融合3D技术的计算机联锁车务仿真系统设计与实现

摘要

近年来，计算机联锁技术已越来越广泛的应用于我国铁路系统。因此，研究针对车务人员的计算机联锁仿真教学系统具有重要的现实意义，能够帮助车务人员快速了解计算机联锁技术的原理和应用方法。本文在总结以往计算机联锁仿真教学系统的基础上，提出一种新形式的融合3D技术的计算机联锁车务仿真系统，该系统由3个子系统构成，包括计算机联锁车务仿真系统，3D动画演示系统以及通信系统。
　　本文从针对本课题范畴内的国内外研究现状的学习入手，学习和总结前人的研究方法和研究成果。然后对计算机联锁技术和3D技术进行概述，着重介绍了计算机联锁技术的层次结构以及一种实际应用的计算机联锁设备，简要介绍了3dsMax软件建模技术以及基于Open Scene Graph(OSG)的3D动画渲染引擎技术。在深入了解本课题的国内外研究现状和应用技术之后，本文对课题的需求进行了充分分析，进而进行系统方案设计及系统开发与实现。本文具体完成以下四方面的工作:
　　(1)本文在Windows平台下和VC++6.0的编译环境下，采用C++编程语言和Microsoft Office Access数据库，完成具有上位机操作显示功能和底层逻辑运算功能的计算机联锁车务仿真系统软件的开发。
　　(2)采用TCP/IP协议传输层中的UDP协议的组播技术实现子系统间的数据通信;使用Google Earth技术和Arc Map技术，完成对铁路线路信息的采集和处理，建立三维动画的基础数据模型。
　　(3)融合3ds Max软件的模型建立技术和OSG的模型引擎渲染驱动技术，实现3D动画系统的仿真演练。
　　(4)系统的设计与实现完成后，本文进一步完成了仿真体系的系统测试。
　　系统仿真测试结果表明系统达到了既定的方案设计目标，能够为车站车务人员提供一种新形式的教学仿真平台，达到较好的教学效果，对车务人员专业技能的提升起到了一定的帮助作用。

目录

声明

致谢

摘要

序言

1 引言

1．1 选题的背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 计算机联锁控制系统研究现状

1．2．2 计算机联锁仿真系统研究现状

1．2．3 3D技术在铁路相关领域的应用现状

1．2．4 研究现状归纳和课题的提出

1．3 论文主要内容

2 计算机联锁技术及3D技术概述

2．1 计算机联锁技术概述

2．1．1 计算机联锁系统的基本结构

2．1．2 车站联锁基本内容

2．1．3 一种计算机联锁控制设备描述

2．2 3D动画技术概述

2．2．1 3ds Max模型制作技术

2．2．2 OSG三维渲染引擎技术

2．3 本章小结

3 仿真系统需求分析及方案设计

3．1 系统需求分析

3．1．1 培训功能需求分析

3．1．2 联锁功能需求分析

3．1．3 车务仿真机功能需求分析

3．1．4 3D动画演示系统功能需求分析

3．1．5 可扩展性功能需求分析

3．2 仿真系统方案设计

3．2．1 车务仿真机子系统方案设计

3．2．2 3D动画演示子系统方案设计

3．2．3 通信系统方案设计

3．3 本章小结

4 车务仿真机子系统开发与实现

4．1 车务仿真机数据结构与数据库设计与实现

4．1．1 数据结构的设计与实现

4．1．2 数据库的开发与实现

4．2 联锁功能模块实现

4．2．1 进路选择功能实现

4．2．2 进路锁闭功能实现

4．2．3 信号开放及保持功能实现

4．2．4 进路正常解锁功能实现

4．2．5 取消进路功能实现

4．2．6 人工解锁进路功能实现

4．3 人机操作界面模块实现

4．3．1 人机会话调度流程

4．3．2 界面显示功能实现

4．3．3 按钮操作功能实现

4．3．4 菜单选取功能实现

4．3．5 信息提示功能实现

4．4 本章小结

5 3D动画演示系统与通信系统实现

5．1 3D动画演示系统的实现

5．1．1 3D模型制作与引擎驱动层

5．1．2 3D数据模型层

5．1．3 动画演示效果

5．2 通信系统实现

5．2．1 通信系统的建立

5．2．2 报文格式的规定

5．3 本章小结

6 系统测试

6．1 车务联锁仿真机子系统测试

6．1．1 站场图形部分测试

6．1．2 菜单选取部分测试

6．1．3 信息自动提示部分测试

6．1．4 按钮响应测试

6．2 仿真系统综合测试

6．2．1 测试环境的搭建

6．2．2 测试过程及结果

6．3 本章小结

7 结论

参考文献

图索引

表索引

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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