基于OGRE三維引擎的電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)三維仿真.pdf

1、牽引供電系統(tǒng)專門為拖動(dòng)車輛運(yùn)輸提供電能，對(duì)電氣化鐵路極其重要。對(duì)牽引供電的研究歷來(lái)都受到人們的重視，然而到目前為止對(duì)牽引供電系統(tǒng)的研究幾乎都是基于二維的，這給學(xué)習(xí)研究、分析等帶來(lái)了極大的不便，影響了研究的效率和效果。為了使對(duì)牽引供電系統(tǒng)的研究更加直觀，研究的效率高、效果高，本文將三維仿真技術(shù)引入對(duì)電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)的研究。
　　論文介紹了三維仿真技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及常用三維仿真軟件的特點(diǎn)，通過(guò)比較，決定采用OGRE三維仿真引擎對(duì)牽

2、引供電系統(tǒng)進(jìn)行仿真。三維場(chǎng)景需要模型，OGRE引擎本身沒(méi)有創(chuàng)建模型的功能，3ds MAX是專門創(chuàng)建三維模型仿真軟件，本文采用3ds MAX對(duì)電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行建模。
　　OGRE場(chǎng)景以樹(shù)形結(jié)構(gòu)組織場(chǎng)景節(jié)點(diǎn)。牽引供電系統(tǒng)從空間上大體分成牽引變電所和牽引網(wǎng)，變電所內(nèi)包含有值班室、電壓器、絕緣子等諸多物體，牽引網(wǎng)包含有鐵軌、沿線桿塔和接觸網(wǎng)等諸多部分，本文根據(jù)牽引供電系統(tǒng)的空間特性設(shè)計(jì)仿真系統(tǒng)的空間邏輯結(jié)構(gòu)，所設(shè)計(jì)的邏輯結(jié)構(gòu)

3、層次分明，結(jié)構(gòu)清晰。為了滿足大多數(shù)用戶的需求，本文設(shè)計(jì)了牽引供電仿真系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)，讓用戶可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行瀏覽、維護(hù)，同時(shí)仿真系統(tǒng)還可用于教學(xué)。
　　為了提高基于OGRE三維仿真引擎對(duì)牽引供電系統(tǒng)進(jìn)行三維仿真時(shí)的實(shí)時(shí)渲染效率，論文從減少渲染批次的角度出發(fā)，對(duì)仿真模型加載優(yōu)化方法進(jìn)行研究。通過(guò)分析普通模型加載方式（單個(gè)物體獨(dú)立加載）、靜態(tài)幾何加載方式和實(shí)例幾何加載方式的工作原理，并以牽引供電系統(tǒng)絕緣子為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，分別采用三種加載方式加載

4、不同數(shù)量的絕緣子進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果表明靜態(tài)幾何和實(shí)例幾何方法能夠大幅地減少渲染批次，相比于普通的加載方式可以大大地提高渲染效率。根據(jù)三種加載方式的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了仿真系統(tǒng)的模型加載優(yōu)化方案，仿真結(jié)果表明提出的優(yōu)化方案對(duì)牽引供電系統(tǒng)進(jìn)行仿真可以減少時(shí)實(shí)渲染過(guò)程中的批次，有效地提高場(chǎng)景的時(shí)實(shí)渲染效率。
　　OGRE沒(méi)有專門的數(shù)據(jù)庫(kù)用以處理三維場(chǎng)景中的特殊數(shù)據(jù)，本文將牽引供電系統(tǒng)中設(shè)備的參數(shù)信息與模型數(shù)據(jù)分離開(kāi)，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)層次，設(shè)計(jì)了讀取和在

5、場(chǎng)景中實(shí)時(shí)顯示參數(shù)信息的流程并編程實(shí)現(xiàn)。OGRE沒(méi)有專門實(shí)現(xiàn)界面中的中文顯示，為了滿足用戶的日常閱讀和使用習(xí)慣，本文使用Windows系統(tǒng)中的中文字體作為字體資源，實(shí)現(xiàn)了在場(chǎng)景界面中顯示漢字的功能，同時(shí)設(shè)計(jì)方案解決了由于漢字占用位的不同導(dǎo)致的文本信息換行時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤的問(wèn)題。最后，論文采用頂點(diǎn)緩存技術(shù)在程序運(yùn)行時(shí)同步創(chuàng)建牽引供電系統(tǒng)中大量存在的線，解決了事先建模的實(shí)體線難修改，復(fù)用率低，占用內(nèi)存高，影響場(chǎng)景渲染效率的問(wèn)題，克服了理想線無(wú)三維