【摘要】虚拟现实技术是多学科交叉的前沿技术，在交通领域应用最广的是驾驶模拟器。在驾驶模拟器功能介绍的基础上，探讨了虚拟现实技术在《交通管理与控制》课程的应用可能性，阐述了基于教学模块构建的应用模式。
【关键词】虚拟现实；交通管理与控制；实验教学模块；新工科
一、背景
虚拟现实技术是现代仿真技术的一个重要发展方向,是一种多元信息融合的交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真[1]，涉及人机交互技术、图像融合技术、传感技术、人工智能技术、计算机三维仿真技术等多个新兴技术，可以为参与者提供仿真的虚拟环境，提高沉浸感。驾驶模拟器是虚拟现实技术在交通领域的一个重要应用，可分为训练型驾驶模拟器和研究型驾驶模拟器，刘东波等[2]分析了基于分布式虚拟现实技术的汽车驾驶模拟器的软硬件结构、关键技术、特点和应用；熊坚等[3]阐述了汽车驾驶模拟器面向道路交通的应用方法和范围。在交通管理与控制方面，张勇刚等[4]阐述了汽车驾驶模拟器在交通工程和道路安全领域的应用，其中，交通管理设施和控制策略的应用效果评价是重要应用。
前人研究中主要以虚拟现实技术的应用和汽车驾驶模拟器在交通运输工程学科中的应用为主，深入到具体课程的应用较少。因此，本文从微观层面探索汽车驾驶模拟器在《交通管理与控制》课程教学中的应用模式。
二、交通管理与控制课程的特点
交通管理与控制是交通运输类专业的基础课程和主干课程，需要向学生系统地介绍交通管理的基本概念、实施方法和策略，以及交通控制的原理、技术和设备，主要内容包括交通现状诊断、交通运行管理、交叉口交通管理、交通需求管理、车流运行控制、交叉口信号控制（单点控制、感应控制和联动控制）等。课程目标是让学生能够基于实际的交通状态选择合适的管理策略和控制方法规范车流运行，实现交通网络的通畅运行。
该课程主要包含两个方面的核心内容：交通管理策略与驾驶行为的关系；交通控制方法与交通流运行效率的关系。这两块内容都适合采用案例教学法，例如单行道对于车辆驾驶员行为的影响，文字和图片都难以清晰明了地描述驾驶员面对单行道标志的反应和后续行驶路径重选择行为。
三、虚拟现实技术在交通管理与控制课程教学中的应用
虚拟现实技术的优势是可以为学生提供交通管理和控制场景的设计平台，亲身参与到管理策略选择和控制场景逻辑设计中，在强沉浸感的仿真环境基础上实现人机互动，使学生通过实践了解管理策略制定和控制方法选择的依据和关键影响因素。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通过改变可视的虚拟仿真环境可以呈现不同的交通管理与控制场景，场景的参数变化可以体现不同的管理原则和控制方法，因此，虚拟现实技术在《交通管理与控制》课程教学中的应用可以包含以下三个部分：
（一）设计交通管理策略集
交通管理以策略、方法、原则等理论为主，具体的交通管理措施制定需要考虑地理位置、时段、交通流量流向、人员情况、可用设施配置等众多因素，为了增强场景设计的针对性，设计交通管理策略集，学生可从策略集中进行选择，也可以根据实际情况增加自定义策略。
（二）制定标准化的车流控制场景
车流控制主要是利用交警和信号灯、锥形筒、护栏等设施对车辆在道路网络中的流量和流向进行限制和诱导，但是，车流的演化特性多样化，难以穷举，因此，根据授课内容构建标准化的交通管理与控制场景，对场景中的道路网络、车辆流量流向、行人流量流向等参数设定为输入值，学生可根据实际情况设置参数构建场景。
（三）场景调整与实验分析
在驾驶模拟实验标准场景设计完成之后，学生以视频展示和人机交互两种形式开展实践，反复测试场景准确性，并根据实验的结果对管理策略和控制措施的实施效果进行评价，针对效果的不足之处对场景进行调整改进，实现“场景设计—理论知识—交互实践—方案改进”的交替循环，实现知识的持续学习。
参考文献：
[1]王凯湛,马瑞峻.虚拟现实技术及其在农业机械设计上的应用[J].系统仿真学报,2006,(8):500-503.
[2]刘东波,缪小冬,王长君,等.汽车驾驶模拟器及其关键技术研究现状[J].公路与汽运,2010,(5):53-59.
[3]熊坚,曾纪国,丁立,等.面向道路交通的汽车驾驶模拟器的研究及应用[J].中国公路学报,2002,15(2):117-119.
[4]张勇刚,丁立,李欣,等.基于驾驶模拟器的道路安全主观评价[J].中外公路,2009,29(4):238-241.
【课题研究】本文是长沙理工大学校级教改项目“新工科背景下虚拟现实新技术面向交通类专业的应用模式探索与实践”的研究成果（编号：JG201843）。
论文作者:向往,周斯维
论文发表刊物:《成功》2019年第4期
论文发表时间:2019/6/24
标签：交通管理论文; 虚拟现实论文; 模拟器论文; 技术论文; 场景论文; 策略论文; 交通论文; 《成功》2019年第4期论文;