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虚拟仿真实验

文章来源:虚拟仿真实验室   发布时间:2015/7/29 18:21:54   浏览量:[]

1.实验项目、功能及效果

表1 实验教学中心实验项目、功能、及效果

序号

课程名称

专业/学科

实验项目

功能

效果

1

交通仿真

交通管理工程

信号交叉口、路段的仿真评价实验

对实际交叉口、路段进行优化设计,运用微观仿真软件进行仿真,通过输出的数据对交叉口、路段进行评价

实现了改善方案实施前的评价,通过仿真达到了室内教学效果,且有利于避免重复性工程施工,节约大量成本

交通管理工程

道路路线设计仿真评价实验

完成道路平纵横断面设计,制作虚拟路线场景制作,进行模拟驾驶,通过汽车稳定性、驾驶操作行为等评价所设计道路的安全性

运用在设计的道路上进行模拟驾驶实验,同时进行数据采集,最后进行数据分析和处理。直观且有数据支撑的进行了道路路线安全性评价。

交通管理工程

3D交通环境设计与仿真实验

运用所学交通设计相关知识,利用3D设计软件,制作仿真交通场景及仿真模型,可用于VISSIM等仿真软件

通过实验,熟悉了3D交通环境设计的整体过程,也更利于掌握仿真软件的后台运行机理

交通管理工程

人车路系统虚拟仿真实验

实时模拟描述车辆的运动力学行驶状态,揭示车-路互动系统的不安全诱因和极限危险工况

提高实验的安全性,并保证实验功能的完成

交通管理工程

驾驶行为分析虚拟仿真实验

完成模拟场景制作,并进行模拟驾驶,对汽车操稳性、驾驶人操作行为特征虚拟试验,掌握分析方法

运用模拟驾驶系统进行模拟驾驶实验,同时进行数据采集,最后进行数据分析和处理。解决了实际驾驶难以实现的问题。

2

道路交通事故预防心理学

交通管理工程

治安学

刑事科学技术

高速公路环境下驾驶人应激反应能力评估实验

评估驾驶人对高速公路应激交通场景的感知判断及操作反应能力

建立高速公路交通场景,规避了实车高速实验的危险。

交通管理工程

治安学

刑事科学技术

雨天环境下驾驶人应激反应能力评估实验

评估雨天环境下驾驶人对应激交通场景的感知判断及操作反应能力

建立了多种不良天气环境下的三维场景,缩短了实验准备时间,增加实验的可控性,规避了实际环境中操作的风险和成本,提高了安全性

交通管理工程

治安学

刑事科学技术

雪天环境下驾驶人应激反应能力评估实验

评估雪天环境驾驶人对交通场景的感知判断及操作反应能力

交通管理工程

治安学

刑事科学技术

雾天环境下驾驶人应激反应能力评估实验

评估雾天环境下驾驶人对应激交通场景的感知判断及操作反应能力

交通管理工程

治安学

刑事科学技术

不同道路环境对驾驶人生理特性影响分析实验

针对多种道路类型,分析各种交通事件对驾驶人心率、呼吸、脑电等生理指标的影响

降低佩戴生理仪对驾驶操作的干扰,减少交通场景多变带来的不可控因素影响,提高实验可信度

交通管理工程

治安学

刑事科学技术

不良天气条件对驾驶人生理特性影响分析实验

针对多种不良天气条件,分析各种交通事件对驾驶人心率、呼吸、皮肤电、脑电等生理指标的影响

交通管理工程

治安学

刑事科学技术

跟车过程中驾驶人眼动行为分析实验

针对不同道路环境类型,分析驾驶人在跟车过程中的眼睛运动规律

降低实车实验佩戴眼动仪对驾驶人视觉搜索行为的影响,提高实验安全性

3

道路交通管理规划与组织

交通管理工程

城市路网堵点识别与评价实验

挖掘城市路网大数据,运用TransCAD对城市路网堵点进行识别与分析

运用仿真软件对交通路网进行分析,以较低成本锻炼了学生对交通工程相关知识的运用能力,熟悉了交通问题分析过程

交通管理工程

路网高峰时段警力配置优化与仿真实验

根据警力资源情况,高峰路网需求情况,对警力布置进行了优化配置

在大数据环境下,锻炼了学生运用仿真技术处理实际问题的能力,熟悉了交警优化配置的过程

交通管理工程

交通组织优化与仿真实验

对给定路网的交通组织方案进设计、效果验证

以较低成本锻炼了学生交通组织优化设计相关知识的运用能力,培养了学生创新能力

4

道路交通事故分析与鉴定

交通管理工程

汽车碰撞汽车事故分析与再现实验

进行汽车碰撞汽车、多车碰撞等形态事故三维分析与再现

通过模拟实验了解汽车碰撞事故过程、碰撞现场特征以及三维再现过程

交通管理工程

汽车碰撞两轮车事故分析与再现实验

进行汽车碰撞自行车形态事故三维分析与再现

通过模拟实验了解汽车碰撞两轮车事故过程、碰撞现场特征以及三维再现过程

交通管理工程

单车事故分析与再现实验

进行汽车碰撞护栏、固定物等形态事故三维分析与再现

通过模拟实验了解单车事故过程、碰撞现场特征以及三维再现过程

交通管理工程

汽车碰撞行人事故分析与再现

进行汽车碰撞行人形态事故三维分析与再现

通过模拟实验了解汽车碰撞行人事故过程、碰撞现场特征以及三维再现过程

5

车辆结构认知

交通管理工程

刑事科学技术

消防工程

侦查学

电控发动机模拟实验

利用车辆故障诊断仿真实验平台,模拟电控发动机的故障形态,并对常见故障进行诊断

掌握电控发动机的工作原理,分析电控发动机的故障形态

交通管理工程

刑事科学技术

消防工程

侦查学

ABS模拟实验

ABS系统技术状态进行检测,对典型故障进行诊断分析

掌握ABS的结构、工作原理以及典型故障的模拟诊断检测方法

交通管理工程

刑事科学技术

消防工程

侦查学

汽车电器总成实验

利用车辆故障诊断仿真平台,模拟检测汽车电器总成,分析、判断及排除汽车电路系统故障

熟悉汽车整车的电路系统的组成,提高学生的汽车电器故障的检测、维修、维护能力

交通管理工程

刑事科学技术

消防工程

侦查学

自动变速器实验

利用车辆故障诊断仿真实验平台,模拟诊断自动变速器工作过程中出现的典型故障

掌握自动变速器的结构、工作原理以及自动变速器故障的模拟诊断检测方法

6

交通心理学

交通管理工程

刑事科学技术

消防工程

速度估计检测实验

检测驾驶人对运动体速度估计的准确性及性格的焦躁性

模拟驾驶人的认知过程,检测驾驶人在虚拟环境下的心理/生理因素指标,规避了实车实验的风险。通过实验学生掌握了多种心理生理检测设备的操作使用方法,实践了心理生理检测,加深了对所学课程内容的理解。掌握了驾驶适宜性的检测评价方法,深化对人在整个交通系统中的重要性的认识

交通管理工程

刑事科学技术

治安学

紧急/连续紧急反应检测实验

检测驾驶人在紧急情况下的反应能力、驾驶人抗疲劳能力

交通管理工程

刑事科学技术

治安学

处置判断检测实验

测试驾驶人在多种信息情况下注意力的分配、持续注意能力,操作动作协调性和动作圆滑性

交通管理工程

刑事科学技术

治安学

选择反应检测实验

测试驾驶人反应速度的快慢、反应准确性及机敏性

交通管理工程

刑事科学技术

治安学

夜间视力检测实验

检测驾驶人在夜间对低对比度物体的识别能力

交通管理工程

刑事科学技术

治安学

风险反应检测实验

检测驾驶人感知和处理周边出现的潜在危险情况的能力

交通管理工程

刑事科学技术

治安学

驾驶适宜性检测评价实验

在生理/心理检测指标基础上对受检者作为驾驶员的适宜性进行评价

7

交通事故现场勘查

交通管理工程

刑事科学技术

侦查学

交通事故现场处置

交通事故现场的救援、保护和清理的过程和方法

主要在校内实训场模拟各类道路交通事故现场的情形,使学生完成交通事故处理的现场保护、痕迹提取、现场照相等各个环节,提高学生的交通事故处理实践能力。同时规避了完全实车碰撞的风险,减少了进行实车实验的成本。

交通管理工程

刑事科学技术

侦查学

交通事故现场地面轮胎痕迹辨识

轮胎痕迹的形态观察和分析鉴别

交通管理工程

刑事科学技术

侦查学

交通事故车体痕迹辨识

车体痕迹的形态观察和分析鉴别

交通管理工程

刑事科学技术

侦查学

道路交通事故现场物证勘验

对各种常见事故痕迹物证的勘验和提取

交通管理工程

刑事科学技术

侦查学

道路交通事故现场图的手工绘制

手工绘制交通事故现场记录图和现场比例图

交通管理工程

刑事科学技术

侦查学

道路交通事故现场图的计算机制作

利用计算机绘制交通事故现场比例图

交通管理工程

刑事科学技术

侦查学

道路交通事故现场勘验照相

事故现场勘验照相以及照片处理技能

8

道路交通控制

交通管理工程

交通信号控制设计评价优化

设计、评价、优化信号控制策略,真实信号控制机的操作、连接、调试和硬件使用

通过模拟平台,实现了在实验室完成信号控制机的使用及信号配时优化,避免了现实操作中的危险,节约了成本

交通管理工程

刑事科学技术

侦查学

治安学

交通监控系统的硬件结构与工作原理

实现路口视频信号的采集、传输、大屏幕显示、分割等功能

使学生熟悉了视频监控、线圈检测设备的硬件设备和工作原理,培养了学生动手能力,通过虚拟平台节省了成本,降低了风险

交通管理工程

刑事科学技术

侦查学

治安学

线圈检测系统的硬件结构与工作原理

线圈检测器的工作原理,学生可自制线圈检测器,检测交通量

交通管理工程

交通管理设施设计

实现整体微缩模拟道路景观,包括信号灯、标志、标线、龙门架、路灯、草坪等部件;整体平台采用模块化、积木式设计;各个路口是以积木的形式组合成路网。学生可在模块化模拟平台中动手设计交通设施。

每个微缩模拟部件都采用插接式方式连接,便于拼装和连接,各自模块可以升降,以便于学生实验操作,各模块之间可以任意组合,拼接成路网,以培养学生的动手能力。

9

交通指挥

交通管理工程

治安学

侦查学

交叉路口模拟指挥

锻炼学生在交叉路口运用手势信号进行交通指挥与疏导的能力

通过在交通指挥实训场模拟交叉路口、路段和违法行为查处现场,达到锻炼各种正常情况下交通指挥的能力,避免了在实际道路上实训对道路交通的影响。

交通管理工程

治安学

侦查学

交通警卫模拟指挥

锻炼学生在交通警卫时进行警力布设、交通指挥的能力

交通管理工程

治安学

侦查学

交通违法行为查处模拟指挥

锻炼学生在交通违法行为查处时的自身防护和指挥的能力与技巧

10

公安交通管理概论

治安学

刑事科学技术

侦查学

消防工程

应急情况下的模拟交通指挥

锻炼如何在交通事故现场、刑事案件现场、群体性事件现场等应急情况下交通指挥的能力

通过在交通指挥实训场模拟交叉路口、路段和违法行为查处现场,达到锻炼应急情况下交通指挥的能力,避免了在实际道路上实训对道路交通的影响。

治安学

刑事科学技术

侦查学

消防工程

驾驶适宜性检测评价实验

在生理/心理检测指标基础上对受检者作为驾驶员的适宜性进行评价

模拟驾驶人的认知过程,检测驾驶人在虚拟环境下的心理/生理因素指标,规避了实车实验的风险。

治安学

刑事科学技术

侦查学

消防工程

模拟驾驶操作虚拟仿真实验

利用模拟驾驶系统进行汽车操稳性、危险感知、危险驾驶行为等虚拟试验

在模拟驾驶条件下对对汽车操控、驾驶人行为及感知情况进行体验并记录分析,避免实车操作的危险性。

2.典型实验项目流程

(1)驾驶行为分析虚拟仿真实验
        该实验流程如图1所示。

图1驾驶行为分析虚拟仿真实验流程图

具体实验内容如下:
虚拟视景的制作
        根据实验要求设计道路平曲线、竖曲线、横断面等参数,然后运用VSdesign、HDserial等软件构建道路主线模型、道路两侧地形模型、道路交通标志、道路护栏等设施,生成符合实验要求的道路虚拟视景不少于10Km。这部分主要为模拟驾驶实验过程提供相应的仿真道路平台。

模拟驾驶并进行数据采集
        该过程首先需要进行合理的实验设计,然后在68个可输出的参数中选择出速度、方向盘转角、车轮受力等参数进行输出,再利用模拟驾驶系统在制作的道路虚拟视景中进行模拟驾驶实验,同时完成对相关参数的采集。

数据分析和处理
        对采集的数据运用数理统计方法进行分析处理,得出驾驶行为特征,掌握相应的数学分析方法。

(2)汽车碰撞行人事故分析与再现实验
        该实验流程如图2所示。

图2 汽车碰撞行人事故分析与再现实验流程图

具体实验内容如下:
布置交通事故现场
        在交通事故现场勘查虚拟仿真实训平台,根据汽车碰撞行人的事故形成的基本原理和特征,将汽车、模拟人体、散落物、血迹(用颜料代替)、刮擦痕迹等现场元素进行布置,使各现场元素位置基本符合事故的形成规律。

交通事故现场数据测量
        学生利用皮尺、激光测距仪、笔等工具对道路宽度、车体定位尺寸、散落物定位尺寸等进行一一测量并进行记录。

交通事故分析与再现
        该过程主要运用交通事故分析再现虚拟仿真实验平台的道路交通事故计算机辅助分析系统完成。将所测得原始数据按要求录入系统,三维再现交通事故过程中车和人的运行轨迹,并计算出汽车和人的运行速度。进一步加深对汽车碰撞行人事故的形成规律认识,掌握对此类事故的分析方法。

(3)机动车驾驶人适宜性检测评价实验
        该实验流程如图3所示。

图3 机动车驾驶适宜性检测实验流程图

具体实验内容如下:
实验设计与准备
        使学生熟悉机动车驾驶人适宜性评价指标,掌握各检测设备正确的使用方法。

实验项目操作及数据采集
        使各位学生作为被试,进行处置判断检测、选择反应检测、速度估计检测、深度知觉检测、暗适应检测等项目,将检测结果传至控制机,最后生成检测结果。

实验结果与原理分析
        每位同学得到自己的检测数据和生成的检测结果,与交通行业标准进行对比分析,掌握驾驶适宜性的检测原理、数据处理方法、适宜性影响因素和误差分析等。