1. 核心物理引擎与操作真实性(性能基石)
这是模拟器的灵魂,针对推土机作业特点有特殊要求:
铲刀动力学与土方模拟:
切削阻力: 当铲刀切入料堆时,模拟器必须真实地模拟出阻力变化。切入越深、物料越坚硬,阻力越大,并应伴随有车速降低、发动机声音沉闷等反馈。
物料积累与流动: 高性能模拟器能实时计算铲刀前物料的积累、提升和溢出过程。推土机“吃土”和“吐土”的感觉要非常自然,而不是简单的贴图移动。
平整作业手感: 这是推土机操作的核心技能。模拟器需要精确模拟通过精细控制铲刀高度和角度来实现地面平整的“微操”感。操作员应能感受到铲刀与地面接触时的细微变化。
整车动力学与稳定性:
轮胎接地压力与打滑: 轮式推土机在推力过大或地面湿滑时极易打滑。模拟器必须真实再现轮胎空转、刨坑的现象,训练操作员如何通过调整铲刀深度和车速来优化牵引力。
车身稳定性: 在崎岖路面作业或单边遇障时,模拟器应能计算出车身的倾斜和晃动,并在有侧翻风险时给出预警。
转向特性: 轮式推土机通常采用铰接式转向。模拟器需要真实再现转向时车身“折腰”的灵活性和内侧轮胎的路径差异。
2. 视景系统与沉浸感(视觉反馈)
推土机作业时,操作员需要密切关注铲刀前方和两侧的地形变化。
关键视野: 视景系统必须提供优异的前方和下方视野,以便操作员精确控制铲刀位置。后视镜视野对于倒车和安全同样重要。
地形实时变形: 这是衡量推土机模拟器性能的核心指标。模拟器引擎必须能够实时、平滑地改变地形网格。推过之后,地面应留下真实的刀痕、土堆和沟槽,而不是简单的贴图变化。
物料视觉效果: 不同物料(如松土、沙石、粘土)在铲刀下的视觉效果应有区别,增强辨识度。
3. 操纵硬件与力反馈(触觉性能)
铲刀控制装置: 推土机的铲刀控制通常由两个复杂的手柄实现(控制升降、倾斜、侧倾)。模拟器的手柄必须与真机在布局、行程和操作逻辑上完全一致。
力反馈: 高级模拟器会在手柄上集成力反馈。当铲刀遇到大阻力或单边受力时,手柄会产生相应的振动或阻力,提示操作员调整策略。
行走踏板: 油门和刹车踏板的脚感应清晰可控,这对于控制推土机的平稳起步和精确到位至关重要。
4. 教学与评估系统(功能性核心)
模拟器的价值在于其教学能力。
专项训练科目:
基础技能: 直线推土、曲线推土、倒车。
核心技能: 平整作业(模拟器应能生成不同难度的平整任务,并实时显示平整度误差)、坡道作业、物料装车配合。
高级技能: 精细化修坡、交叉作业安全(与卡车、挖掘机等设备协同)。
智能化评估系统:
平整度分析: 这是最重要的评估指标。系统应对完成后的地面进行扫描,给出平整度误差的量化数据(如高程标准差)。
效率评估: 单位时间内完成的土方量。
经济性评估: 燃油消耗、不必要的空驶距离、轮胎打滑时间等。
安全与规范操作评估: 记录碰撞、倾翻风险动作、错误的铲刀使用等。
5. 典型应用场景
高性能的轮式推土机模拟器特别适用于以下场景的训练:
公路建设与养护: 路基平整、沥青摊铺后的辅助整理。
机场、广场等大面积平整作业。
矿山和港口: 物料堆集场的整理与清理。
市政工程: 场地平整。