铁道车辆动力学云仿真系统前后处理模块开发

作     者：蒋涛 

作者单位：西南交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：唐兆

授予年度：2022年

学科分类：082304[工学-载运工具运用工程] 08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：前后处理 动力学仿真软件 云仿真 云渲染 

摘      要：专业动力学仿真软件是解决复杂铁道车辆动力学问题的主要手段和工具,目前在铁路行业广泛使用的动力学仿真软件主要为桌面端商业软件。在可扩展性方面,桌面端商业软件不提供源代码,仅提供有限的二次开发功能,对一些需要深度开发的特定行业问题在算法集成上存在困难;在仿真项目管理方面,已有桌面端商业软件仿真过程高度独立,难以进行高效的项目共享与多用户协同仿真。此外,在当前的国际形势下存在较大的许可证风险。本文基于云仿真概念和模型,建立以计算架构为基础的铁道车辆动力学云仿真系统框架并开发相应的原型系统与前后处理模块。采用“纵向分层,横向切面的方法,从仿真流程中抽象出交互层、应用层、逻辑层和计算层,通过资源平面与数据平面打通各层之间的资源交换与数据流动,形成跨平台、多终端的铁道车辆动力学云仿真系统。在系统框架层面运用可插拔技术将求解器与前后处理解耦,从算法集成、功能调用与应用部署三个方面解决了算法求解器与前后处理模块紧耦合问题,实现了算法研究人员与系统开发人员的关注点分离;在前处理模块分别采用数据校验和资源预览的方式提高了仿真参数录入的效率和准确性,采用基于元数据的仿真资源组合技术解决了仿真资源复用问题和多人协同仿真问题;在后处理模块运用云渲染技术解决了Web应用中进行后处理场景实时三维渲染的性能问题,实现了多终端平台下流畅的后处理渲染与可视化,运用通信技术实现了实时,可回放两种场景渲染与仿真结果查看功能。以动车组车辆车线耦合动力学仿真对该系统进行了验证,并与桌面端动力学仿真软件SIMPACK的前后处理功能进行对比,结果表明:该系统不仅能够提供传统桌面端动力学仿真软件前后处理模块的大部分功能,而且在实时的结果渲染、可扩展性、多人协作效率等方面具有一定的优势。