专业的起重机模拟

背景资料 - 基于计算机系统的培训用模拟器已经问世许多年了，商用飞机的驾驶员在实际驾驶飞机前就必须在模拟机上训练一段时间，而对于大型起重机的操作员来说，采用这样的训练也是大有益处的。这些年来，随着技术的进步，这类设备的成本已经大幅下降，而功能却越加齐全。           对于具有下面这些特点的设备来说，           模拟训练能够给用户提供极大的好处： 系统复杂 系统操作具有危险性 不具备培训条件 操作成本昂贵

采用起重机模拟器进行训练能够极大地减少事故的发生、减少在真机上的训练时间，并可以减少整个训练用的时间。我们就仅仅考虑操作真实设备的成本以及教练员所花的时间成本来讲，采用起重机模拟器进行训练每年节约的成本就可以超过50%，而且在模拟器上发生的“事故”不会对设备和人员有任何的危险。 你能够找到这样划算的东西吗？现在，起重机模拟器已经广泛应用于世界各地的培训学校和港口码头。根据不同的功能配置以及模拟真实程度，专业的起重机模拟器的价位介于伍万美元到壹佰万美元之间。

对于模拟器来讲，模拟的真实程度是和用户获得的收益对等的。这里我们将就一套性能优异的模拟器的各个方面作个讨论，如；视景系统的模型和显示系统、仿真模型、操作控制面板、运动平台以及教练站系统。

视景系统 - 视景系统模型包括了起重机模拟场地的3D画面，它可以是一个停泊了船舶，堆满了集装箱的码头；也可以是一个建筑工地，有待建的建筑物以及各种车辆。那些需要起吊的物体都具有投射产生的阴影效果，从而具有一定的真实感；同时它们还必须具有足够的画面细腻程度，从而可以展现逼真的画面而不会降低系统的实时计算能力。视景系统的刷新率应该不低于每秒60赫兹，任何低于这个刷新率的画面会有闪烁感，这样对操作员的眼睛是个考验，而且画面显得不真实。 视景通道包括了LCD显示屏或投影机及屏幕系统，视景通道的数量介于一个到十个以上，每个视景通道需要一台计算机来计算显示在那个通道上的影像数据。

软件物理模型 – 模拟器一定是要和真实环境是一样的。当被起吊的物体和其他物体碰撞后，它一定要停住或者反弹出去；水中的船舶运动一定要很自然。视频游戏是用于娱乐用途的，而起重机模拟器是用于训练的，所以它们可能不会那么的令人兴奋。

控制面板 - 低端的模拟器没有运动平台，控制面板比较简单，而且是通用型的。而高端模拟器配有和真的起重机控制面板一样的控制面板，下面的附图显示了可以用在GlobalSim模拟器上的各种不同类型的起重机控制面板。它可以让用户在一台模拟器上训练操作岸边集装箱起重机，用户只需要花几分钟时间就可以更换成一个轮胎式集装箱起重机用的控制面板，用于训练轮胎式集装箱起重机的操作。

运动平台系统 - 让操作员具有最逼真感觉的因素之一就是有一个运动平台系统。平台是围绕着一系列轴线运动的。飞行模拟器需要有六个自由度 (6 DOF) – 升沉、横移、纵移、回转、横摇、纵摇。但我们需要了解的很重要的一点是：并不是所有的起重机模拟器都是需要这种运动的。例如：如果一台岸边集装箱起重机在旋转，那么起重机就会被打坏。如下表所示，大多数的起重机只需要三个自由度就够了。如果你不需要它，却花钱买六个自由度的运动平台，这是不明智的。

运动模式	集装箱起重机 / 轮胎式集装箱起重机 / 轨道吊	工程起重机	基座式起重机 或 悬臂式起重机	跨运车
纵向 (纵移)	X			X
水平 (摇摆)	X			X
俯仰 (向前倾斜)	X	X	X	X
偏转 (旋转)		X	X	X
横摇 (侧面倾斜)		X	X	X
升沉 (上升和下降)				X

教练站 - 专业的起重机模拟器会包括一个教练站，它可以创建不同的学生训练用场景，可以添加诸如雨雪等不同的天气条件，学生可以在白天或夜晚的环境下进行训练。教练员还可以改变风速和方向，引入各种设备故障，如吊具卡在货舱口。 当然，教练站软件有一个保留每个学生操作表现的数据库系统，这些记录里列出了每个小时的移动次数、发生碰撞的次数等等。

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