虚拟仿真实验教学中心的教学资源包括课程,实验项目、功能及效果见表1。
表1 虚拟仿真实验教学资源
序号 | 课程名称 | 专业/学科 | 实验项目 | 功能 | 效果 |
1 | 交通系统仿真 | 交通运输土木工程交通工程 | 交互模式高速公路安全仿真实验 | 在公路设计阶段阶段,根据公路结构参数和环境条件检测其运营环境的车速诱导效果 | 进行公路运营过程的安全性虚拟检测和评价,减少道路实验的能源消耗,提高设计效率 |
自行模式高速公路安全仿真实验 | 根据运行车速预测模式实时模拟描述车辆的运动力学行驶状态 | 进行公路运营过程的安全性虚拟检测,减少道路勘测实验的能源消耗 | |||
2 | 灾害防治理论与技术 | 交通运输土木工程 | 高速公路安全评价虚拟仿真 | 在虚拟高速公路上通过虚拟实验获得安全性评价指标 | 实现高速公路实车虚拟检测,降低实验成本 |
3 | 交通信息技术及仿真 | 交通运输车辆工程 | 高速公路安全评价虚拟仿真 | 在虚拟高速公路上检测汽车道路运行效果 | 实现高速公路实车虚拟检测,降低实验成本 |
4 | 系统建模与仿真 | 交通运输车辆工程 | 激光扫描三维建模实验 | 利用手持三维扫描仪扫描生成三维模型 | 快速便捷获得三维模型,奠定CAE分析及虚拟仿真基础 |
高速公路安全评价虚拟仿真 | 在虚拟高速公路上检测其车路运行效果 | 高速公路实车虚拟检测,节约能源,降低实验成本 | |||
汽车操稳性虚拟仿真实验 | 在长安大学虚拟试验场进行汽车操稳性试验 | 提高车辆设计的安全性,提高设计效率 | |||
5 | 交通系统建模与仿真 | 交通运输车辆工程汽车服务工程 | 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 |
6 | 虚拟现实技术 | 交通运输车辆工程汽车服务工程电子信息工程 | 三通道虚拟仿真实验 | 进行基于服务器/客户机结构的三通道虚拟仿真实验 | 了解多通道视景同步渲染技术,提高学生动手能力 |
模拟驾驶操作虚拟仿真实验 | 利用商用车驾驶操作台进行汽车操稳性虚拟试验 | 了解多通道数据采集系统的设计、采集及交互方法 | |||
7 | 道路交通安全学 | 交通运输车辆工程 | 道路交通事故分析与再现实验 | 进行汽车碰撞汽车形态事故三维分析与再现 | 了解汽车碰撞事故过程以及三维再现过程,使得事故量化分析成为可能 |
8 | 事故分析与再现 | 交通运输车辆工程 | 车碰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 | 了解汽车碰撞事故过程以及三维再现过程,使得事故量化分析成为可能 |
车碰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 | 了解汽车碰撞自行车事故过程以及三维再现过程,使事故量化分析成为可能 | |||
9 | 道路交通安全工程 | 交通运输车辆工程 | 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 | 了解汽车碰撞护栏、固定物事故过程以及三维再现过程,使得事故量化分析成为可能 |
10 | 交通行为分析 | 交通运输车辆工程汽车服务工程 | 三级公路驾驶注视行为实验 | 利用单通道虚拟仿真设备,在虚拟三级公路三维场景进行驾驶人注视行为实验 | 实现驾驶人注视行为实验的条件可控。节约能源,降低实验成本 |
11 | 道路交通事故预防心理学 | 交通运输汽车服务工程 | 二级公路驾驶行为心理实验 | 利用单通道虚拟仿真设备,在虚拟二级公路三维场景进行驾驶行为心理实验 | 实现驾驶人心理实验的条件可控。节约能源,降低实验成本 |
12 | 汽车试验技术 | 车辆工程汽车服务工程 | 汽车操稳性虚拟仿真实验 | 在长安大学虚拟试验场进行汽车操稳性试验 | 提高车辆实验的安全性,并实现可视化,节约能源,降低实验成本 |
汽车平顺性虚拟仿真实验 | 在长安大学虚拟试验场进行汽车平顺性试验 | 提高车辆设计效率,并实现可视化,节约能源,降低实验成本 | |||
13 | 现代车辆结构分析 | 车辆工程汽车服务工程 | 汽车试验场虚拟仿真实验 | 在长安大学虚拟试验场进行自主模式汽车试验 | 以可视化方式体验车辆设计性能,提高设计效率 |
14 | 人车路环境系统工程学 | 交通运输车辆工程 | 城市道路环境下驾驶人应激反应能力评估实验 | 评估驾驶人对城市道路应激交通场景的感知判断及操作反应能力 | 应激参场景的交通构成及交通流量控制简单,应激事件搭建方便,能够全面评估不同道路环境下驾驶人的感知判断及操作反应特性 |
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 | ||||
15 | 人-车-路系统安全学 | 交通运输车辆工程汽车服务工程 | 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,提高了安全性 |
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 | ||||
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 | ||||
16 | 交通安全技术 | 交通运输车辆工程汽车服务工程 | 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 |
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 | ||||
17 | 交通心理学 | 交通运输车辆工程汽车服务工程 | 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 |
换道过程中驾驶人眼动行为分析实验 | 针对不同道路环境类型,分析驾驶人在换道过程中的眼睛运动规律 | ||||
18 | 道路交通事故预防心理学 | 交通运输车辆工程汽车服务工程 | 潜在危险预见基本能力评估实验 | 评估驾驶人的预见交通场景中潜在危险的能力水平,并提出改善提升对策 | 增加学生对潜在危险预见能力的掌握,以及潜在危险场景下驾驶人的眼睛运动规律特性 |
潜在危险预见过程中驾驶人眼动行为分析实验 | 针对不同交通场景,评估驾驶人在潜在危险预见过程中眼睛运动规律 | ||||
19 | 汽车理论 | 交通运输车辆工程汽车服务工程热能与动力工程 | 汽车转向瞬态响应实验 | 利用六自由度汽车性能虚拟实验平台,评价汽车转向瞬态响应特性 | 分析并测试汽车在高速行驶过程中的安全性能,节约能源,降低实验成本 |
汽车转向稳态回转实验 | 评价汽车的稳态转向特性及车身侧倾特性 | 判别被测试车辆的转向特性,获取车身侧倾特性参数信息 | |||
汽车转向轻便性实验 | 评价汽车转向行驶时转向操纵性能 | 测定操舵力的大小,检验汽车转向行驶时的转向轻便性 | |||
汽车转向回正性实验 | 评价汽车由曲线行驶自由恢复到直线行驶的过渡过程和能力 | 测试转向力输入,有效鉴别汽车的转向回正能力 | |||
汽车极限行驶能力实验 | 考核汽车随极限应力的行驶能力 | 分析并鉴别汽车的抗侧翻能力和行驶安全性,节约能源,降低实验成本 | |||
20 | 制动系统的动态分析 | 交通运输车辆工程 | 汽车紧急制动动态分析实验 | 利用六自由度汽车性能虚拟仿真实验平台,评价汽车的紧急制动性能 | 通过虚拟仿真实验掌握汽车制动性能的评价指标。 |
汽车转弯制动动态分析实验 | 利用六自由度汽车性能虚拟仿真实验平台,评价汽车在转向过程中的制动性能 | 了解汽车转向加制动联合工况下,汽车所体现出的制动性能 | |||
制动对汽车平顺性的影响分析实验 | 利用六自由度汽车性能虚拟仿真实验平台,分析汽车制动过程中对平顺性的影响 | 了解在汽车制动工况下,汽车平顺性的影响因素 | |||
制动对汽车操稳性的影响分析实验 | 利用六自由度汽车性能虚拟仿真实验平台,分析汽车制动过程中对操纵稳定性的影响 | 通过实验数据说明制动性对汽车操纵稳定性的影响 | |||
21 | 汽车运用工程 | 交通运输物流工程 | 汽车动力性实验 | 利用六自由度汽车性能虚拟仿真实验平台,评价汽车动力性能的优劣 | 掌握汽车动力性能虚拟仿真实验的原理和方法,以及动力性评价指标 |
汽车制动性实验 | 利用六自由度汽车性能虚拟仿真实验平台,分析汽车的制动性能 | 掌握影响汽车制动性能的评价指标和主要因素 | |||
汽车燃油经济性实验 | 利用六自由度汽车性能虚拟仿真实验平台,分析评价汽车燃油经济性 | 掌握汽车循环燃料消耗量的测量方法以及汽车燃料经济性的评价指标和评价方法 | |||
汽车操纵稳定性实验 | 利用六自由度汽车性能虚拟仿真实验平台,分析评价汽车操纵稳定性 | 掌握影响汽车操纵稳定性能的评价指标和评价方法 | |||
22 | 汽车检测诊断技术 | 交通运输车辆工程汽车服务工程热能与动力工程 | 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 |
ABS模拟实验 | 对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 | |||
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 | |||
安全气囊实验 | 利用车辆故障诊断仿真平台,模拟安全气囊装置的状态,并对典型故障进行诊断分析 | 了解安全气囊的基本构造及原理,培养学生的故障诊断思维能力 | |||
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 | |||
23 | 运输物流系统课程设计 | 交通运输物流工程 | 物流系统仿真实验 | 物流流程优化、仓储布局与运作的流程优化 | 使学生得以在短时间内以极低的成本完成相关的设计、实验、效果评估工作 |
交通系统仿真实验 | 供学生就交通路网控制模拟与优化 | ||||
24 | 物流工程 | 物流工程交通运输 | 仓储设施布局设计实验 | 供学生在虚拟仓库环境中进行物流设备、周边设施的规划与设计,并利用本平台对其效果进行分析、验证 | 大大加深了学生对物流系统工程相关知识的掌握与提高了相关专业知识的运用能力 |
物流管理流程设计与规划实验 | 供学生运用其所学的物流系统设计知识,对物流运作流程进行设计,对人力资源方案进行设计,并验证其效果 | ||||
25 | 交通运输系统仿真 | 交通运输物流工程交通工程 | 交通路网优化与仿真实验 | 对交通路网进行布局设计 | 以较低成本锻炼了学生对交通运输工程相关知识的运用能力。使学生在设计过程中,对所设计方案进行多目标、直观、定量科学评价的关键设备,培养了学生创新能力,使学生掌握了多目标、多层次、多手段评价公路路线设计方案的能力 |
交通控制系统仿真实验 | 学生对给定路网的交通信号控制系统进设计、效果验证 | ||||
公路路线景观仿真评价实验 | 采用纬地道路设计和Uc-winroad仿真平台联合建模仿真,进行公路路域景观设计与评价 | ||||
公路路线方案安全性评价仿真实验 | 将学生选定的公路路线方案与carsim、trucksim等汽车动力学仿真软件连接,评价公路路线方案安全性 | ||||
公路路线交通质量仿真评价实验 | 从通行能力方面仿真评价路线方案在交通质量的合理性 | ||||
26 | 交通心理学 | 交通运输车辆工程交通工程 | 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 |
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 | ||||
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 | ||||
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 | ||||
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 | ||||
27 | 道路交通事故预防心理学 | 交通工程交通运输车辆工程 | 速度估计检测实验 | 检测驾驶人对运动物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。通过实验使学生加深各种生理、心理因素对驾驶安全性的影响规律的认识,掌握检测数据处理方法 |
动体视力检测实验 | 检测驾驶人对运动物体的辨识能力 | ||||
暗适应检测实验 | 检测驾驶人在亮度突变时视力急剧下降后的恢复能力 | ||||
深度知觉检测实验 | 检测驾驶人对物体位置的空间感知能力 | ||||
处置判断检测实验 | 测试驾驶人在多种信息情况下注意力分配、转移能力及持续注意能力 | ||||
选择反应检测实验 | 测试驾驶人反应速度的快慢、反应准确性及其机敏性 | ||||
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 | ||||
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 | ||||
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、正确操作能力以及驾驶人抗疲劳能力 | ||||
驾驶员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 | 通过实验使学生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 | |||
28 | 高速公路监控系统 | 自动化(交通信息与控制) | 高速公路网运营环境仿真实验 | 在虚拟环境中展示高速公路运营环境,分析各种构造物的使用方法,评价其在实际应用中的有效性 | 通过对虚拟构造物的展示,提高学生对高速公路运营环境的感性认识,通过对虚拟环境的模拟验证构造物的使用方法以及设置的合理性 |
高速公路交通信息采集仿真实验 | 通过对高速公路网上面的虚拟仪器信息采集,获得高速公路的运行状况 | 全方位的描述高速公路网的运营状态,评价道路运行的状态和管理者的运营管理水平 | |||
高速公路交通信息发布仿真实验 | 通过对高速公路网上面的虚拟仪器进行信息发布,进行车流的诱导和控制 | 虚拟的信息发布系统,可以对交通网络中的车流产生控制和诱导作用,用来评价管控措施的正确性,和实施效果 | |||
29 | 交通系统建模与仿真 | 自动化(交通信息与控制) | 高速公路交通流仿真实验 | 在虚拟的高速公路网络环境中,模拟道路交通流的各种形态 | 在虚拟的环境中模拟自由流、饱和流和阻塞流等交通流形态,验证各种交通流模型的正确性及存在的不足 |
30 | 交通控制与管理 | 自动化(交通信息与控制) | 高速公路网交通控制仿真实验 | 在虚拟的环境中,利用仿真的交通流环境,发布和实施管理控制策略 | 在虚拟的交通流环境中,实施交通管控措施,验证路段控制方法的有效性,验证路网协调控制策略的有效性 |
高速公路网突发事件应急处置仿真实验 | 在虚拟的交通网络中,模拟突发事件,形成突发事件后网络交通流的演变过程,并且实施应急处置措施 | 在虚拟的突发事件发生下,模拟事件对于交通网络的影响程度及范围,包括时间和空间范围;在采取了应急处置措施后,可对措施的合理性和事件处理的效率进行评价 | |||
31 | 数据挖掘 | 自动化(交通信息与控制)电子信息工程 | 高速公路网交通数据挖掘仿真实验 | 可以对高速公路网络中的运营数据,交通环境数据和收费数据进行挖掘处理 | 通过对原始数据格式、内容的分析,确定数据处理流程,在此基础上研究交通流量时空分布规律方法和OD分布、车型比例分布等指标获取方法 |
32 | 隧道机电系统 | 自动化(交通信息与控制)、土木工程 | 公路隧道通风控制仿真实验 | 模拟公路隧道通风方式及控制方法 | 通过计算隧道需风量,设计隧道通风控制方式及进行通风节能效果计算 |
公路隧道照明控制仿真实验 | 模拟公路隧道照明方式及控制方法 | 展示隧道视觉特点,在照明计算基础上,模拟隧道照明的各种控制方式,并进行照明经济节能分析 | |||
公路隧道交通与控制诱导仿真实验 | 模拟各种工况下的公路隧道交通控制诱导策略 | 通过控制隧道内的交通控制诱导设施,模拟突发事件条件下的隧道交通控制方式及各种诱导方案 | |||
公路隧道消防报警仿真实验 | 模拟公路隧道火灾报警与消防联动系统工作方法 | 通过模拟隧道火灾报警信号,了解隧道火灾报警系统与消防联动控制系统工作原理 | |||
33 | 车联网虚拟仿真 | 计算机科学与技术(交通信息工程方向)物联网交通信息工程及控制 | 微观交通仿真实验 | 虚拟三维城市道路上的车辆行驶效果仿真 | 实现三维虚拟环境下的交通信号控制对车辆流量的调整。 |
驾驶行为微观仿真实验 | 通过连接模拟驾驶设备,将真实的驾驶信号引入到虚拟仿真中,检测人的驾驶行为与虚拟仿真车辆之间的差别和相互影响 | 实现驾驶行为与交通的关系验证。 | |||
车-车/车-路通信仿真实验 | 在虚拟道路上通过虚拟仿真获得运动中车-车间和车-路通信质量(吞吐量、丢包率、时延)与车速和通信节点间距之间的关系 | 完成在虚拟道路上,不同参数条件下的车辆动态组网路由仿真与数据传输质量随参数变化的动态演示。实验在真实环境下进行测试难度非常大,需要调集大批车辆,同时产生大量能源消耗和排放,非常适合在虚拟环境进行 | |||
基于车联网的主动安全应用实验 | 在虚拟道路上通过虚拟仿真实现车联网模式下的车辆监管与主动安全应用 | 完成基于虚拟车联网环境下的多项车辆监管与主动安全的测试实验。包括:车流量监测、交通事件检测、车辆主动避撞、不停车收费、交通信息发布等。该实验在真实环境下进行测试难度非常大,需要调集大批车辆,同时产生大量能源消耗和排放,非常适合在虚拟环境进行 | |||
车路协同虚拟仿真实验 | 实现以车、路、远程三方高度互联为基础的信息感知、传播及交互控制 | 实现虚拟环境下的车路系统虚拟仿真实验,解决真实实验难以开展、难以实时评估、成本高等缺点 |