高速公路隧道中交通设施及景观建模技术研究与应用

发布时间：2020-04-18 15:02

【摘要】：截止2016年底,我国高速公路总里程达13.1万公里,公路隧道15181处,共计14039.7km。其中,特长隧道815处,3622.7km;长隧道3520处,6045.5km,共占公路隧道总里程的68.86%。隧道作为高速公路交通的咽喉具有改善道路线形、缩短行车里程及保护环境等优点,但其纵深较长、空间相对狭小以及隧道内外光线亮度差别较大等特征容易导致交通事故,而隧道内发生交通事故后处理困难,极易造成群死群伤。我国研究人员通过对公路交通事故的统计,发现隧道事故比例显著高于正常路段。对此,国内外研究人员纷纷研究提高驾驶员隧道行车效率和安全性的技术和方法。本文依托2022年北京—崇礼冬奥会中的营城子高速公路隧道建设项目探究何种交通设施、景观可以有效提高驾驶员在隧道中行车的安全性,基于SCANeR~(TM) studios平台搭建模拟驾驶环境,并且通过眼动仪、心电仪、模拟驾驶舱采集驾驶员在模拟驾驶中的眼动数据、心电数据和行为数据,以此为根据进行探究分析。本课题所进行的研究主要包括对隧道中的元素进行建模以及三维实现,完成对模拟驾驶环境的搭建,基于ACT-R认知模型来分析驾驶员在隧道中的驾驶行为并建模,实现隧道行车过程中的黑白洞效应的虚拟化,对虚拟场景数据进行优化,提高渲染效率,通过控制变量法来对比蓄能道钉、轮廓标以及反光环对于驾驶员的影响。在隧道场景搭建过程中,研究了3Ds max软件的三维模型制作技术、OpenGL等图形处理引擎,通过设计实现了实时交互的虚拟高速公路、隧道驾驶环境,详细的介绍了三维建模技术、以及人机交互技术。在模拟驾驶系统中的优化上,通过使用分块加载、几何裁剪、实时消隐、环境光照建模、层次建模方法、分形技术等技术实现实时光照渲染,解决了大型虚拟现实场景的加载速度以及场景的交互数据的计算问题。本课题为验证何种交通设施可以更好的满足高速公路隧道的功能性需求、驾驶安全性需求、驾驶舒适性需求、美观性需求的隧道设计。完成驾驶模拟舱模拟评价,驾驶员心理,视觉效果,照明效果,景观效果以期模拟实现绿色公路理念,具有人文体系的隧道工程。
【图文】：

几何体,操作界面,专业学位

北京工业大学工程硕士专业学位论文供的 extrude 功能对二维物体进行挤出，使其由二维形状变为三维几何体。若想对三维物体进行进一步编辑，可以将其转为可编辑多边形，对其进行顶点、边、边界、多边形、元素等低层次的状态进行编辑。如图 2-1 所示为软件对几何体的操作界面。

材质,操作界面

图 2-1 几何体操作界面Fig.2-1 Geometry operation interface、材质系统材质系统提供可视化实时的材质实例展示，用户可以通过对材反射、高光反射的颜色及强度，自发光的颜色、强度、是否自光泽度、柔化的设置来满足要求，可以通过预先赋予材质某个其中的凹凸贴图，，设定其表面的凹凸程度。图 2-2 为其材质操，瓷砖效果。
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U491;U453;TP391.41

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