基于Multigen Creator/Vega Prime的轮轨运动虚拟仿真

作     者：孙桂兰 

作者单位：西南交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杜宏明

授予年度：2014年

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：蛇行运动 曲线通过 虚拟仿真 Creator Vega Prime 

摘      要：随着高速铁路的发展,对高速道岔的研究越来越受到重视,因为它是轨道结构中最为薄弱的环节,它直接影响着列车运行的速度;此外,曲线路段也备受关注,它决定着列车通过曲线时的安全性。同时,虚拟现实技术日渐成熟起来,其应用已从单一的军工航空领域推广到各行各业的培训中,并且在工业设计、医疗、教育等不同领域也得以应用发展。笔者正是将这种高新技术引用到轮轨系统的研究中,创建出机车车辆(单轮对)过岔蛇行运动与曲线通过的视景仿真系统,从而能够更为直观逼真地观察以及更为方便地检测机车车辆(单轮对)的运行状况。这一虚拟仿真系统的开发可使铁路研究人员快速得到安全、经济的设计方案,对轮轨系统动力学的研究学习无疑有着重要意义。 本文以机车车辆(单轮对)在道岔区的蛇行运动及其曲线通过性能为研究重点,基于轮轨系统动力学知识的研究学习建立起轮轨系统的视景仿真应用,更为直接地表达了过岔蛇行运动与曲线通过的动力学现象,较为深入地探讨了虚拟可视化技术在轮轨系统研究中的应用。 对文中所要研究的内容主要可以归纳为以下几个方面： 1.通过查阅相关文献学习了轮轨系统动力学知识,重点研究了机车车辆(单轮对)过岔时的蛇行运动及其曲线通过性能,对轮轨运动动力学分析有所了解。 2.在了解虚拟现实技术应用的基础上,深入学习了虚拟仿真系统的实现方法与步骤,由此制定出一套实现轮轨运动虚拟仿真的总体方案,为仿真系统的创建做好前期准备工作;在建模方面,基于多种Creator的优化技术使虚拟系统的实时性与逼真性得到最大限度的协调。 3.基于VC++平台,借助Vega Prime软件的功能强大的Lynx Prime界面创建虚拟系统的初始框架,使编程工作量大幅降低;进而将Visual Studio编程及VP函数库结合使用建立了人机交互界面、实现了轮轨运动虚拟仿真;其中,合理地设置了较为友好的菜单,并通过OpenGL编程工具创建了实时显示窗口,并建立快捷键实现轮对的转动。 通过对轮轨运动的虚拟仿真予以多方面探究,研制了一套较为全面的应用系统,由此能够重现机车车辆(单轮对)驶经道岔与曲线时的运行状况,模拟出其以不同方式、不同速度通过道岔以及以不同速度、不同半径通过曲线的运动行为,并且将运动相关的某些参数量化使其更为直观。该系统具有一定程度的使用价值,在铁路设计与线路评定中,可以辅助工作人员更早地获取试验检测数据,从而降低测验时的风险,使研究工作更经济、高效;此外,在教学方面,可以极大地帮助学生理解机车车辆(单轮对)的蛇行运动与曲线通过性能。