舱门控制指令，控制舱门开启或关闭；向所述动平台发送动运动指令，控制动平台模拟高速飞行列车的行驶姿态，向媒体播放模块发送媒体播放控制指令，所述媒体播放模块接收所述媒体播放控制指令，并根据所述媒体播放控制指令播放媒体画面模拟列车运行真实场景。

进一步的，所述控制端包括主控计算机和所述移动控制端。

进一步的，所述动平台控制模块用于控制动平台，所述动平台包括监控单元、伺服驱动和运动组件。所述控制端接收所述监控单元反馈的运动状态，向所述伺服驱动发送运动指令，所述伺服驱动根据所述运动指令驱动所述运动组件变换姿态。

进一步的，所述运动组件包括六根电动缸与平台支架，所述六根电动缸采用非均布倒置排列方式；平台支架分为上平台支架和下平台支架，所述下平台支架采用三段式拼接框架结构，上平台托架采用卡槽式框架结构。

进一步的，所述媒体播放模块包括媒体播放单元和所述列车展示单元，所述列车展示单元用于展示列车运行状态。

进一步的，所述媒体播放单元包括驾驶舱播放单元、舷窗播放单元和小视窗播放单元。

进一步的，所述舷窗播放单元包括显示屏，所述显示屏设置在舷窗窗口处，所述舷窗播放单元接收所述控制端的媒体播放控制指令通过利用所述显示屏进行模拟切换播放画面。

进一步的，所述系统还包括照明模块，所述照明模块与所述控制端连接。

第二方面，一种列车模拟舱体，包括：

舱体外壳、驾驶舱和体验舱；

所述驾驶舱和体验舱的墙壁上设有至少一块视景屏幕，所述视景屏幕用于在所述管道飞行列车模拟行驶的过程中播放模拟行驶路线沿途视景。

第三方面，一种列车模拟器，包括：

如第一方面所述的列车模拟控制系统和如第二方面所述列车模拟舱体。

进一步的，所述舱体长宽高尺寸为11000mm×2500mm×2500mm。

本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本申请通过驾驶舱操作控制模块接收用户的操作信息并将操作信息发送至控制端，控制端根据所述操作信息向舱门控制模块发送舱门控制指令，控制舱门开启或关闭；向所述动平台控制模块发送动运动指令，控制动平台模拟高速飞行列车的行驶姿态，向媒体播放模块发送媒体播放控制指令，媒体播放模块接收所述媒体播放控制指令，并根据所述媒体播放控制指令播放媒体画面模拟列车运行真实场景，通过模拟管道飞行列车飞行状态、驾驶及乘坐体验，为国内外的管道飞行列车设计提供参考数据，充分验证飞行列车总体设计方案，防范技术风险并有效降低高速飞行列车项目的时间成本和经济成本。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1是本申请一个实施例提供的一种列车模拟控制系统的模块图。

图2是本申请一个实施例提供的一种列车模拟控制系统中动平台的结构图。

图3是本申请一个实施例提供的一种列车模拟器的模块图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本实施例的列车模拟控制系统，包括：

控制端11、驾驶舱操作控制模块12、舱门控制模块13、动平台控制模块14和媒体播放模块15；

控制端11分别与驾驶舱操作控制模块12、舱门控制模块13、动平台控制模块14和媒体播放模块15连接；

驾驶舱操作控制模块12接收用户的操作信息并将操作信息发送至控制端11，控制端11根据所述操作信息向舱门控制模块发送舱门控制指令，控制舱门开启或关闭；向动平台控制模块14发送动运动指令，控制动平台模拟高速飞行列车的行驶姿态；向媒体播放模块15发送媒体播放控制指令，媒体播放模块15接收所述媒体播放控制指令，并根据所述媒体播放控制指令播放媒体画面模拟列车运行真实场景。

驾驶舱操纵控制模块12接收体验人员在驾驶舱控制操纵按钮的信息，控制列车模拟器进行动作响应，包括开门、关门、进入增压舱、发车启动、减压进站、急停等功能，例如，向动平台控制模块14发送急停指令后，动平台停止运动，保持当前姿态。

通过模拟管道飞行列车飞行状态、驾驶及乘坐体验，为国内外的管道飞行列车设计提供参考数据，充分验证飞行列车总体设计方案，防范技术风险并有效降低高速飞行列车项目的时间成本和经济成本。

作为本实用新型可选的一种实现方式，控制端11包括主控计算机和所述移动控制端。

主控计算机是控制管理系统的核心，具有最高优先级，在移动控制端失效情况下可通过主控计算机紧急制动，以保证人身财产安全。通过采取两种控制端，体验用户可以根据自身需求选择控制端，提高用户体验。

作为本实用新型可选的一种实现方式，动平台控制模块13用于控制动平台，所述动平台包括监控单元、伺服驱动和运动组件。所述控制端接收所述监控单元反馈的运动状态，向所述伺服驱动发送运动指令，所述伺服驱动根据所述运动指令驱动所述运动组件变换姿态，姿态包括高速前进，低速前进、停止等。

作为本实用新型可选的一种实现方式，所述运动组件包括六根电动缸与平台支架，所述六根电动缸采用非均布倒置排列方式；平台支架分为上平台支架和下平台支架，所述下平台支架采用三段式拼接框架结构，上平台托架采用卡槽式框架结构。

如图2所示，考虑到列车舱体的尺寸和重量，平台的可拆装性以及列车位姿的运动特性，需要采用基于经典Stewart平台的并联六自由度异型结构运动平台。

平台的六根电动缸采用非均布倒置排列方式、下平台支架采用三段式拼接框架结构，上平台托架采用卡槽式框架结构，优化后的平台具有高度低、载重大、强度高、质量轻的结构特性，同时可模拟列车行驶时的运动特效，可以给车外观众直观的视觉演示，以及车内乘客真实的体感。

为给体验者提供逼真度高、沉浸感强的车辆运行状态体验，系统采用动运动平台模拟列车运行时的姿态，配合体验过程中播放的视景内容，实时控制运动平台提供俯仰、滚转等瞬时过载体感、重力分量的持续感及部分抖动冲击体感。

作为本实用新型可选的一种实现方式，媒体播放模块15包括媒体播放单元和所述列车展示单元，所述列车展示单元用于展示列车运行状态。

列车展示单元包含LED显示屏及视频播放电脑主机，工作人员通过使用无线局域网络下的移动终端(平板电脑)，采用基于Socket网络通讯方式，发送数据消息给视频播放电脑主机，从而可以对LED显示屏播放的内容进行选择、播放和暂停等操作。

视频播放电脑主机，通过DVI视频线将视频信号通过图像处理器，分发到LED显示屏进行显示输出，结合双声道立体声音响能够保证在展厅嘈杂的环境下播放清晰的声音。后台工作人员可以通过预览显示观看到与显示屏一致的输出画面，方便维护更新影片。

作为本实用新型可选的一种实现方式，所述媒体播放单元包括驾驶舱播放单元、舷窗播放单元和小视窗播放单元。

驾乘体验系统需要在驾驶舱、体验舱中的多个显示终端播放媒体文件，为参观者、体验者提供飞行列车驾驶、乘坐、行驶等过程的视觉体验，宣传飞行列车的专业知识。

驾驶舱播放单元包含三块显示屏，位于驾驶舱控制台正面。

小视窗播放单元播放的影片参照飞机小视窗功能，主要显示列车安全员给乘客讲解列车的行驶过程须知以及安全须知，

作为本实用新型可选的一种实现方式，所述舷窗播放单元包括显示屏，所述显示屏设置在舷窗窗口处，所述舷窗播放单元接收所述控制端的媒体播放控制指令通过利用所述显示屏进行模拟切换播放画面。

舷窗播放单元模拟播放窗外场景，例如，在北京到上海的模拟路线中，影片主要显示北京到上海途径大城市的地标性建筑组成的城市天际线，影片的前景为1000km/h时速下飞驰而过的树林和楼房，后景为缓慢后移的城市天际线，同时当列车超高角转弯时，外部的景色也会转动相应的角度。

媒体播放模块包含设备的规格如下：

显示屏为LED P2显示屏,，像素间距2mm；单元板参数：240mm×240mm；单元板分辨率：96Pixel×96Pixel；CCC、CE、Rosh、FCC认证P2。

显示屏主控系统：采用内置式AGP接口显示主控卡，集成光纤通讯接口；独立单元控制技术：每个显示单元都设置有独立的控制系统；控制方式：与计算机及其它视频同步显示；图象色彩处理应具有：λ校正技术、降噪、色度空间转换等先进的视频处理技术；通讯要求：网线和无线网络100m(无中继)，采用最新DVI接口技术；视频输入应支持：NTSC、PAL制式信号，支持S-VIDEO、有线电视等多种制式的图象信号同步输入播出。

图像处理器配置参数如下：

辅助执行LED显示屏专用控制矩阵、可实现2路复合视频输入，1路VGA输入，1路HDMI输入，1路DVI输入,信号在LED显示屏上，快速单屏显示，全屏显示，组合显示，不同信号单屏显示或任意画面组合显示。屏体供电,图像驱动与3D滤波技术等功能整合集成模块。

电脑主机型号：OptiPlex 7020MT；CPU：Intel i5-4590；内存：8GB DDR3；硬盘：500GB 7.2KRPM SATA；显卡：nVidia 1G。

列车展示单元包括预览显示器：21.5英寸；屏幕比例:16:9；最佳分辨率:1920x1080；响应时间:6ms GtG(bw)；亮度:250cd/m2；对比度:20000000：1(动态)；可视角度:178°/178°(CR≥10)。

解码功放输出声道：双声道；输出功率：150W×7；解码功能：杜比数码、DTS和杜比定向逻辑II解码器；

专业功放输出功率1KHz；8Ω，立体声525W+525W；4Ω立体声750W+750W；20-20KHz下8Ω最大1400W。

音响频率范围：55Hz-16kHz±3dB；灵敏度：191dB-SPL@1W,1m(粉红噪声)；最大声输出：2114dB-SPL@1m(粉红噪声)；116dB-SPL@1m(IEC3噪声)；扩散角度水平120°垂直100°；(-6dB，平均值，1-4kHz)；持续功率处理能力4连续240W；阻抗：8W，标称。

平板电脑操作系统:Android&Windows；存储容量:32GB；处理器:Intel Z3735F；核心数量:四核；处理器速度:1.4GHz；系统内存:2GB；8英寸；屏幕分辨率：1920x1200。

通过选取设备规格以满足媒体部分模块15播放需求，使列车模拟器模拟更加逼真。

作为本实用新型可选的一种实现方式，所述系统还包括照明模块16，照明模块16与控制端11连接。

通过照明模块16进行舱内照明可缓解乘客的焦虑。

本实施例中，通过驾驶舱操作控制模块接收用户的操作信息并将操作信息发送至控制端，控制端根据所述操作信息向舱门控制模块发送舱门控制指令，控制舱门开启或关闭；向所述动平台控制模块发送动运动指令，控制动平台模拟高速飞行列车的行驶姿态，向媒体播放模块发送媒体播放控制指令，媒体播放模块接收所述媒体播放控制指令，并根据所述媒体播放控制指令播放媒体画面模拟列车运行真实场景，通过模拟管道飞行列车飞行状态、驾驶及乘坐体验，为国内外的管道飞行列车设计提供参考数据，充分验证飞行列车总体设计方案，防范技术风险并有效降低高速飞行列车项目的时间成本和经济成本。

图3是本申请另一个实施例提供的一种列车模拟器的模块图。

如图3所示，本实施例的列车模拟器，包括：

列车模拟控制系统31、列车模拟舱体32。

列车模拟舱体32包括：舱体外壳、驾驶舱和体验舱；

列车模拟舱体32长宽高尺寸为11000mm×2500mm×2500mm。

飞行列车舱体采用1：1等比例设计，在内部结构和外形上设计上与真车完全相符。

由于飞行列车是在低压管道中运行，列车模拟舱体32横截面外形和车头的外形均采用复杂的各种多阶曲面进行造型设计，同时仿真模型需要载荷多人，在动平台上进行各种位姿的运动，从而为模拟器提供强度特性、安全性、可靠性和外观性等方面的具体数据。

因此，为实现飞行列车仿真舱体的实现，在进行仿真模型的龙骨和蒙皮设计时，需要采用多种制造手段和工艺流程，进行力学分析，结构修改和数据验证。

列车模拟舱体32材质：龙骨采用钢制框架，蒙皮采用树脂，可使列车模拟器更加逼真与舒适。

龙骨架采用激光切割一体成型技术，衔接点采用全满焊处理，构造出飞车骨架的复杂外形，外表蒙皮采用树脂成型，采用多层涂覆的工艺流程，同时对表面多次打磨，使外观表面满足目视外观要求。

本实施例中，列车模拟控制系统使得列车控制逼真，给用户带来真实体验，通过舱体的设计可以提升用户体验，有利于列车模拟器的推广。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

需要说明的是，本实用新型不局限于上述最佳实施方式，本领域技术人员在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种列车模拟控制系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的列车模拟控制系统，其特征在于，所述控制端包括主控计算机和移动控制端。

3.根据权利要求1所述的列车模拟控制系统，其特征在于，所述动平台控制模块用于控制动平台，所述动平台包括监控单元、伺服驱动和运动组件，所述控制端接收所述监控单元反馈的运动状态，向所述伺服驱动发送运动指令，所述伺服驱动根据所述运动指令驱动所述运动组件变换姿态。

4.根据权利要求3所述的列车模拟控制系统，其特征在于，所述运动组件包括六根电动缸与平台支架，所述六根电动缸采用非均布倒置排列方式；平台支架分为上平台支架和下平台支架，所述下平台支架采用三段式拼接框架结构，上平台托架采用卡槽式框架结构。

5.根据权利要求1所述的列车模拟控制系统，其特征在于，所述媒体播放模块包括媒体播放单元和列车展示单元，所述列车展示单元用于展示列车运行状态。

6.根据权利要求5所述的列车模拟控制系统，其特征在于，所述媒体播放单元包括驾驶舱播放单元、舷窗播放单元和小视窗播放单元。

7.根据权利要求6所述的列车模拟控制系统，其特征在于，所述舷窗播放单元包括显示屏，所述显示屏设置在舷窗窗口处，所述舷窗播放单元接收所述控制端的媒体播放控制指令通过利用所述显示屏进行模拟切换播放画面。

8.根据权利要求1所述的列车模拟控制系统，其特征在于，还包括照明模块，所述照明模块与所述控制端连接。

9.一种列车模拟舱体，其特征在于，包括：

舱体外壳、驾驶舱和体验舱；

所述驾驶舱和体验舱的墙壁上设有至少一块视景屏幕，所述视景屏幕用于在管道飞行列车模拟行驶的过程中播放模拟行驶路线沿途视景。

10.一种列车模拟器，其特征在于，包括：

如权利要求1～8所述的列车模拟控制系统和如权利要求9所述的列车模拟舱体。