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转辙机用于改变列车运行方向、锁闭道岔和反映道岔状态,是道岔控制系统的执行机构,是实现轨道交通运输自动化的关键信号设备。ZDJ9型转辙机是当下应用最广泛的转辙机之一,对ZDJ9型转辙机及其控制系统进行实时监测及学习培训,是保证轨道交通安全高效运营的关键。虚拟现实技术是通过创建三维空间的虚拟世界,为用户提供视觉听觉等体验的计算机仿真技术,具有多感知性、交互性等优点,逐渐被应用于轨道交通行业。目前,信号设备全生命周期中出现工程设计二维图纸可读性低,二维监测界面不利于直观定位故障点,培训学习形式过于传统,培训效果不理想等问题。为解决上述问题,本文研究了ZDJ9型转辙机及其控制系统和虚拟现实技术,设计并实现了一个基于Unity3D的虚拟仿真技术。本文的工作成果主要有以下四方面:(1)研究了主流的三维建模工具及三维开发引擎。选择操作便捷、建模精度高、动画制作能力强的3ds Max作为建模软件;选择兼容性强、交互性强、跨平台、开发难度低的Unity3D作为仿真系统开发平台。(2)对仿真系统进行需求分析及总体设计。仿真系统性能需求应满足实时性强、响应速度快、兼容度高等特点;仿真系统应具备工程设计成果三维可视化、监测数据三维复示、虚拟学习培训等功能;(3)利用3ds Max实现仿真系统三维模型创建。以ZDJ9型转辙机及其控制系统为研究对象,对仿真场景涉及的室内外信号设备及室内外电路进行设计;提取信号设备零件的层次关系模型、特征约束信息及可操作信息;根据提取信息使用3ds Max对ZDJ9型转辙机及其控制设备三维模型创建、转岔联动动画创建;利用边折叠技术、多细节层次技术、纹理映射技术等方式降低模型占用内存、提高模型真实度。(4)利用Unity3D实现仿真系统开发。使用三维位置几何变换及碰撞检测算法,实现人机交互;利用Protobuf与监测系统进行通信、对监测数据进行序列化封装及反序列化解析,实现监测数据在三维空间的实时复示;根据着色器处理原理、模型空间到屏幕空间转换规则,实现凸显模型轮廓的效果;封装ZDJ9型转辙机基础数据,生成XML配置文件,利用协程读取解析数据并做插补值,实现ZDJ9型转辙机自动拆卸;完成了信号监测系统实时复示、ZDJ9型转辙机结构特征、电气特性、动作原理及控制原理学习、拆装及组合架配线实训操作、维护维修等功能的集成。本文完成了ZDJ9型转辙机及控制系统三维建模,实现了二维图纸到三维模型的映射,可视化了工程设计成果;通过对信号监测系统采集数据在三维空间实时复示,缩短故障定位时间;对ZDJ9型转辙机相关基础知识、实训操作及维护指导进行模拟,为培训提供了高效、安全、便捷、经济的方式,具有重要的实际价值。