Универсальная информационно-обучающая и контролирующая система "торвест-иокс"
Универсальная информационно-обучающая и контролирующая система (далее - ИОКС) представляет собой комплекс аппаратно-программных средств и предназначена для обучения и отработки первичных навыков управления тяговым подвижным составом железных дорог (локомотивы, специальный подвижной состав ССПС, карьерный транспорт, электропоезда и т.п.), а также изучения узлов, деталей и процессов, происходящих в системах тягового подвижного состава. Включает управляющий вычислительный комплекс с установленным программным обеспечением, рабочее место с устройством визуализации. Рабочее место оператора состоит из специализированного корпуса, на котором установлены основной сенсорный монитор и, по меньшей мере, два вспомогательных сенсорных монитора, унифицированные органы управления системами торможения и приборами безопасности, устройство визуализации выполнено на базе LCD телевизора диагональю не менее 40 дюймов, и адаптера, передающего сигналы с унифицированных органов управления в программное обеспечение через USB интерфейс. Использование системы ИОКС позволяет:
- повысить профессиональный уровень операторов, управляющих тяговым подвижным составом (машинистов, водителей и т.п.);
- сократить затраты на обучение и повысить качество подготовки специалистов;
- сократить вероятность отказов (поломок) тягового подвижного состава из-за ошибок в управляющих действиях операторов.
- расширить перечень специализаций операторов, обучающихся на одном и том же оборудовании. 1 п.ф., илл.4.
Универсальная информационно-обучающая и контролирующая система (далее - ИОКС) представляет собой комплекс аппаратно-программных средств и предназначена для обучения и отработки первичных навыков управления тяговым подвижным составом железных дорог (локомотивы, специальный подвижной состав ССПС, карьерный транспорт, электропоезда и т.п.), а также изучения узлов, деталей и процессов, происходящих в системах тягового подвижного состава.
Система ИОКС предназначена для использования в средних и высших специализированных учебных заведениях, а также непосредственно в учебных классах на производстве (локомотивных депо).
Из патента на полезную модель 
116674 известен тренажерный комплекс машинистов (водителей) подъемно-транспортных механизмов состоит из управляющего вычислительного комплекса с установленным программным обеспечением, рабочего места, включающего в себя кресло машиниста (водителя) и пульт управления, устройства визуализации, выполненного на базе трех широкоугольных проекторов, которые формируют на фронтальном и боковых экранах оптическое изображение окружающей рабочей среды. Использование тренажера позволяет: существенно сократить затраты на обучение и повысить качество подготовки специалистов; повысить коэффициент загрузки экскаватора за счет сокращения непроизводительного времени в его работе; существенно снизить вероятность отказов (поломок) ПТМ из-за ошибок в его управлении. Известный комплекс аппаратно-программных средств предназначен для обучения и отработки первичных навыков управления экскаватором, трактором и другим строительными и дорожными механизмами у учащихся профессионально-технических училищ или для повышения квалификации (разряда) машинистов (водителей).
Технический результат заявляемой полезной модели состоит в том, что использование системы ИОКС позволяет:
- повысить профессиональный уровень операторов, управляющих тяговым подвижным составом (машинистов, водителей и т.п.);
- сократить затраты на обучение и повысить качество подготовки специалистов;
- сократить вероятность отказов (поломок) тягового подвижного состава из-за ошибок в управляющих действиях операторов.
- расширить перечень специализаций операторов, обучающихся на одном и том же оборудовании.
Заявляется универсальная информационно-обучающая и контролирующая система 
ТОРВЕСТ-ИОКС, включающая управляющий вычислительный комплекс с установленным программным обеспечением, рабочее место с устройством визуализации, отличающаяся тем, что рабочее место оператора состоит из специализированного корпуса, на котором установлены основной сенсорный монитор и, по меньшей мере, два вспомогательных сенсорных монитора, унифицированные органы управления системами торможения и приборами безопасности, устройство визуализации выполнено на базе LCD телевизора диагональю не менее 40 дюймов, и адаптера, передающего сигналы с унифицированных органов управления в программное обеспечение через USB интерфейс.
На Фиг.1 показано схематическое устройство заявляемой полезной модели, где:
1 - специализированный корпус;
2 - основной сенсорный монитор;
3 - вспомогательные сенсорные мониторы;
4 - унифицированные органы управления системами торможения и приборами безопасности;
5 - устройство визуализации;
6 - управляющий вычислительный комплекс с установленным программным обеспечением;
7 - источник бесперебойного питания.
На Фиг.2 - Фиг.4 представлены фотографии заявляемой полезной модели.
Функционально система ИОКС состоит из трех основных элементов:
- рабочего места оператора тягового подвижного состава железных дорог;
- управляющего вычислительного комплекса (УВК) с установленным программным обеспечением;
- устройства визуализации, которое формирует изображение окружающей оператора среды, а также выдает необходимую для процесса обучения информацию.
Рабочее место оператора состоит из специализированного корпуса 1, основного сенсорного монитора 2 диагональю не менее 40 дюймов и двух вспомогательных сенсорных мониторов 3, унифицированных органов управления системами торможения и приборами безопасности 4, устройства визуализации 5 на базе LCD телевизора диагональю не менее 40 дюймов, адаптера, передающего сигналы с унифицированных органов управления 4 в программное обеспечение через USB интерфейс, кресла оператора (на Фиг.1 не показано).
На основной сенсорный монитор 2 выводится стилизованное изображение пульта управления конкретной серии тягового подвижного состава, выбранного в программном обеспечении системы ИОКС. Сенсорный монитор 2 позволяет производить действия с приборами управления, отображенных на нем (включение/выключение кнопок, тумблеров, автоматов управления, контроллеров управления и т.п.), а также визуально отображать изменения на панелях индикации и приборов в зависимости от действий оператора.
В состав унифицированных органов управления 4 входят:
- Кран машиниста (КМ);
- Кран вспомогательного тормоза (КВТ);
- Две рукоятки бдительности (РБ);
- Ключ электропневматического клапана (ЭПК).
Данные органы управления вынесены отдельным блоком, т.к. присутствуют практически во всех сериях и типах подвижного состава, отвечают за безопасность движения и требуют повышенной реакции оператора.
Устройство визуализации (УВ) 5 состоит из LCD телевизора диагональю не менее 40 дюймов, на котором программным обеспечением формируется изображение внешней окружающей среды оператора со всеми элементами инфраструктуры (железнодорожный путь с объектами окружения) или другое информационное изображение в зависимости от режима работы программного обеспечения. Управляющий вычислительный комплекс (УВК) 6 системы ИОКС построен на базе персонального компьютера общего применения и источника бесперебойного питания UPS. Источник бесперебойного питания 7 обеспечивает безопасный режим работы и выключения УВК при внезапном отключении напряжения сетевого питания системы ИОКС или его кратковременном пропадании. Персональный компьютер, посредством предустановленного программного обеспечения, формирует оптическое изображение на устройстве визуализации 5. По USB интерфейсу в программное обеспечение системы ИОКС поступают сигналы о состоянии унифицированных органов управления системами торможения и приборами безопасности 4. Для обеспечения диалогового режима работы УВК с оператором в состав персонального компьютера включены устройства диалогового обмена (сенсорные мониторы, клавиатура, оптический манипулятор мышь и аудио гарнитура).
Питание системы ИОКС осуществляется от двухфазной сети 220 В × 50 Гц. Для обеспечения безопасности отключения УВК и устройства визуализации при внезапном отключении напряжения, а также поддержания их в рабочем (включенном) состоянии в состав УВК входит источник бесперебойного питания UPS. Он обеспечивает автоматическое переключение нагрузки на автономное (от аккумуляторов) питание и обратно при отключении или кратковременном скачке уровня напряжения. Время работы системы ИОКС при питании от автономного источника ограничено 3
5 минутами. За это время необходимо корректно завершить все рабочие программы и обеспечить выключение УВК.
На персональном компьютере УВК установлена лицензионная операционная система стороннего разработчика и программное обеспечение системы ИОКС, разработанное ЗАО НПЦ СПЕКТР.
Программное обеспечение может работать в двух основных режимах:
- Режим выполнения поездки на тяговом подвижном составе под управлением оператора;
- Режим работы с обучающими и контролирующими программами по устройству и принципам работы узлов, деталей и системы в целом подвижного состава.
Режим выполнения поездки
Программное обеспечение разработано по модульному принципу, что позволяет включать в себя любые серии и типы тягового подвижного состава железных дорог.
Программное обеспечение состоит из основных модулей:
- модуль задания исходных данных;
- модуль отображения и моделирования алгоритмов работы пульта управления и систем тягового подвижного состава;
- модуль обработки сигналов от унифицированных органов управления;
- модуль расчета тяговых характеристик;
- модуль расчета процессов в тормозных системах подвижного состава;
- модуль алгоритмов работы систем и устройств безопасности
- модуль расчета движения;
- модуль визуализации;
- модуль звуковых эффектов;
- модуль нештатных ситуаций;
- модуль контроля правильности выполненных действий оператором;
- модуль формирования отчета.
Модуль задания исходных данных позволяет выбрать серию и тип тягового подвижного состава, участок выполнения поездки, задать сценарий выполнения поездки, количество и характеристики вагонов в составе и т.п.
Модуль отображения и моделирования алгоритмов работы пульта управления и систем тягового подвижного состава предназначен для отображения на основном сенсорном мониторе пульт управления и состояния приборов управления и индикации на нем выбранной серии тягового подвижного состава. Посредством сенсорного монитора и унифицированных органов управления оператор вмешивается в процесс выполнения поездки.
Модуль обработки сигналов от унифицированных органов управления позволяет передавать в программное обеспечение текущее состояние данных органов.
Модуль расчета тяговых характеристик предназначен для расчетов силы тяги конкретной серии и типа тягового подвижного состава в зависимости от управляющих действий оператора.
Модуль расчета процессов в тормозных системах подвижного состава предназначен для расчетов процессов в тормозах каждой движущейся единицы (локомотив, вагон и т.п.) в составе в зависимости от характеристик движущейся единицы и управляющих действий оператора.
Модуль алгоритмов работы систем и устройств безопасности предназначен для реализации алгоритмов работы различных систем безопасности на тяговом подвижном составе (КЛУБ, САУТ, БЛОК и т.п.) а также визуализации прибора безопасности при необходимости.
Модуль расчета движения предназначен для расчета характеристик движения (скорости, координаты, сил сопротивления движению и т.п.) в зависимости от текущего положения состава, силы тяги, процессов в тормозах поезда и управляющих действий оператора.
Модуль визуализации предназначен для вывода на устройство визуализации окружающей среды, соответствующей текущему положению состава на участке пути, а также вывода дополнительной текущей информации (координата, скорость, ограничения скорости и др.).
Модуль звуковых эффектов предназначен для имитации звуков окружающей среды, работы аппаратов тягового подвижного состава, других звуков, возникающих в процессе выполнения поездки.
Модуль нештатных ситуаций предназначен для моделирования нештатных ситуаций в процессе выполнения поездки (неисправности в электрических цепях, неисправности в тормозах поезда, сбои сигналов АЛСН, препятствия на пути и т.п.).
Модуль контроля правильности выполненных действий оператором предназначен для контроля и фиксации неправильных действий оператора в ходе выполнения поездки.
Модуль формирования отчета предназначен для создания отчета (протокола) о ходе выполнения поездки, неправильных действиях оператора, возникших нештатных ситуациях и другой необходимой информации для анализа поездки.
Работа в режиме выполнения поездки осуществляется в следующем порядке:
- выбор типа и серии тягового подвижного состава из установленных в программном обеспечении системы ИОКС;
- выбор участка движения;
- задание исходных данных на поездку (параметры состава, сценарий выполнения поездки и др.);
- начало выполнения поездки;
- приведение тягового подвижного состава в рабочее состояние (запуск);
- выполнение необходимых проверок подвижного состава перед выполнением поездки (проверки тормозного оборудования, состояния электрических цепей и т.п.);
- выполнение поездки с учетом характеристик состава, пути, возникающих нештатных ситуаций;
- завершение поездки;
- анализ выполненной поездки и печать протокола.
Программное обеспечение позволяет: выполнять компьютерную поездку на различных сериях и типах тягового подвижного состава в реальном масштабе времени и условиях, приближенных к реальным (изображение участка пути, звуковое сопровождение, изменение показаний сигнальных ламп и приборов) при управлении оператором тяговым подвижным составом посредством влияния на органы управления, отображенные на сенсорных мониторах, а также воздействуя на унифицированные органы управления.
Программное обеспечение позволяет объединять несколько универсальных систем ИОКС в сеть и выполнять поездку в единой для всех систем визуальной среде с учетом влияния на среду, положения и характеристик каждой из них.
Режим работы с обучающими и контролирующими программами
В данном режиме работы обучаемый (оператор) имеет возможность выбрать из ранее предустановленных обучающих и контролирующих программ необходимую для изучения программу.
Технические характеристики:
Напряжение питания - сеть АСЗ 220 В × 50 Гц, Мощность потребления - не более 2,5 кВт, Площадь помещения - не менее 10 м2, Высота помещения - стандартная;
Наличие контура заземления - обязательно.
Универсальная информационно-обучающая и контролирующая система, включающая управляющий вычислительный комплекс с установленным программным обеспечением, рабочее место с устройством визуализации, отличающаяся тем, что рабочее место оператора состоит из корпуса, на котором установлены основной сенсорный монитор и, по меньшей мере, два вспомогательных сенсорных монитора, унифицированные органы управления системами торможения и приборами безопасности, устройство визуализации выполнено на базе LCD-телевизора диагональю не менее 40 дюймов и адаптера, передающего сигналы с унифицированных органов управления в программное обеспечение через USB-интерфейс.
