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摘要 机车模拟驾驶是机车驾驶教学的主要形式,模拟教学多应用大屏幕投影视景,屏幕投影对遮挡光线的要求与课堂正常教学的光线需求是一对矛盾,而传统的视景增亮方法顾此失彼,达不到教学要求。移动式视景增亮装置的教学应用,弥补了这一教学设备的不足。其结构简单,科学合理,采用可移动式的折叠式遮光罩,对投影屏幕前区进行最佳的区间遮罩,保证视景图像清晰、逼真的同时,不影响模拟驾驶室及教室的光线需求;应用于教学实践以提高教学效果和教学效率,作为机车模拟驾驶教学的视景增亮教学装置予以应用和推广。
关键词 模拟视景增亮装置;机车模拟驾驶教学;教学设备开发应用
中图分类号:G712 文献标识码:B 文章编号:1671-489X(2010)09-0102-02
机车模拟驾驶是机车驾驶学习和教学的主要形式,通过仿真机车驾驶的环境和体验,让学员最大限度地进行机车驾驶的“实践”,以弥补机车驾驶教学中无法满足学员进行现场实践操作的不足。我国铁路建设发展迅猛,在机车驾驶学习中机车模拟驾驶的教学应用越来越多,机车模拟驾驶一般均采用大屏幕投影的形式显示模拟驾驶视景,来实现对驾驶环境的仿真和体验。在实际教学中,大屏幕投影在正常光线下常变得暗淡,无法达到清晰和逼真的效果,且无合适的教学设备能予以解决,从而影响机车模拟驾驶教学的效果。2009年8月26日,移动式机车模拟驾驶视景增亮装置获得国家专利局的授权,该装置完善了机车模拟驾驶视景的增亮配置,提高了视景显示品质,将其应用于机车模拟驾驶教学,效果较佳。现将其构造原理和教学应用情况论述如下。
1 机车模拟驾驶视景增亮原始方法及不足
为了使机车模拟驾驶大屏幕视景显示达到理想效果,之前对于视景增亮主要采用3种方法:1)教学中临时以窗帘遮挡窗户,使整个模拟驾驶室的光线变暗,以衬托大屏幕视景的亮度,使其清晰、明亮,达到教学要求;2)把投影屏幕和机车模拟驾驶室之间整体包成暗室,这种方法同第一种相似,只是实施起来更为规范到位;3)采用提高投影机流明的方法,即把投影机相关的亮度、对比度属性功能最大地发挥。
以上3种方法均存在不同的缺陷,无法满足正常机车驾驶教学的要求。第1种方法拉起教室窗帘,衬亮了大屏幕视景,同时也影响了整个教室和机车模拟驾驶室的采光,光线不足的情况下,教员讲演和学员笔记等教学活动均受影响;第2种方法与第1种方法类似,可以保证教室的正常光线,但机车模拟驾驶室失去采光,教员的驾驶操作演示和学员模拟驾驶难以正常进行;第3种方法效果颇理想,但成本太高,无法推广采用。所以3种方法都为临时性的辅助措施,无法满足机车驾驶模拟教学的要求。找寻一种辅助的视景增亮教学装置,既清晰、逼真地显示模拟驾驶视景,又能保证正常的教学活动所需的充足光线,是机车驾驶模拟教学急需解决的一件事。
2 移动式机车模拟驾驶视景增亮装置亮点和教学应用
2.1 移动式机车模拟驾驶视景增亮装置创新亮点
1)实现视景图像清晰、逼真的效果。通过折叠式遮光罩、移动装置、动力传动装置和屏幕左右两侧的导轨,使折叠式遮光罩对投影屏幕进行最佳围合,使投影屏幕处于光线较暗的环境中,独立形成屏幕前区良好的投影条件,屏幕视觉上具有真正逼真、清晰的模拟图像效果,最大限度地仿真真实图像。
2)最佳投影区间设置,兼顾教学环境要求。既可保证整个教室的光线又可逼真地模拟驾驶环境。设计上折叠式遮光罩遮罩的最大范围延伸至机车模拟驾驶室,最大范围处在教学光线需求和投影光线遮罩的临界区间,同时保证模拟投影效果和驾驶室内教员教学讲演及教室内学员学习活动必需的光线要求,在目前的投影模拟驾驶原理下达到三者的平衡,完全克服原始的窗帘遮挡窗户和投影屏幕与模拟驾驶室间设置暗室的缺点,最大限度地做到模拟驾驶的“身临其境”效果,又能保证课堂教学的正常进行。
3)结构简单合理。移动式机车模拟驾驶视景增亮装置,主要为折叠式遮光罩,并采用移动式设计,折叠式遮光罩可随着移动装置的移动而展开及回收。进行模拟驾驶训练时,折叠式遮光罩随着移动装置的移動逐渐展开,不需要时可让其回收,不占用场地空间。同时折叠式遮光罩的遮罩区间可随移动距离变化,在最大范围区间内进行调节,以适用不同的教学需要。由于移动装置采用阻尼式延缓慢速移动,整个使用的过整,屏幕视觉效果为由亮到暗的逐渐缓慢变化,技术细节上比较符合人体视觉的生理特点,克服原先“电影院式”的骤暗骤亮的剧烈变化的缺点。
4)成本低,易推广且适用范围广。由于移动式机车模拟驾驶视景增亮装置仅由折叠式遮光罩、移动装置、动力传动装置和屏幕左右两侧的导轨构成,结构简单,成本低,适合作为机车模拟驾驶教学的配置设备推广,适用范围包括电力机车模拟驾驶、内燃机车模拟驾驶、城轨列车模拟驾驶等所有机车模拟驾驶的视景增亮。
2.2 移动式机车模拟驾驶视景增亮装置的教学应用由于机车模拟驾驶视景采用大屏幕投影技术,其需遮挡光线的要求与课堂正常教学的光线需求始终是一对矛盾,原有的窗帘遮挡窗户和投影屏幕与模拟驾驶室间设置暗室的方法,顾此失彼,难以达到机车模拟驾驶教学的要求。机车模拟驾驶视景增亮教学设备的缺位成为机车模拟驾驶教学效果提高的瓶颈。移动式机车模拟驾驶视景增亮装置专利设备出现后,将其应用于机车模拟驾驶教学,作为一种新引入的教学设备,在机车模拟驾驶的教学实践中能达到预期效果,恰到好处地弥补了原有机车驾驶模拟视景设备的不足。
模拟驾驶教学活动中,通过移动式机车模拟驾驶视景增亮装置的应用,使投影屏幕达到最为清晰、逼真的画面效果,视觉上达到仿真的要求。同时因为视景屏幕前区实现暗室效果,模拟驾驶的学员在模拟驾驶训练中更易于对视景全身心地关注,而其他区域光线的正常,不会因通常投影屏幕对光线要求常需匹配的那种“电影院式”光线氛围,使仿真模拟的效果大打折扣。教学中应用移动式机车模拟驾驶视景增亮装置后,模拟驾驶教学和学习与实际的机车驾驶环境更加趋近,最大限度地达到“身临其境”的教学效果。
应用移动式机车模拟驾驶视景增亮装置,提高了教学的效率。原来的机车模拟驾驶教学受制于视景增亮技术,教学中不时忙于让学生拉上教室窗帘、布置暗室,或恢复光亮保证教学活动,分散了学员和教师的精力,做了不少教学外的无用工作。移动式机车模拟驾驶视景增亮装置的应用,使得模拟驾驶教学顺畅,学习体验良好,提高了教学效率。
移动式机车模拟驾驶视景增亮装置结构简单,不占用教学场地,成本低廉,经济适用,适合作为机车模拟驾驶教学视景增亮教学装置推广应用,已在包括机车模拟教学在内相当多投影屏幕视景场合得到应用,效果均佳。
3 结语
在机车模拟教学多采用大屏幕投影显示形式的情况下,大屏幕投影对遮挡光线的要求与课堂正常教学对光线的需求始终是一对矛盾,原有的一些视景增亮方法顾此失彼,无法达到机车模拟驾驶教学的要求。移动式视景增亮装置的教学应用,可弥补机车模拟驾驶视景增亮教学技术设备的不足,有望突破影响机车模拟驾驶教学效果提高的瓶颈。移动式视景增亮装置主要技术功能特点为采用可移动式的折叠式遮光罩,对投影屏幕前区进行最佳的区间遮罩,同时在最大地保证视景图像清晰、逼真的情况下,不影响模拟驾驶室及教室的教学采光需求。其结构简单,科学合理,经济适用,应用于机车模拟驾驶教学切实提升了教学效果,提高了教学效率,应该作为机车模拟驾驶教学视景增亮教学装置予以推广应用。
参考文献
[1]刘富强.数字视频监控系统开发及应用[M].北京:机械工业出版社,2005
[2]李郁峰.铁路线路视频数据采集系统设计与开发[J].铁路计算机应用,2006,13(12)
[3]胡晓峰,吴玲达,等.多媒体系统原理与应用[M].北京:人民邮电出版社,2004:150-151
关键词 模拟视景增亮装置;机车模拟驾驶教学;教学设备开发应用
中图分类号:G712 文献标识码:B 文章编号:1671-489X(2010)09-0102-02
机车模拟驾驶是机车驾驶学习和教学的主要形式,通过仿真机车驾驶的环境和体验,让学员最大限度地进行机车驾驶的“实践”,以弥补机车驾驶教学中无法满足学员进行现场实践操作的不足。我国铁路建设发展迅猛,在机车驾驶学习中机车模拟驾驶的教学应用越来越多,机车模拟驾驶一般均采用大屏幕投影的形式显示模拟驾驶视景,来实现对驾驶环境的仿真和体验。在实际教学中,大屏幕投影在正常光线下常变得暗淡,无法达到清晰和逼真的效果,且无合适的教学设备能予以解决,从而影响机车模拟驾驶教学的效果。2009年8月26日,移动式机车模拟驾驶视景增亮装置获得国家专利局的授权,该装置完善了机车模拟驾驶视景的增亮配置,提高了视景显示品质,将其应用于机车模拟驾驶教学,效果较佳。现将其构造原理和教学应用情况论述如下。
1 机车模拟驾驶视景增亮原始方法及不足
为了使机车模拟驾驶大屏幕视景显示达到理想效果,之前对于视景增亮主要采用3种方法:1)教学中临时以窗帘遮挡窗户,使整个模拟驾驶室的光线变暗,以衬托大屏幕视景的亮度,使其清晰、明亮,达到教学要求;2)把投影屏幕和机车模拟驾驶室之间整体包成暗室,这种方法同第一种相似,只是实施起来更为规范到位;3)采用提高投影机流明的方法,即把投影机相关的亮度、对比度属性功能最大地发挥。
以上3种方法均存在不同的缺陷,无法满足正常机车驾驶教学的要求。第1种方法拉起教室窗帘,衬亮了大屏幕视景,同时也影响了整个教室和机车模拟驾驶室的采光,光线不足的情况下,教员讲演和学员笔记等教学活动均受影响;第2种方法与第1种方法类似,可以保证教室的正常光线,但机车模拟驾驶室失去采光,教员的驾驶操作演示和学员模拟驾驶难以正常进行;第3种方法效果颇理想,但成本太高,无法推广采用。所以3种方法都为临时性的辅助措施,无法满足机车驾驶模拟教学的要求。找寻一种辅助的视景增亮教学装置,既清晰、逼真地显示模拟驾驶视景,又能保证正常的教学活动所需的充足光线,是机车驾驶模拟教学急需解决的一件事。
2 移动式机车模拟驾驶视景增亮装置亮点和教学应用
2.1 移动式机车模拟驾驶视景增亮装置创新亮点
1)实现视景图像清晰、逼真的效果。通过折叠式遮光罩、移动装置、动力传动装置和屏幕左右两侧的导轨,使折叠式遮光罩对投影屏幕进行最佳围合,使投影屏幕处于光线较暗的环境中,独立形成屏幕前区良好的投影条件,屏幕视觉上具有真正逼真、清晰的模拟图像效果,最大限度地仿真真实图像。
2)最佳投影区间设置,兼顾教学环境要求。既可保证整个教室的光线又可逼真地模拟驾驶环境。设计上折叠式遮光罩遮罩的最大范围延伸至机车模拟驾驶室,最大范围处在教学光线需求和投影光线遮罩的临界区间,同时保证模拟投影效果和驾驶室内教员教学讲演及教室内学员学习活动必需的光线要求,在目前的投影模拟驾驶原理下达到三者的平衡,完全克服原始的窗帘遮挡窗户和投影屏幕与模拟驾驶室间设置暗室的缺点,最大限度地做到模拟驾驶的“身临其境”效果,又能保证课堂教学的正常进行。
3)结构简单合理。移动式机车模拟驾驶视景增亮装置,主要为折叠式遮光罩,并采用移动式设计,折叠式遮光罩可随着移动装置的移动而展开及回收。进行模拟驾驶训练时,折叠式遮光罩随着移动装置的移動逐渐展开,不需要时可让其回收,不占用场地空间。同时折叠式遮光罩的遮罩区间可随移动距离变化,在最大范围区间内进行调节,以适用不同的教学需要。由于移动装置采用阻尼式延缓慢速移动,整个使用的过整,屏幕视觉效果为由亮到暗的逐渐缓慢变化,技术细节上比较符合人体视觉的生理特点,克服原先“电影院式”的骤暗骤亮的剧烈变化的缺点。
4)成本低,易推广且适用范围广。由于移动式机车模拟驾驶视景增亮装置仅由折叠式遮光罩、移动装置、动力传动装置和屏幕左右两侧的导轨构成,结构简单,成本低,适合作为机车模拟驾驶教学的配置设备推广,适用范围包括电力机车模拟驾驶、内燃机车模拟驾驶、城轨列车模拟驾驶等所有机车模拟驾驶的视景增亮。
2.2 移动式机车模拟驾驶视景增亮装置的教学应用由于机车模拟驾驶视景采用大屏幕投影技术,其需遮挡光线的要求与课堂正常教学的光线需求始终是一对矛盾,原有的窗帘遮挡窗户和投影屏幕与模拟驾驶室间设置暗室的方法,顾此失彼,难以达到机车模拟驾驶教学的要求。机车模拟驾驶视景增亮教学设备的缺位成为机车模拟驾驶教学效果提高的瓶颈。移动式机车模拟驾驶视景增亮装置专利设备出现后,将其应用于机车模拟驾驶教学,作为一种新引入的教学设备,在机车模拟驾驶的教学实践中能达到预期效果,恰到好处地弥补了原有机车驾驶模拟视景设备的不足。
模拟驾驶教学活动中,通过移动式机车模拟驾驶视景增亮装置的应用,使投影屏幕达到最为清晰、逼真的画面效果,视觉上达到仿真的要求。同时因为视景屏幕前区实现暗室效果,模拟驾驶的学员在模拟驾驶训练中更易于对视景全身心地关注,而其他区域光线的正常,不会因通常投影屏幕对光线要求常需匹配的那种“电影院式”光线氛围,使仿真模拟的效果大打折扣。教学中应用移动式机车模拟驾驶视景增亮装置后,模拟驾驶教学和学习与实际的机车驾驶环境更加趋近,最大限度地达到“身临其境”的教学效果。
应用移动式机车模拟驾驶视景增亮装置,提高了教学的效率。原来的机车模拟驾驶教学受制于视景增亮技术,教学中不时忙于让学生拉上教室窗帘、布置暗室,或恢复光亮保证教学活动,分散了学员和教师的精力,做了不少教学外的无用工作。移动式机车模拟驾驶视景增亮装置的应用,使得模拟驾驶教学顺畅,学习体验良好,提高了教学效率。
移动式机车模拟驾驶视景增亮装置结构简单,不占用教学场地,成本低廉,经济适用,适合作为机车模拟驾驶教学视景增亮教学装置推广应用,已在包括机车模拟教学在内相当多投影屏幕视景场合得到应用,效果均佳。
3 结语
在机车模拟教学多采用大屏幕投影显示形式的情况下,大屏幕投影对遮挡光线的要求与课堂正常教学对光线的需求始终是一对矛盾,原有的一些视景增亮方法顾此失彼,无法达到机车模拟驾驶教学的要求。移动式视景增亮装置的教学应用,可弥补机车模拟驾驶视景增亮教学技术设备的不足,有望突破影响机车模拟驾驶教学效果提高的瓶颈。移动式视景增亮装置主要技术功能特点为采用可移动式的折叠式遮光罩,对投影屏幕前区进行最佳的区间遮罩,同时在最大地保证视景图像清晰、逼真的情况下,不影响模拟驾驶室及教室的教学采光需求。其结构简单,科学合理,经济适用,应用于机车模拟驾驶教学切实提升了教学效果,提高了教学效率,应该作为机车模拟驾驶教学视景增亮教学装置予以推广应用。
参考文献
[1]刘富强.数字视频监控系统开发及应用[M].北京:机械工业出版社,2005
[2]李郁峰.铁路线路视频数据采集系统设计与开发[J].铁路计算机应用,2006,13(12)
[3]胡晓峰,吴玲达,等.多媒体系统原理与应用[M].北京:人民邮电出版社,2004:150-151