Интерактивный автоматизированный тренажер для подготовки технического персонала железнодорожной техники
Полезная модель относится к области тренажерной техники. Технический результат - повышение эффективности и качества обучения работников железной дороги. Интерактивный автоматизированный тренажер для подготовки технического персонала железнодорожной техники выполнен в виде кабины локомотива, оборудованной камерой для возможности наблюдения за испытуемыми работниками железной дороги, модулем имитации звуковых сигналов, прибором, считывающим психофизиологические показания у работников железной дороги, рабочим местом работника железной дороги, состоящего из связанных между собой мониторов левой стороны; мониторов правой стороны для формирования внешнего изображения; монитора визуализации профильной путевой обстановки; мониторов отображения приборов кабины; системы управления, в состав которой входят связанные между собой компьютер, выполненный с возможностью управлять тренажером и в память которого заложено множество вариантов окружающей действительности, программное обеспечение с базой данных и модуль тестирования, выполненный с возможностью осуществлять проверку знаний обслуживающего персонала, трехмерный сенсорный экран, который оснащен системой тактильной отдачи, принтер, клавиатура, мышь, системный блок контроля состояния органов управления, джойстик для перемещения, трекер положения головы и гарнитуры для радиосвязи, при этом трехмерный сенсорный экран обеспечивает трехмерную виртуальную модель реального мира и выполнен с возможностью выводить трехмерное изображение схем, систем и узлов железнодорожной техники, а также формировать информацию по найденным неисправностям в них.
Полезная модель относится к области тренажерной техники, в частности, к устройствам для обучения персонала железнодорожного транспорта и может быть использована для повышения эффективности и качества обучения специалистов и работников железнодорожного транспорта. Известно, что обучение и отработка навыков взаимодействия основных участников перевозочного процесса при проведении маневровых работ на железнодорожной станции и следовании с поездом по участку, а также отработка действий в нестандартных ситуациях являются сложным разделом в программе подготовки и повышения квалификации специалистов и работников железнодорожного транспорта. От того, насколько квалифицированны участники перевозочного процесса и насколько согласованно их взаимодействие при проведении маневровых работ на железнодорожной станции, напрямую зависит безопасность движения, а также жизнь и здоровье людей, участвующих в перевозочном процессе.
Тренажерный комплекс предназначен для эксплуатации в помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями, например, в закрытых отапливаемых или охлаждаемых и вентилируемых производственных и других, в том числе хорошо вентилируемых подземных помещениях; в отсутствии воздействия прямого солнечного излучения, атмосферных осадков, ветра, песка и пыли наружного воздуха; в отсутствии или существенном уменьшении воздействия рассеянного солнечного излучения и конденсации влаги; при температуре окружающей среды от +10°C до +35°C, при среднегодовой относительной влажности воздуха не более 60% при температуре 20°C.
Из уровня техники известен интерактивный автоматизированный тренажер для подготовки технического персонала железнодорожной техники описанный в патенте на полезную модель RU 94744 U1, опубл. 27.05.2010 на 18 страницах, который состоит в себя пульт с широкоформатным сенсорным экраном, клавиатура, компьютер, программное обеспечение с базой данных.
Известен патент на полезную модель RU 105054 U1, опубл 27.05.2011 на 15 листах, который описывает интерактивный автоматизированный тренажер для подготовки технического персонала железнодорожной техники, который включает в себя пульт с широкоформатным экраном, клавиатуру, мышь, программное обеспечение с базой данных. Благодаря подключению интерактивного автоматизированного тренажера для подготовки технического персонала железнодорожной техники в сеть тренажерного комплекса по подготовке технического персонала к эксплуатации и ремонту железнодорожной техники можно организовать учебный класс с рабочими местами, на которых обучаемые могут изучать конструкцию и техническое обслуживание соответствующих узлов.
Известен патент на полезную модель RU 104757 U1, опубл. 20.05.2011 на 13 листах, который описывает интерактивный автоматизированный тренажер для подготовки технического персонала железнодорожной техники, который включает в себя пульт с широкоформатным экраном, программное обеспечение с базой данных. Благодаря подключению интерактивного автоматизированного тренажера для подготовки технического персонала железнодорожной техники в сеть тренажерного комплекса по подготовке технического персонала к эксплуатации и ремонту железнодорожной техники можно организовать учебный класс с рабочими местами, на которых обучаемые могут изучать конструкцию и техническое обслуживание соответствующих узлов.
Наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели является интерактивный автоматизированный тренажер для подготовки технического персонала железнодорожной техники, описанный в патенте US 7143017 B2, опубл. 28.11.2006 на 8 страницах, который включает в себя пульт с широкоформатным сенсорным экраном, клавиатура, мышь, программное обеспечение с базой данных, который подключи в сеть тренажерного комплекса по подготовке технического персонала к эксплуатации и ремонту железнодорожной техники можно организовать учебный класс с рабочими местами, на которых обучаемые могут изучать конструкцию и техническое обслуживание соответствующих узлов.
Недостатками указанных выше известных тренажеров и систем обучения является низкое качество обучения работников железной дороги.
Задача полезной модели - проведение обучения работников железнодорожной дороги для обучения устройству железнодорожной техники, отработки навыков обслуживания, ремонта и контроля знаний обслуживающего персонала.
Технический результат - повышение эффективности и качества обучения работников железной дороги.
Заявленный тренажер работает на основе трехмерной виртуальной модели реального мира, а не использует заранее отснятую видеозапись. Это позволяет обеспечить правильную динамику движения поезда, правильную работу тормозной системы, плавное трогание и остановку, переключение стрелок, светофоров. Программное обеспечение позволяет подключать к тренажеру реальные и виртуальные блоки и агрегаты имитируемого локомотива, что позволяет имитировать технические неисправности оборудования и обучать способам их устранения, отображать трехмерные чертежи механических узлов, 3D модели, сделанные точно по чертежам.
Интерактивный автоматизированный тренажер для подготовки технического персонала железнодорожной техники выполнен в виде кабины локомотива, оборудованной камерой для возможности наблюдения за испытуемыми работниками железной дороги, модулем имитации звуковых сигналов, прибором, считывающим психофизиологические показания у работников железной дороги, рабочим местом работника железной дороги, состоящего из связанных между собой мониторов левой стороны; мониторов правой стороны для формирования внешнего изображения; монитора визуализации профильной путевой обстановки; мониторов отображения приборов кабины; системы управления, в состав которой входят связанные между собой компьютер, выполненный с возможностью управлять тренажером и в память которого заложено множество вариантов окружающей действительности, программное обеспечение с базой данных и модуль тестирования, выполненный с возможностью осуществлять проверку знаний обслуживающего персонала, трехмерный сенсорный экран, который оснащен системой тактильной отдачи, принтер, клавиатура, мышь, системный блок контроля состояния органов управления, джойстик для перемещения, трекер положения головы и гарнитуры для радиосвязи, при этом трехмерный сенсорный экран обеспечивает трехмерную виртуальную модель реального мира и выполнен с возможностью выводить трехмерное изображение схем, систем и узлов железнодорожной техники, а также формировать информацию по найденным неисправностям в них.
Все пройденные тесты сохраняются в базе данных в виде журнала по фамилиям и могут быть просмотрены в любое время. В качестве тестирующих вопросов могут выводиться фотографии с примерами неисправностей, видеоролики, и другие материалы, которые, в том числе, могут содержать заведомо ложную информацию для усложнения задачи.
Для быстрой навигации реализован механизм поиска нужных материалов по различным критериям - по «дереву» конструкции, по «дереву» технического обслуживания и ремонта, по названию или тегам. Примером поискового запроса может быть часть строки с именем искомого элемента конструкции, или указание элемента конструкции в котором он расположен. Поиск в любом случае должен выводить все результаты содержащие искомый элемент.
Интерактивный автоматизированный тренажер для подготовки технического персонала железнодорожной техники имеет встроенную систему обновления базы данных, благодаря которой можно дополнить базу данных учебными материалами и тестами без остановки учебного процесса.
Тренажер оснащен экранами, имитирующими виды из кабины локомотива (вперед, назад, влево и вправо), что дает возможность анализировать машинисту путевую обстановку со всех сторон, а не только, как во многих известных тренажерах профильную.
Пользователь может ощутить своими пальцами предметы, которые видит на трехмерном сенсорном экране, при помощи специальной руки-манипулятора, которая перемещает экран вперед-назад. Передача тактильных ощущений от виртуальных объектов достигается за счет перемещения экрана. Сами объекты можно трогать (движения дисплея передают форму и размер) и перемещать пальцами (здесь передается еще и масса объекта). Программное обеспечение рабочего места позволяет: перемещаться вдоль вагонов на станции (джойстик), осматривать вагоны «с ходу» на предмет наличия неисправностей вагонов, осматривать вагоны в составе перед отправлением на предмет наличия неисправностей, выполнять опробование тормозов в составе в соответствии с инструкцией, заполнять справку формы ВУ-45, вести переговоры по радиосвязи, а осмотр вагонов производится в 3D сцене.
Сенсорный экран с трехмерным изображением кузова электровоза с расположенным в нем оборудованием, позволяет виртуально производить необходимые переключения для устранения неисправности или сбора аварийных схем, с использованием элементов управления расположенных на блоках и панелях в кузове электровоза.
Графические возможности данного тренажерного комплекса позволяют создавать любые возможные неисправности и их видимые проявления, как в своем поезде, так и во встречных поездах. Обязательным является воспроизведение различных неисправностей пути, контактной сети, нарушение габарита и т.д. Программное обеспечение позволяет отрабатывать и контролировать действия обучаемого по порядку оказания помощи остановившемуся поезду с использованием вспомогательного локомотива. Воспроизводить режим маневровых передвижений по станции, начиная от выезда из депо (ПТОЛ) до прицепки локомотива к составу и многое другое.
На экран дисплея выводится панель электроизмерительных приборов (манометры для измерения давления масла и топлива, тахометр для измерения частоты вращения коленчатого вала, амперметр и вольтметр для измерения тока и напряжения тягового генератора), с помощью которых осуществляется контроль значений параметров состояния тепловозного оборудования в процессе работы с электрической схемой. Глубокая симуляция логики работы приборов безопасности, электрических и пневматических схем, физических процессов ведения поезда. В процессе обучения производится регистрация всех параметров подвижного состава и действий машиниста в специальной программе анализа поездок.
Для каждого вагона подвижного состава производится подробный расчет состояния электрических и пневматических схем и их составляющих, таких как воздухораспределители, краны машинистов, пневматические реле, резервуары, контакторы, переключатели, силовые агрегаты. Маршрут для обучения создается на основе реального профиля пути. Для его создания используются реальные данные терростанций железной дороги. Видеоряд представляет собой прорисованную станцию в 3D графике с железнодорожными объектами, а именно прорисовывают все главные и боковые пути станции, окружающий ландшафт до уровня узнаваемости всех основных объектов расположенных в пределах видимости из кабины локомотива, расположение всех напольных устройств на станции и участке (светофоров, стрелок, съездов, знаков, щитов, переездов, опор контактной сети, пикетов и др.). Изменение положения объектов в сцене синхронно передается на все рабочие места, использующие 3D графику, характерные для реальной поездки звуки и шумы в кабине тренажера имитируются модулем имитации звуковых сигналов, воспроизводясь с помощью звуковых колонок. Благодаря тому, что тренажер выполнен по технологии 3D, есть возможность создать близкую к реальной картину на экранах имитации внешнего мира. Происходит плавная смена дня и ночи, возможно задание поездки в любое время года и при любых погодных условиях.
Интерактивный модуль устранения технических неисправностей позволяет производить обучение не только по путевым нестандартным ситуациям, но и по выходу из строя оборудования подвижного состава. При этом возможно задание любой детализации различных узлов подвижного состава. Модель виртуального мира, используемая в тренажере, позволяет имитировать любые нестандартные ситуации.
Иллюзия реальной поездки в ходе тренировочного упражнения также усиливается созданием реальной акустической обстановки, за счет имитации шума оборудования.
При этом тренажер выполнен с возможностью соединяться с модулем рабочего места инструктора, оснащенного программным обеспечением и состоящего из сервера, монитора контроля действий работника железной дороги, монитора задания сценария, нестандартных ситуаций, содержащих различные неисправности в узлах поезда или железной дороги, с помощью компьютерной сети.
В сервере модуля рабочего места инструктора в качестве программного обеспечения используются программы «Сервер виртуального мира», «Инструктор», расшифровки данных по сохранению тестовых поездок.
Психофизиологическое состояние испытуемого записывается прибором во время создания различных экстренных ситуаций, т.е. реакция человека на возникающие неисправности во время пути, для возможности в дальнейшем испытуемому ознакомиться и проанализировать свои ошибки, чтоб в дальнейшем их не допускать.
Система видеонаблюдения позволяет производить запись видеосигнала с камер для последующего анализа действий испытуемого. Для координации действий участников устанавливается сервер.
После каждой виртуальной поездки испытуемого у инструктора имеется возможность, распечатывает отчет со всеми ошибками машиниста и если их слишком много, придется повторить заезд.
В заявленном тренажере имеется возможность выбора не только времени суток, времени года, интенсивности осадков, но и предусмотрена возможность выбора температуры окружающего воздуха. Программа тренажера в этом случае сама изменит коэффициент сцепления колеса с рельсом, изменятся условия видимости сигналов и вдобавок ко всему изменится работа тормозов поезда, особенно в условиях низких температур. Расчет модели поведения воздуха в пневматической системе позволяет имитировать реальное прохождение воздуха по системе всего состава, работу распределителей, кранов (в том числе анимация этой работы, в каких каналах будет проходит воздух и с каким давлением), создание утечек в отдельных местах влияющих на весь состав, а также отслеживать поведение пневматической системы на длинносоставных поездах и т.д.
Нештатные ситуации могут быть представлены в виде:
- препятствия на пути (транспортное средство на переезде, сошедший с рельс подвижной состав);
- сбои в работе автоматической локомотивной сигнализацией непрерывного типа (АЛСН) (перекрытие разрешающего показания сигнала светофора на запрещающее, потеря кодов, проследование погасшего светофора, всего около 20), в свою очередь, АЛСН может быть реализована в различных исполнениях: типовая АЛСН, АЛСН с предварительной световой сигнализацией, АЛСН с устройством контроля бдительности машиниста УКБМ и т.д., при этом одни и те же машинисты могут совершать поездки на локомотивах одного типа, оборудованных различными системами безопасности;
- нарушение нормальной работы автотормозов подвижного состава (неисправности автотормозного оборудования, не отпуск тормозов, перекрытие концевого крана, всего около 20);
- нештатные ситуации при отправлении/прибытии на станцию (отправление/прибытие по запрещающему показанию светофора, отправление по желтому сигналу светофора, другое);
- следование с поездом в ночное время суток;
- следование с поездом в условиях плохой видимости: туман; дождь; снег.
Таким образом, обучаемые могут изучать конструкцию и техническое обслуживание соответствующих узлов, после чего пройти тестирование по нему. Результаты всех тестов будут собраны в базе данных.
Интерактивный автоматизированный тренажер для подготовки технического персонала железнодорожной техники выполнен в виде кабины локомотива, оборудованной камерой для возможности наблюдения за испытуемыми работниками железной дороги, модулем имитации звуковых сигналов, прибором, считывающим психофизиологические показания у работников железной дороги, рабочим местом работника железной дороги, состоящим из связанных между собой мониторов левой стороны, мониторов правой стороны для формирования внешнего изображения, монитора визуализации профильной путевой обстановки, мониторов отображения приборов кабины, системы управления, в состав которой входят связанные между собой компьютер, выполненный с возможностью управлять тренажером и в память которого заложено множество вариантов окружающей действительности, программное обеспечение с базой данных и модуль тестирования, выполненный с возможностью осуществлять проверку знаний обслуживающего персонала, трехмерный сенсорный экран, который оснащен системой тактильной отдачи, принтер, клавиатура, мышь, системный блок контроля состояния органов управления, джойстик для перемещения, трекер положения головы и гарнитуры для радиосвязи, при этом трехмерный сенсорный экран обеспечивает трехмерную виртуальную модель реального мира и выполнен с возможностью выводить трехмерное изображение схем, систем и узлов железнодорожной техники, а также формировать информацию по найденным неисправностям в них.
