基于Unity3D的铁路实训虚拟仿真系统开发

铁路自动化技术的发展,对铁路工作人员不断提出新的要求。为此结合铁路培训实践内容及操作需求,采用三层架构体系,基于Revit建筑建模软件和Unity3D引擎,以HTC VIVE等硬件设备为基础,建立、导入并优化3D模型搭建大地图漫游场景,引入实时天气、列车虚拟驾驶功能,采用级联控制技术实现了站场调度与交互界面的同步映射,开发了铁路仿真实训系统。通过进行软件使用测试。结果表明,系统实现了VR仿真驾驶、多视点站场调车模拟等培训内容,降低了实训成本,具有较强的实践应用价值。

基于改进灰狼算法优化BP神经网络的短时交通流预测模型

准确的短时交通流预测是交通控制和交通诱导的依据.提出一种基于改进灰狼算法(TGWO)优化BP神经网络的短时交通流预测模型(TGWO-BP),有效提高短时交通流预测精度.针对标准灰狼算法(GWO)收敛速度慢,容易陷入局部极值的问题,提出一种自适应递减的收敛因子,使灰狼算法区分全局搜索和局部搜索;改进灰狼个体的位置更新公式,引入惯性权重,调节惯性权重大小使灰狼算法具有跳出局部极值的能力;对比分析TGWO-BP、GWOBP、PSO-BP、BP这4种短时交通流预测模型,结果显示,TGWO-BP的短时交通流预测模型误差为10.03%,达到较好的预测精度.

基于物联网通信协议的车辆信息系统开发

针对目前使用消息队列遥测传输(message queuing telemetry transport,MQTT)协议进行遥测数据传输时容易出现多节点通道数据重复,以及移动传输中节点通道连接不稳定等问题,提出一种基于WebSocket的MQTT协议(MQTT over WebSocket)数据传输方法。通过设置身份标识去重算法与数据格式匹配算法,构建数据传输模型,解决传输过程中可能出现的冗杂重复、数据丢包问题。使用该方法,辅以支持北斗导航的硬件设备开发一套车辆信息管理系统。测试报告表明,系统使用该方法实现了低频、稳定、高效的数据传输,具有较强的应用价值。

基于游戏引擎的公路数字孪生底座构建方法

实现高速公路的数字孪生需构建能够全面、综合、准确地描述公路物理实体的孪生场景。研究了基于游戏引擎的公路数字孪生底座构建方法,通过地图投影转换和统一偏移量将BIM模型与GIS场景集成游戏引擎,对制约孪生场景性能的原因进行分析并提出优化方案,研究方法在山东省济南至潍坊高速公路进行了应用验证。结果表明:运用论文方法解决了BIM+GIS坐标系及数据来源不统一的问题,实现了二者在空间上的准确集成;研发了项目协同管理平台,基于统一编码体系实现了工序管控等业务功能;平台运行帧率达到30及以上,性能良好;采用问卷调研总结了方法的优势、不足和改进计划。基于游戏引擎搭建的公路数字孪生底座具备良好的可视化呈现和服务能力,游戏引擎技术在公路行业应用前景广阔。

高速公路事故路段智能网联车辆博弈换道模型

智能网联车辆在面临高速公路发生事故的复杂交通场景时,事故点上游的车辆需采取合适的换道措施来保证车辆的安全通行,此过程将同目标车道的车辆产生博弈。基于博弈论构建了智能网联车辆的换道模型:对事故路段车辆的换道决策博弈行为进行了分析,将车辆的速度收益和安全收益作为博弈策略效果的评价指标,建立事故路段智能网联车辆的换道模型收益矩阵。最后,基于NGSIM数据集使用SUMO软件对换道模型进行了仿真验证。通过比较实验时间内仿真路段的通过车辆数、平均通过时间和事故车道的车辆平均换道时间,博弈换道模型的整体表现均优于传统的元胞自动机模型及经典LC2013换道模型,尤其是在面对较高的车流密度时优势更为明显。实验表明基于博弈论的智能网联换道模型在面对高速公路事故路段的换道场景时具有较好的适用性。

基于点云的隧道改建工程BIM建模方法与实践

为解决隧道改建工程中,难以根据地表真实岩体形态对隧道模型进行动态设计与调整的问题,通过遥感测绘(无人机倾斜摄影和地面激光扫描)技术与建筑信息建模(building information modeling,BIM)相结合,形成了一套新的隧道线路布设和结构设计方法。首先,采用无人机倾斜摄影建立地表实景模型,利用地面激光扫描技术采集隧道和外围山体的表面信息,分别从整体和细节层面分析隧道状态。其次,提出一种隧道BIM自适应建模方法:采用分段两点三次Hermite插值方法创建样条曲线作为隧道中心线,将中心线分段后,采用自适应点控制各段隧道结构单元模型的截面轮廓,通过扫掠截面创建隧道的整体模型。最后,针对隧道线路上某点进行求导后,将该点法平面近似作为隧道的横断面,将BIM模型与点云模型集成后,通过比对横断面检验隧道改建方案的合理性,并以河北省平涉公路井陉隧道改建工程为背景进行了方法验证与应用。结果表明:基于隧道BIM自适应建模方法编写的建模程序所建立的隧道模型在曲线段无裂隙或嵌入,通过改变参数可以调整隧道的线形与几何结构;将隧道点云和BIM模型相集成,能够表现设计隧道、既有隧道及外侧岩壁的相对位置关系;利用Revit进行二次开发,实现了隧道任意里程处的横断面剖切,断面视图可正确表达隧道设计。该方法有效结合了BIM和遥感测绘技术,有助于设计中规避不良地质区域和设计良好的隧道结构。