UC-win/Road Ver.5.1  |
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| 三维实时虚拟现实软件 |
| 发布 ● 2011年 1月 | Simulation |
| New Products | |||||||||
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| 车辆运动模型的改良 |
| 可进行更加真实的运动表现 通过对机动车（四轮）的运动模型改良，UC-win/Road驾驶模拟器的忠实度得到了改善。驾驶中对车辆整体的运动、引擎、从引擎到车轮的各传送装置的模型进行了实装，可以进行更加真实的运动表现。由此，可实现了以下现象的再现。 ■车辆侧滑 可进行转向不足和转向过度的表现。 ■转向不足 高速行驶时，前轮的角度如果不比低速行驶时大车辆同样会出现转向不足的现象（图1）。 速度如果过高，及时转动方向盘车辆也几乎不会转向，无法安全驾驶。
■转向过度 这是一个现象，当转弯时主动轮滑动会造成突然转向。 ■前后方向的滑动 车辆的前进方向上车辆可表现滑动。 尤其，在较滑的路面上急启动或急刹车容易发生此种情况，受此滑动影响加速性能降低停止距离变长。 ■路面和轮胎的属性实现附着性能 设置路面摩擦系数可再现各种各样的路面状态。由此，不仅局限于干燥路面，雪、水、冰上车辆的行驶均可表现（图2）。此外，还可设置白线和路面附着性的差异。由于可以配合路面设置进行各车辆摩擦系数的设定，由此可详细再现出各类车辆的特性。现实中需要考虑速度限制、路面状况、车辆特性进行行驶。这次发布的功能通过对轮胎表现滑动，可在接近实际条件下进行行驶模拟。
■光滑的档位变速 在实现手动换挡的同时，对自动档位切换功能也做了改善。由此，档位变换时引擎转数变得比以前更加顺畅（图3、4）。
■车轮转速的忠实度 通过对改善实现对每个车轮计算转速。弯道时，内侧和外侧的车轮转速不同，用力刹车时可表现受刹车制动的车轮停止转动在路面上滑动等现象。 ■后退 通过车辆运动模型可实现后退行驶。 ■选择车辆运动模型 从以往的运动模型和这次新开发的模型中可选择使用模型。对于不适应VR空间内驾驶模拟器行驶的人或小朋友，可根据需要选择以前单纯的模型。 |
| 运动模型的构成 |
| UC-win/Road中模型化的主要部件如下所示。 ■引擎 根据油门的操作量计算引擎的扭矩。引擎的最大和最小扭矩，在两个弯曲加速时和引擎刹车进行表现。UC-win/Road 5.1中最小扭矩（引擎刹车）的弯曲变得可编辑。 ■离合器 引擎的旋转轴和变速装置的旋转轴相结合，根据离合器的结合状态将来自引擎的部分或全部扭矩传递给变速装置。松开离合器后引擎将没有抵抗旋转。反之，连接离合器，引擎和车轮的转速产生连动。为此，根据离合器的状态计算传递给变速装置的力量及引擎的转速。 ■变速装置 引擎力的一定比例传递给下一个差动装置。实现机动车内部的各档位。 ■自动离合器控制 进行离合器的结合状态控制和档位选择的模块。UC-win/Road中，由于机动车的行为模型与手动档车辆比较接近，为了表现自动档车辆，实装了自动离合器装置。这将实现手动车辆的离合器及变速装置的自动控制。另外，对应启动时、刹车时、通常行驶的状态进行离合器、档位升降的操作。 ■差动装置 转弯道时内侧和外侧的车轮速度产生差异。将引擎输出的1个扭矩分配，应用差动装置使得不同车轮按不同速度旋转。从物理角度看，抵抗力小的车轮传递更多的扭矩。车轮在转弯时，外侧车轮比内侧车轮早前进。其结果，由于外侧车轮收到来自路面的抵抗力比较小，扭矩更多传递给外侧车轮。此外，左侧车轮行驶在冰冻路面、右侧是干燥路面时，左侧车轮会出现打滑空转的现象。 ■差动装置构成 根据车辆种类不同实际使用差动装置的数量也不同。前轮和后轮传递引擎扭矩时（4WD），使用分开前后扭矩的差动装置，另外还使用将前后轮左右划分的2个差动装置。如果仅限前轮或后轮传递引擎的扭矩，则只使用一个差动装置。扭矩传递给前轮叫做FF，传递给后轮叫做FR。 ■车轮 引擎输出的扭矩通过各传递装置到达车轮。除了扭矩，刹车扭矩、路面摩擦扭矩都会让车轮按照一定速度旋转。此外，通过此旋转车轮会向路面施加力。从路面来看（从外面来看）路面也在向各车轮施加力，这个力量传递给车辆驱动车辆前进。左右力量不同时产生的力矩就会使车辆翻转。 ■重心位置 UC-win/RoadUC-win/Road中可以设置重心位置，通过此位置加载到各车轮的重力会发生变化，车轮受到的摩擦力也随时发生变化。例如，变更中心的位置，可区别FR和MR的车辆。FR是引擎位于车辆前置，MR是位置车辆中间位置。由于引擎很重，根据引擎的位置车辆的重心位置也随时发生变化。
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| 详细设置项目 |
| ■摩擦系数的弯曲 定义路面和轮胎间发生摩擦力的弯曲。存在很多通过机动车的物理模型计算摩擦力的模型。为了表现轮胎的滑动，从复杂的有限元要素法到单纯的库伦摩擦法则，存在各种模型。 UC-win/Road中使用根据滑移比(Slip Ratio)的摩擦系数的弯曲。该弯曲可以编辑，作为路面属性可以对各种路面状态进行设置。滑移比表示为车辆的速度与轮胎外侧表面的速度差。滑移比的公式如下所示：
■引擎 可设置引擎的最大扭矩和最小扭矩（图7）。此外，为了计算引擎的转速需要引擎的惯性力矩。可设置引擎的惯性力矩。
■设置档位 通过变速装置的设置，可设置档位比及后退的档位比。档位转换的模式可以从自动档和手动档中选择 ■差动装置构成 为了设置引擎力传递给哪个车轮，可选择差动装置的构成。可表现2WD的FF、FR或者4WD的构成。 ■最终传动比和传递性能 通过此参数可设置最终传动比及性能。 ■Yaw角度的惯性力矩 计算车辆旋转的使用参数。惯性力矩如果变大车的反应就会变慢。 ■重心位置 通过设置重心位置可配置质量（引擎的位置、乘客的位置）。 ■分配刹车力 前轮和后轮可设置刹车应力的比率。 ■车轮 惯性力矩中用于计算车轮旋转数的参数。惯性力矩变大车轮的反应变得迟钝。可设置由于车轮偏转导致的摩擦系数及车轮半径。 |
| 改善冲突处理 |
| 以往的版本中自身车辆与路肩接触时车辆返回到道路的前进方向，进行减速处理。这次发布的版本中对程序该部分的处理进行了改善，自身车辆与路肩接触时为了不超过路肩实装了对车辆给力的处理。 由此，为了不让车辆的方向和速度发生突然变化施加力，同时考虑悬挂的处理，实现了与墙壁碰撞的效果。今后将进一步改进此功能，预计开发与其他车辆发生碰撞的功能。 |
| 路面属性 |
UC-win/Road 5.1中，对应了隧道空间的照明功能（图9）。可区别隧道设置照明的颜色和强度。此外，设置项目中可通过颜色的亮度改变照明强度。
使用隧道照明功能，可区别隧道内的照明和外部的太阳光进行更忠实地表现。隧道内的照明应用于进入隧道的交通车辆、道路的附属物。值得一提的改进点是对自身车辆客舱的表现，尤其在隧道的入口和出口（图10、11）。本版本中，任意模型配置到隧道内时，照明功能均变为有效
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| 隧道照明功能 |
UC-win/Road 5.1中，对应了隧道空间的照明功能（图9）。可区别隧道设置照明的颜色和强度。此外，设置项目中可通过颜色的亮度改变照明强度。
使用隧道照明功能，可区别隧道内的照明和外部的太阳光进行更忠实地表现。隧道内的照明应用于进入隧道的交通车辆、道路的附属物。值得一提的改进点是对自身车辆客舱的表现，尤其在隧道的入口和出口（图10、11）。本版本中，任意模型配置到隧道内时，照明功能均变为有效。
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| VISSIM对应 |
| UC-win/Road 5.1中支持导入VISSIM的交通流分析结果并实现可视化。VISSIM是PTV公司开发的交通流模拟软件，是可考虑行人和机动车交通模拟的综合解决方案(URL:
http://www.vissim.de)。 运用微观模拟播放器，将VISSIM的ANITXT文件导入到UC-win/Road。导入模拟结果后，设置显示模拟的位置，并可设置车辆和行人的显示模型。最终，类似动画文件一样操作交通分析结果的播放，可在三维空间内确认交通状况（图12）。
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| （Up&Coming '11 新年号刊载） |
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