随着高速铁路和虚拟仿真技术的发展,使虚拟仿真技术在高速铁路上的运用成为可能。它把高速铁路的设计和建设在计算机环境中用虚拟仿真技术模拟出来,不仅能在设计时看到实际的建设仿真效果,还能在评估时看到高速铁路理想的运营环境,并能在实际建设时提供可视化参考等等。虚拟现实技术和高速铁路技术的结合,对高速铁路的发展具有重要意义。本文在一个高速列车虚拟仿真场景中,运用粒子系统,实现了表现受电弓和接触网关系的电火花模型和模拟真实列车运行时的雨雪效果。研究了已有的三维阴影算法,实现了适合于该仿真场景的阴影特效,增强了仿真场景中的真实感。论文根据粒子系统理论和电火花以及雨雪效果的特点,设计了适用于电火花和雨雪效果通用的粒子系统框架。在此框架下,根据电火花、雨、雪的不同特征,分别实现了电火花特效和雨雪特效。利用多纹理混合技术,实现了雨天下高速列车挡风玻璃的模拟。三维阴影技术近年来也是虚拟现实中研究的热点之一,它能使虚拟仿真场景更具有真实感。不同的阴影生成技术其真实感也会不同。阴影越逼真,其计算量越大,耗费的系统资源也越多。本文选择了一种计算量相对较小,且视觉效果能接受的阴影算法加入到该高速列车虚拟仿真场景中。本文的粒子系统框架和三维阴影的实现都是基于微软的XNA,并以Microsoft Visual Studio C#2008为开发工具设计并实现的。本文所研究的电火花,雨雪天气效果和阴影特效,不仅能增强高速列车虚拟仿真场景的真实感,还能表达出高速列车模拟运行时的一些现象,如电火花的产生能表达出受电弓和接触线的一些接触情况,列车在雨雪天气下模拟运行时的场景效果等。在虚拟仿真场景中加入三维特效,能使虚拟仿真场景更具有真实感。