Бугреев ПЗ (1231492)
Текст из файла
Содержание
Введение 8
1 Эксплуатационная часть 10
1.1 Имитационное моделирование 10
1.2 Актуальность создания тренажерных комплексов для подготовки специалистов ж.-д. транспорта 11
1.3 Применение трехмерной графики в ж.-д. симуляторах 13
1.4 Анализ существующих ж.-д. симуляторов 16
1.5 Структура создаваемого учебно-тренажерного комплекса 19
1.6 Выбор методов моделирования участков пути 22
1.7 Функциональные возможности имитационной модели 23
1.8 Области применения имитационной модели 25
2 Техническая часть 28
2.1 Описание структуры данных 28
2.2 Графическое представление кривых и сплайнов 30
2.3 Моделирование движения поезда 37
2.4 Методы аппроксимации кривых Безье 38
2.4.1 Метод «радиус-векторов» 38
2.4.2 Метод на основе сплайнов Катмулл-Рома 39
2.4.3 Метод де Кастельжо 42
2.4.3.1 Алгоритм метода де Кастельжо 42
2.4.3.2 Рекурсия и сортировка данных 43
2.4.4 Аппроксимация кривой векторами 48
2.5 Использование баз данных 51
2.6 Учёт соединений сплайнов 54
2.7 Сплайны в стрелочных переводах 55
2.8 Реализация движения модели поезда по сплайну 58
2.9 Применение методов обработки параллельных процессов 64
2.10 Графические движки и их применение 65
2.10.1 Библиотеки GLScene и ODE 65
2.10.2 Особенности работы GLScene и ODE 68
2.10.2.1 Библиотека GLScene 68
2.10.2.2 Физика жестких тел библиотеки ODE 70
2.10.2.3 Сочленения жестких тел в библиотеке ODE 73
2.10.2.4 Коллизионный аппарат ODE 77
2.11 Реализация движения модели поезда с использованием технологии 3D 78
3 Экономическая часть 80
3.1 Экономическая характеристика проекта 80
3.2 Расчет затрат при разработке имитационной модели 82
3.3 Расчёт срока окупаемости проекта 84
4 Охрана труда и техника безопасности 86
4.1 Основные положения 86
4.2 Освещение и его влияние на человеческий организм 87
4.3 Системы и виды производственного освещения 88
4.4 Основные светотехнические величины 90
4.5 Источники света и осветительные приборы 90
4.6 Требования к производственному освещению 91
4.7 Расчет искусственного освещения 92
Заключение 96
Список используемых источников 98
Приложение А 101
Приложение Б 110
Приложение В 113
Введение
В современных условиях развития экономики любого государства особое место отводится транспортной инфраструктуре. Роль железно-дорожного транспорта в экономике Российской Федерации огромна. Повышение технико-экономических показателей железнодорожного транспорта напрямую влечет за собой укрепление государственной экономики и повышает её устойчивость.
Повышение технико-экономических показателей железно-дорожного транспорта осуществляется за счет модернизации техни-ческих средств на разных уровнях инфраструктуры, введение технологий бережливого производства, оптимизации перевозочного процесса, и за счет эффективного обучения рабочего персонала.
Умение грамотно продуманно поступать в различных поездных ситуациях, включая нестандартные, оперативно принимать и реализовывать оптимальные решения, предупреждать возникновение ошибок со стороны других участников производственного процесса, ведет к организации эффективной работы и улучшению эксплуатационных показателей.
В дипломном проекте приводится разработка части учебно-тренажерного комплекса на базе имитационного моделирования. Данный комплекс предназначен как для обучения оперативного персонала работников ОАО «РЖД», так и для обучения студентов, обучающихся по специальности «Организация перевозок и безопасность на транспорте (железнодорожном)». Целью дипломного проекта является исследование методов аппроксимации кривых Безье и выработка наиболее оптимальных алгоритмов реализации движения модели поезда по сплайну.
Разрабатываемая часть является основой для реализации оконного интерфейса «виртуальной железной дороги». Необходимость создания точной модели инфраструктуры железнодорожного транспорта обусловлена невозможностью моделирования нестандартных, чрезвычайных ситуаций с использованием реальных технических средств. Использование в модели трехмерной визуализации реально существующих железнодорожных участков призвано повысить интерес к обучению и снизить вероятность осуществления оперативным персоналом необдуманных, заведомо не правильных действий при возникновении подобных ситуаций в реальности.
В целом учебно-тренажерный комплекс апеллирует к творческим способностям оперативного работника, освобождая его от выполнения монотонных рутинных действий, позволяет моделировать поездную ситуацию, дает возможность выбора нескольких наиболее приемлемых решений, позволяет оценить результат выбранного решения, дает рекомендации для каждой оперативной ситуации и оценивает результаты работы.
Обучение оперативного персонала должно осуществляться в специальном классе с использованием компьютеров, объединенных локальной вычислительной сетью, средств связи и документов для ведения учёта и отчётности, предусмотренных должностными обязанностями для полной имитации реально действующих рабочих мест.
1 Эксплуатационная часть
1.1 Имитационное моделирование
Имитационное моделирование – есть процесс конструирования модели реальной системы и постановки экспериментов на этой модели с целью либо понять поведение системы, либо оценить (в рамках ограничений, накладываемых некоторым критерием или совокупностью критериев) различные стратегии, обеспечивающие функционирование данной системы. Таким образом, процесс имитационного моде-лирования понимается как процесс, включающий и конструирование модели, и аналитическое применение модели для изучения некоторой проблемы. Под моделью реальной системы следует понимать представление группы объектов или идей в некоторой форме, отличной от их реального воплощения; отсюда термин «реальный» используется в смысле «существующий или способный принять одну из форм существования». Следовательно, системы, существующие еще только на бумаге или находящиеся в стадии планирования, могут моделироваться так же, как и действующие системы.
Имитационное моделирование является экспериментальной и прикладной методологией, имеющей целью:
– описать поведение системы;
– построить теории и гипотезы, которые могут объяснить наблю-даемое поведение;
– использовать эти теории для предсказания будущего поведения системы, т.е. тех воздействий, которые могут быть вызваны изменениями в системе или изменениями способов ее функ-ционирования.
В отличие от большинства технических методов, которые могут быть классифицированы в соответствии с научными дисциплинами, в которые они уходят своими корнями, имитационное моделирование применимо в любой отрасли науки. Имитационное моделирование получило первоначальный толчок в ходе реализации авиакосмических программ. Сейчас имитационное моделирование применяется, кроме создания тренажёров и обучающих систем, в любых других областях, в которых присутствует понятие «система»[9].
1.2 Актуальность создания тренажерных комплексов для подготовки специалистов ж.-д. транспорта
Применение тренажеров в различных областях человеческой деятельности считается неотъемлемой частью развития данной отрасли. Внедрение тренажеров в такие отрасли, чаще всего связано с невозможностью воплощения некоторых процессов в реальной жизни, или воплощение которых, может повлечь за собой тяжелые последствия окружающей среде либо нанести вред человеку. К таким отраслям деятельности в первую очередь относится транспорт, атомная энергетика, военное дело.
Повышенный спрос на создание большого количества различных тренажеров и развитие функциональных возможностей каждого из них породила потребность обучения людей, непосредственно связанных с данной отраслью, повышения их рабочей квалификации и проведения аттестационных мероприятий.
Еще одним фактором повышенного внимания к развитию ими-тационных тренажеров является возможность моделирования не-стандартных, критических ситуаций, которые могут возникнуть, например, при работе в реальных условиях. Такими ситуациями на железнодорожном транспорте могут быть отнесены всевозможные сходы подвижного состава. Очевидно, что при различных скоростях движения, погодных условиях и воздействия различных возмущающих факторов подвижной состав может сойти с рельс по-разному. Проведение экспериментов и получение всевозможных вариантов развития событий в реальной жизни займет достаточно большое количество времени, сил и средств и не может со стопроцентной уверенностью гарантировать отсутствие людских жертв. Единственно верным решением, в данной ситуации, является применение тренажеров.
На железных дорогах тренажеры применяются более 30 лет для обучения, контроля знаний и аттестации машинистов, оперативных и руководящих работников.
Как показывает анализ отечественного опыта организации безопасности, основными причинами аварий, крушений и браков в работе являются не только низкая надежность техники, но и, в большей степени, неправильные действия работников, связанные с движением поездов и производством маневровой работы. То есть в центре системы по обеспечению безопасности находится человек. Следовательно, первым условием решения проблемы безопасности является учет человеческого фактора. Но, помимо этого, очень важна профес-сиональная подготовленность, на что и направленно создание тре-нажеров, имитирующих те или иные условия работы технических средств. Однако умение реагировать и взаимодействовать с техни-ческим средством не является показателем готовности в организации обеспечения безопасного перевозочного процесса. Также важно умение работы в определенной организованной системе «техническое устрой-ство – человек – человек – техническое устройство», где важным звеном является «…человек – человек…». Поэтому предполагается развитие модульной структуры организации тренажерного оборудования. В свою очередь, установление взаимодействия между модулями тренажера при наличии достаточно сложных связей предполагает использование компьютеров и разработку соответствующего программного обеспе-чения. Продуктивность использования компьютеризированных трена-жеров не вызывает сомнения.
Как известно, перевозочный процесс на железнодорожном транспорте представляет собой сложный механизм взаимодействия различных подразделений, в частности работников хозяйства перевозок, пути, вагонной, локомотивной и целого ряда других служб. А главной задачей всех служб и хозяйств является обеспечение безопасности при осуществлении перевозки. Кроме того, организационные изменения на железнодорожном транспорте России потребовали совершенствования системы управления безопасностью движения поездов.
Поэтому следующим шагом развития тренажерных техник является объединение различных тренажеров индивидуальных рабочих мест в единый учебно-исследовательский комплекс. Каждое рабочее место такого комплекса можно рассматривать как тренажер той или иной службы, в то время как совместная их работа, по сути дела, является реализацией деловой игры, направленной на получение пра-ктических навыков работы в системе, обладающей сложными внутренними связями[9].
1.3 Применение трехмерной графики в ж.-д. симуляторах
Применение компьютерной графики и, в частности, трёхмерного моделирования дает возможность разрабатывать виртуальные трена-жеры для железнодорожных станций и участков; модели движения поездов с визуальным эффектом присутствия; трехмерные сцены, демонстрирующие работу приборов и устройств железнодорожной автоматики и телемеханики. При этом, разработка графического интерфейса, основанного на трёхмерных объектах и алгоритмах взаимодействия с ними, позволяет создавать виртуальную реальность практически в любой области знаний.
Машинисты локомотивов должны проходить весьма ответ-ственное и интенсивное обучение для получения надежных навыков и мастерства. Подобные тренажеры предлагает, например, компания Hughes Training of Arlington, специалистами которой была создана высокодинамичная гибкая тренажерная среда, способная отразить более 100 км дороги с изображением знаков, движущихся транспортных средств, генерированием сигналов и с возможностью моделирования различных транспортных ситуаций. Инструктор имеет возможность ме-нять погоду, время суток, манипулировать сигналами и моделировать аварийные ситуации на реальных объектах трассы.
Широкое применение виртуальные тренажеры получили в авиации. Они применяются не только при обучении пилотов. Сущес-твуют тренажеры для авиадиспетчеров. Самые крупные авиаката-строфы произошли именно по вине авиадиспетчеров. Корпорация CAE Link (США) разработала ряд тренажеров для обучения авиадиспетчеров. Система визуализации в таком тренажере требует обзора на все 360 градусов. Следует отметить, что тренажеры для авиадиспетчеров могут использоваться не только для тренировки, но и при управлении реальным полетом. Это связано с тем, что некоторые реальные объекты достаточно четко заменяются виртуальными. Такими объектами могут быть границы надвигающегося шторма и других погодных явлений.
Если виртуальные полеты в авиационной технике позволяют сэкономить огромные средства на топливе и амортизации техники, то очевидно, что этот аспект проявляется в куда большей степени, когда речь идет о тренажёрах космических. Корпорация CAE-Link разработала для NASA космический тренажер, который используется для тренировки астронавтов в наземных условиях. Можно упомянуть и разработку рос-сийской фирмы из Новосибирска SoftLab, занимающейся созданием виртуальной реальности. Силами этой компании была создана уникаль-ная виртуальная модель одного из отсеков орбитальной станции «Мир», включающая «действующие» приборные панели и инструменты.
Любой компьютерный тренажер в основе своей является системой виртуальной реальности, где человек осуществляет навига-цию, управляя трехмерной моделью того или иного транспортного или любого другого технологического приспособления.
Крупнейшие производители программного обеспечения для тренажерных средств, такие, как Paradigm Simulation, Inc, Coryphaeus Software, Thomson training & Simulation, Ivex Corporation, Virtual prototypes, MultiGen и другие, охватили большое количество систем обучения в самых разных областях, где используется обучение владе-нию транспортными средствами.
В любом тренажере есть механическая часть, имитирующая кабину транспортного средства, которая передает ускорения и вибрации, и компьютерная, которая собственно и обеспечивает иллюзию движения путем координации действий водителя с визуальными, звуковыми и прочими эффектами. Компьютерная часть, в свою очередь, подразделяется на систему визуализации, так называемую сцену из окна (Out of the window scene), и контрольно-управляющую часть (host computing system) [9].
Характеристики
Тип файла документ
Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.
Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.
Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
