Создание железнодорожного симулятора для незрячих

[Timas]

Написать, что ли, что-нибудь. Бо раньше причастен был к тренажёростроению, да и собственный проект, как ни странно, развивается.

Ув. andreyvas, всё зависит от двух критериев: полноты представления Вами задачи и глубины моделирования процессов.

Первый критерий должен определять конкретное желание видуть (слышать, осязать) то-то и то-то. Это может быть, например, управление подвижной единицей (далее - ПЕ) от первого лица, от третьего лица путём дачи команд, управление сразу несколькими ПЕ с переключением между ними. Необходимо также представлять возможности голосового восприятия различной информации (дискретные состояния «есть-нет»), количественные состояния («мало-средне-много»), а также частоту и степень детализации подачи цифровой информации (напр., расстояние от ПЕ до ближайшего сигнала, его состояние) и возможность получения этой информации как постоянно, так и одиночными запросами.

Что касаемо второго критерия, то глубина проработки моделируемых процессов будет определяться именно требованиями к конечному результату. В части моделирования движения ПЕ это может быть (от простого к сложному): равномерное либо равноускоренное движение, движение на основе формул и методик, приведённых в Правилах тяговых расчётов, движение как результат взаимодействия всех ПЕ в составе. В части моделирования состояния сигналов это может быть (также от простого к сложному): постоянное состояние сигналов перед ПЕ, движение впередиидущего поезда (лидера) с равномерной либо равноускоренной скоростью, полное моделирование движения лидера.

А в остальном, смею Вас заверить, матмодель симулятора для незрячих будет иметь мало отличий от матмодели симулятора для простого народа. На то она и матмодель, собственно.

Ну и без теории, естественно, не обойтись. Я к своему проекту шёл с 1997, а начал вот только два года назад. До этого не хватало знаний по программированию, матмоделированию, наконец просто по ж.д. я, как выясняется ныне, тоже особо ничего не знаю. Приходится параллельно самообразовываться.

[andreyvas]

Сообщение от Timas

Ув. andreyvas, всё зависит от двух критериев: полноты представления Вами задачи и глубины моделирования процессов.

Первый критерий должен определять конкретное желание видуть (слышать, осязать) то-то и то-то. Это может быть, например, управление подвижной единицей (далее - ПЕ) от первого лица, от третьего лица путём дачи команд, управление сразу несколькими ПЕ с переключением между ними.

Сейчас примерно объясню что должно на мой взгляд, хм... Точнее слух получится.
возможность загружать маршруты со сценариями, так же в будущем как и во всех нормальных играх можно будет создать редактор сценариев, но это уже мелочи.
Я с клавиатуры управляю подвижной единицей, автоматическое сообщение о сигналах, ограничениях скорости, платформах и станциях можно будет сделать в виде сообщений как бы от помощника, которого возможно было бы выключать. Так же всю инфу можно было бы получать через горячки- например q- звучит фраза зеленый 800- это значит что впереди на расстоянии 800 метров зеленый сигнал. далее w- голос сообщает 18 3- что значит восемнадцатый километр третий пикет. и все в этом роде, т.е. вся визуальная инфа просто передается звуковыми сообщениями. Управление так же через клавиатуру, если в обычном графическом симуляторе насколько я знаю все ручки кнопки и прочее приводится в движение мышкой- то тут тоже все через клаву- поднять пантограф- d, и так далее.
То есть с выводом инфы как раз все просто, а вот непосредственное моделирование.... Может быть как-то можно не изобретая велосипеда посмотреть описание всех этих параметров в обычных ж.д. симуляторах?
Я в этом всем пока слабо разбираюсь, но надо же когда-то начинать, тем более программист сказал- опиши что конкретно нужно и сделаем. Осталось только содрать уже с готовенького, хотя бы примерно
Для начала я должен дать программисту как бы карту с подробным описанием что и где находится, ну хотя бы для начала станцию с ее путями светофорами и т.д. и расписать все это детально.
Тут как бы получается что графики ненужно, но как объекты все эти предметы будут присутствовать разумеется.
То есть от большого к малому, сначала простейшую карту а от нее уже плясать к мелочам.
Ну и все данные, например как при уклоне пути будет замедляться или ускоряться состав в зависимости от его массы, и т.д. и т.п. Но это как мне объяснили уже после примерного общего наброска.

[Timas]

Сообщение от andreyvas

Сейчас примерно объясню что должно на мой взгляд, хм... Точнее слух получится...

Ув. andreyvas, я Вас прекрасно понял в части того, что вы хотите получить в конечном итоге. Но я не понял, каким образом Вы хотить это донести до Вашего программиста. Из Вашего сообщения не ясен уровень Ваших знаний как в области матмоделирования (где я тоже не силён, хотя и приходится), так и в области ж.д. транспорта вообще и теории тяги поездов в частности. Я попробую описать Вам основные мысли при создании матмодели движения поезда по участку, которыми я пользовался при выполнении одного из интересных заданий.

Некоторые определения:

Фрейм - один виток (итерация) бесконечного цикла моделирования. Длительность фрейма во времени зависит от типа выбранного таймера. Все расчётные операции должны гарантированно успеть выполниться до окончания времени до следующего фрейма.

ПЕ - подвижная единица со своими характеристиками (длина, вес, оси, тормозное нажатие, сила тяги (0 если нетяговая ПЕ) и т.д.)

Состав - несколько ПЕ, сцепленных вместе.

Секция пути - элемент пути с заданными характеристиками (длина, уклон, радиус кривой)

Узел пути - точка соединения секций пути (две для простого узла, три для стрелки).

Алгоритмика:

Движение поезда как материальной точки, можно рассмотреть по второму закону Нюьтона, т.е. ускорение, делённое на массу материальной точки. В общих чертах это нас вполне устроит. Зная ускорение и начальную скорость, мы всегда можем получить приращение координаты за фрейм. Собственно, физика за восьмой класс.

Вопрос состоит в том, чтобы получить точное значение результирующей силы, действующей на состав, в каждый момент времени. Мы можем её считать, как сумму результирующих сил, действующих на отдельные ПЕ.

Раскладываем дальше. Результирующая сила для каждой ПЕ считается, как сумма силы тяги, силы основного сопротивления движению, силы сопротивления от профиля пути, сил дополнительного сопротивления от ветра, низких температур, подвагонных генераторов пассажирских вагонов, и, наконец, тормозной силы. Естественно, что сила тяги направлена по ходу движения, сила сопротивления от профиля всегда направлена вниз (вперёд на спуске, назад на подъёме). Остальные силы всегда смотрят назад.

В Правилах тяговых расчётов приводится более простая модель, где все силы рассматриваются для всего поезда сразу. Я пришёл к выводу, что для более точного моделирования необходимо применять силы к каждой ПЕ, и потом вычислять их результирующую. Такая модель более реально учитывает положение разных частей состава на разных элементах профиля пути. Особенно для разнородных по составу поездов.

Расчёт сил, действующих на каждую ПЕ, аналогичен расчёту сил, действующих на весь состав. Нет смысла приводить его весь, он громоздкий и требует хорошего знания теории тяги поездов. Лично мне её пришлось перечитать и переварить не один раз.

Модель пути в подобном симуляторе составляется из отдельных элементов (секций пути), и узлов, их соединяющих. Каждая секция пути имеет направление (грубо говоря, от конца "один" к концу "два" - чтобы не запутаться при вычислении локальных координат), ну и собственные характеристики. Узел может соединять как две секции пути, так и три - это стрелка. Для стрелки может быть указано следующее состояние - направлена по основному пути, по боковому пути, либо не определено. Маршрут следования состава определяется последовательностью секций пути.

Локальные и глобальные координаты. Внутри каждой секции положение ПЕ учитывается в локальных координатах. Плюс необходимо задать направление внутри самой секции. Для линейных моделей пути это не требуется, но для моделей с петлями или треугольными развязками - необходимо, иначе может неправильно учитываться .воздействие профиля пути. Для указания пользователю глобальных координат необходима привязка концов секции к гломальным координатам. Для секий, параллельных направлению отсчёта коордимнат, разница между глобальными координатами будет соответствовать длине секции. Для секций, расположенных под углом к оси отсчёта (например, боковое направление стрелки), длина всегда будет больше разницы глобальных координат. Соответственно, при расчёте глобальных координат необходима пропорциональная поправка.

Собственно по математическому моделированию всё. Остальное - дело интерфейса и требований конечного пользователя.

Если Вашему программисту интересно, то могу выслать ему исходники программы на D7, условно моделирующую движение конкретного поезда по конкретному участку. Разработка этой программы мне была необходима на определённом этапе творческого развития. В настоящее время этот проект закрыт, и является лишь справочником по тому, как это вообще надо было делать. Комментариев, к сожалению, в тексте программы нет, я их никогда не пишу.