Терещенко Е. А. Структура 3D-модели железнодорожной станции

Структура 3D-модели железнодорожной станции

Structure of the 3D-model of the railway station

Терещенко Евгений Анатольевич

Tereshchenko Eugene Anatolievich

м.т.н, преподаватель Гомельский колледж , филиал УО БелГУТ,

г. Гомель,  Беларусь

yahen1530@gmail.com

Аннотация. В статье рассмотрена 3D-станция как полноценное трехмерное представление путевого развития и технического оснащения с точки зрения моделирования технологического аспекта функционирования виртуальной имитации станции. Дано определение понятию 3D-станци, определены требования, которым должны удовлетворять графические объекты 3D-станций.

Annotation. The article considers the 3D-station as a full-fledged 3D representation of track development and technical equipment from the point of view of modeling the technological aspect of virtual station simulation. The definition of the concept of 3D-station is defined, the requirements, which should be met by graphic objects of 3D-stations.

Ключевые слова: железнодорожная станция, модель, 3D-станция, 3D-объект, масштабный план.

Keywords: railway station, model, 3D-station, 3D-object, large-scale plan.

Моделирование на железнодорожном транспорте играет особую роль, так как железнодорожная станция является сложной функциональной системой, и воспроизвести все технологически значимые процессы, происходящие не только на макро-, но и на микроуровне, практически невозможно. Поэтому вопросы разработки моделей станционных структур с просчетом вариантов наилучшей технологии являются актуальными в любое время.

Модель 2D-масштабного путевого развития и технического оснащения железнодорожной станции рассматривается, как правило, с позиций правильной геометрии представления маршрутов передвижения поездов с точностью до координирования контрольных точек путей, стрелочных переводов, светофоров, предельных столбиков, обеспечивающих зданий и сооружений в пределах закрепленной территории [1]. Состояние путевой инфраструктуры с оценкой влияния возникающих нагрузок от подвижного состава и других внешних факторов при этом никак не учитывается. По сути, такая модель при высокой аутентичности модельных объектов ничем не отличается от обычной фотографии реального раздельного пункта и служит исключительно презентационным целям. Более широкий охват возможных практических назначений может иметь динамическая модель станции с контролем состояний всех путей и графическим отображением результатов воздействий от проходящих поездов, температурного расширения и др. Все внешние нагрузки рассматриваются как входные характеристики, априори известные для системы моделирования. В такой модели железнодорожный путь определяется как напряженно-деформируемая система конструктивно связанных объектов с возможностью считывания значений параметров, определяющих возникающие в контрольных точках усилия, давления, деформации. [2]    

Таким образом, понятие «3D-станция» базируется на синтезе следующих определений:

  • железнодорожная станция – железнодорожный пункт, имеющий путевое развитие, позволяющее осуществлять операции по приему, отправлению, скрещению и обгону поездов, технические операции с поездами и (или) маневровую работу по расформированию и формированию поездов, а также операции по посадке и высадке пассажиров, их обслуживанию, приему и выдаче грузов, багажа и грузобагажа;
  • масштабный план железнодорожной станции – интегральная основа восприятия взаимодействующих объектов железнодорожной станции, составленная по результатам инструментальной съемки как индивидуально, так и на основе выполненного топографического плана или в процессе проектирования;
  • 3D-объект – виртуальный объект, созданный путем моделирования в трехмерном пространстве.

Таким образом, 3D-станцию можно определить, как проектную или имитирующую масштабную модель железнодорожной станции, выполненную с использованием специализированного программного обеспечения, объединяющую объекты железнодорожной инфраструктуры с заданной степенью детализации. В графической (программной) среде определение необходимой степени детализации очень важно, так как глубоко детализированная модель может выдвинуть слишком высокие требования к информационно-вычислительным ресурсам.

Как видно принципиальных проблем, не разрешаемых при моделировании железнодорожной инфраструктуры и технологических процессов, нет, так как каждый реально функционирующий структурный элемент может найти свое адекватное отображение в компьютерной модельной среде с той или иной степенью погрешности.

Таким образом, объект 3D-станции – это совокупность трехмерных графических моделей инфраструктуры железнодорожной станции, подвижного состава и персонала с заданными пространственно-временными координатами и алгоритмами их действий.

При реализации 3D-модели железнодорожной станции следует также учитывать, что в исходном состоянии система работает не в идеальной среде, и на нее накладываются не только общесистемные правила и ограничения, но и другие требования невербального трудноформализуемого характера.

В соответствии с принятой структурой 3D-станции 3D-объектом станции может быть цифровое трехмерное отображение наименьшей структурной единицы железнодорожной инфраструктуры, подвижного состава и персонала с заданной степенью детализации.

3D-объект станции представляет собой замкнутую трехмерную геометрическую устойчивую форму и алгоритмы ее обособленного поведения и взаимодействия со смежными объектами.

Таким образом, модельный образ железнодорожной станции должен формироваться в адекватной не только технологической, но физической среде. Поэтому 3D-станция позиционируется как полнофункциональная инженерная модель, являющаяся адекватным аналогом реального мира. Это значит, что существенные признаки взаимодействующих станционных объектов, будучи следствием проявляемых физических законов и технологических требований, переносятся в модельный мир с достаточной точностью их воспроизведения. С этих позиций все объекты инженерной модели погружаются в определенное поле симуляции реальных требований норм, правил и законов поведения информационных сущностей, наделяемых атрибутами массы, скорости, импульса.

Следовательно, графические объекты 3D-станций должны удовлетворять следующим требованиям:

– достоверность;

– адекватность;

– принципиальная реализуемость в рамках определенной программной среды.

Также стоит отметить, что оптимизация отображения и взаимодействия 3D-объектов возможна также при использовании технологии дополненной реальности, когда оператор визуально присутствует в локации модели железнодорожной станции и может принимать опосредованное участие в модельной интерпретации технологических процессов.

Библиографический список:

  1. Головнич, А.К. Объекты станций на цифровых масштабных планах / А.К. Головнич. – Гомель: БелГУТ, 2011. – 275 с.
  2. Головнич, А.К. Физические свойства объектов инженерной модели 3D-станции / А.К. Головнич // Мир транспорта. – 2015. – № 4. – С. 24 – 34.