25FS_IIT08: Virtual reality technologies for assessment future mobility solutions: visualize and explore hyperloop stations
Das Hyperloop-Erlebnis erlebbar machen: Dieses Projekt realisiert ein Virtual-Reality-Szenario, bei dem der Einstiegsprozess des zukünftigen Transportsystems von EuroTube simuliert wird. Mithilfe von einer Personensimulation und eines variablen Türkonzepts können Chancen und Herausforderungen bezüglich des Einstiegsprozesses gesammelt werden.
Zugang Station
Ausgangslage
Die EuroTube-Forschungseinrichtung in Dübendorf entwickelt ein Hyperloop-Transportsystem für Europa. In einem Hyperloop fahren Züge in Hochgeschwindigkeit in einer Vakuumröhre und bieten zukünftig eine Alternative zu Flugreisen. Für den Durchbruch dieser Technologie ist die breite Akzeptanz der Öffentlichkeit notwendig. Dabei kann ein VR-Szenario helfen, schon früh Feedback zu sammeln und eine schnelle und iterative Integration neuer Designentscheidungen zu ermöglichen.
Zielsetzung
Die Hauptzielsetzung dieses Projektes ist die Entwicklung eines realistischen VR-Szenarios zur Simulation des Einstiegsprozesses in einen Pod. Konkret fokussiert sich das Projekt auf die Entwicklung eines VR-Szenarios für den Boarding-Prozess. Dabei wird das Erlebnis durch eine Personensimulation, variable Türkonzepte und eine immersive Geräuschkulisse realisiert. Anschliessend soll dieses Szenario evaluiert werden und die Chancen und Herausforderungen, mithilfe von User-Tests, identifiziert werden.
Personensimulation: Verhalten
Die Agents der Personensimulation zeigen verschiedenes Verhalten. So bspw. sitzt die Person auf dem obigen Bild auf einer Bank und wartet darauf, dass der Zug einfährt.
Personensimulation: Laufen
Die Agents der Personensimulation sind bei jedem Verhalten durchgängig animiert. Dabei werden zufällig verschiedene Varianten von Animation pro Verhalten ausgewählt. Auf dem obigen Bild ist eine Person am Laufen.
Station
Die Station besteht aus zwei Gleisen mit jeweils zwei Sektoren. Pro Sektor gibt es eine andere Konfiguration von Türtyp und Türposition.
Station: Detail
Die Deckenhöhe der Station ist hoch angesetzt, sodass die Platzangst möglichst reduziert wird.
Pod: Detail
Der Pod ist aus einzelnen Modulen zusammengebaut, sodass Änderungen leicht möglich sind oder auch um eine neue Konfiguration zu erstellen. Die Modelle haben dieselbe Länge wie ein echter Pod. Jeder Pod hat einen Innenraum mit Sitzflächen, auf denen sich die Agents der Simulation hinsetzen, sobald sie den Pod bestiegen haben.
Schleusensystem: Detail
Ein platzsparendes, rotierendes Schleusensystem wurde implementiert. Der Querschnitt zeigt den Zylinder der Tür.
Ergebnisse
Das Hauptartefakt des Projekts ist ein vollfunktionsfähiges VR-Szenario, welches es ermöglicht, iterativ verschiedene Permutationen von Türtypen und Türpositionen für die Hyperloop-Pods in einem Bahnhof zu testen. Die Simulation ist in einem unterirdischen Bahnhof angesiedelt, der über Rolltreppen zugänglich ist und zwei Gleise mit jeweils zwei Sektoren für unterschiedliche Türkonfigurationen aufweist. Das Szenario integriert eine lebendige Personensimulation, die das Verhalten von einsteigenden, aussteigenden und in der Station umherlaufenden Non-Player-Characters (NPCs) simuliert und durch eine realistische Geräuschkulisse unterstützt wird.
Technische Ergebnisse
- Personensimulation: Eine Personensimulation wurde implementiert, welche das Einsteigen, Warten und das Traversieren durch den Bahnhof simuliert.
- Modulares Design: Die Station wurde modular aufgebaut, somit lässt sich die Station leicht an neue Anforderungen oder Änderungen anpassen.
- Pod-Varianten: Es gibt sechs verschiedene Podtypen, die sich aus der Permutation von Einzeltür, Doppeltür und grosser Tür sowie deren mittigen oder an den Enden Positionierung ergeben.
- Animation: Die Einfahrt und Ausfahrt der Pods ist animiert.
- Steuerung: Die Simulation kann über ein Control Panel im VR-Szenario live gesteuert werden. Der Podtyp und der Standort der Simulation (In welchem Sektor) kann parametrisiert werden. Die Simulation kann auch Schritt für Schritt gesteuert werden, Türen können geöffnet werden und Züge gesteuert werden.
- Schleusensystem: Ein platzsparendes, rotierendes Schleusensystem wurde implementiert, mit verschiedenen Varianten: Einzeltür, Doppeltür und grosser Tür. Dieses Schleusensystem wird während der Simulation dynamisch geöffnet oder geschlossen.
Die Evaluation der User-Tests gab ein mehrheitliches positives Feedback. Kleine Anpassungen an der Infrastruktur sowie der Personensimulation würden das Ganze abrunden.
Zusammenfassend bietet das erstellte VR-Szenario eine gute Basis für die weitere Erforschung des Boarding-Prozesses, wobei für ein repräsentatives Ergebnis der User-Tests eine deutliche Erweiterung der Testpersonen notwendig wäre.
Technische Schlüsselbegriffe
- Virtual Reality (VR): Virtual Reality ist eine computegestützte Simulation, in der Personen in eine immersive Welt eintauchen.
- Unity: Unity ist eine weit verbreitete Game-Engine, welche in diesem Projekt eingesetzt wird.
- Pico 4: Pico 4 ist ein VR-Headset und ist die Hardwareplattform für dieses Projekt
- Hyperloop: Hyperloop ist ein zukünftiges Transportkonzept, bei dem ein Zug in einer Vakuumröhre mit Hochgeschwindigkeit fährt.
- Personensimulation: Das Projekt nutzt eine Personensimulation basierend auf dem Unity NavMesh und AI Navigation.
- Modulares Design: Modulares Design ist ein fester Bestandteil des Projektes, damit bietet es die Flexibilität die Station und den Pod nach Wünschen anzupassen.
Client
EuroTube
Lorenzo Benedetti
Neugutstrasse 66
8600 Dübendorf
EuroTube
Team
Andri Pieren
Supervisors
Prof. Dr. Anton Fedosov
Cloe Hüsser