Тренажер машиниста железнодорожной техники
Технический результат - повышение эффективности и качества обучения машиниста, за счет возможности обзора железной дороги со всех сторон. Тренажер машиниста железнодорожной техники выполнен в форме кабины локомотива, оборудованной камерой для возможности наблюдения за испытуемыми машинистами, модулем имитации звуковых сигналов, прибором, считывающим психофизиологические показания у машиниста, при этом кабина содержит: рабочее место машиниста, которое состоит из динамической платформы, на которой установлено кресло машиниста и приборная панель; 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 входит компьютер, выполненный с возможностью управлять тренажером и в память которого заложено множество вариантов окружающей действительности, в результате которой можно регулировать погодные условия, имитируя снег или дождь, или же менять время суток и блока анализа результатов обучения; системных блоков управления изображением; системного блока контроля состояния органов управления; монитора контроля железнодорожной техники на маршруте, при этом тренажер выполнен с возможностью соединяться с модулем рабочего места инструктора, оснащенного программным обеспечением и состоящего из сервера, монитора контроля действий машиниста, монитора задания сценария и нестандартных ситуаций, с помощью компьютерной сети.
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 тренажер поезда, описанный в патенте полезную модель CN 2916801 Y, опубл. 27.06.2007 на 7 страницах, содержащий монитор для формирования внешнего изображения, монитор отображения приборов кабины, блок органов управления, системный блок управления изображением, модуль рабочего места инструктора, оснащенного программным обеспечением и состоящего из сервера, монитор контроля действий машиниста, монитор задания сценария и нестандартных ситуаций, монитор контроля железнодорожной техники на маршруте, компьютерную сеть.
Известен также патент на изобретение US 7143017 B2, опубл. 28.11.2006 на 8 страницах, который описывает систему обучения персонала на железнодорожном транспорте, который содержит монитор для формирования внешнего изображения, монитор отображения приборов кабины, блок органов управления, системный блок управления изображением, модуль рабочего места инструктора, оснащенного программным обеспечением и состоящего из сервера, монитор контроля действий машиниста, монитор задания сценария и нестандартных ситуаций, монитор контроля железнодорожной техники на маршруте, компьютерную сеть.
Известен патент на полезную модель CN 02563797 U, опубл. 28.11.2012 на 5 страницах, который описывает систему обучения персонала на железнодорожном транспорте, который содержит монитор для формирования внешнего изображения, монитор отображения приборов кабины, блок органов управления, системный блок управления изображением, модуль рабочего места инструктора, оснащенного программным обеспечением и состоящего из сервера, монитор контроля действий машиниста, монитор задания сценария и нестандартных ситуаций, монитор контроля железнодорожной техники на маршруте, компьютерную сеть.
Известен патент на изобретение CN 101201983 B, опубл. 21.04.2010 на 7 страницах, который описывает систему обучения персонала на железнодорожном транспорте, который содержит монитор для формирования внешнего изображения, монитор отображения приборов кабины, блок органов управления, системный блок управления изображением, модуль рабочего места инструктора, оснащенного программным обеспечением и состоящего из сервера, монитор контроля действий машиниста, монитор задания сценария и нестандартных ситуаций, монитор контроля железнодорожной техники на маршруте, компьютерную сеть.
Наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели является системам обучения на тренажере машиниста тягового подвижного состава, описанная в патенте на полезную модель RU 102135 U1, опубл. 10.02.2011 на 13 листах, содержащая монитор для формирования внешнего изображения, монитор отображения приборов кабины, блок органов управления, системный блок управления изображением, модуль рабочего места инструктора, оснащенного программным обеспечением и состоящего из сервера, монитор контроля действий машиниста, монитор задания сценария и нестандартных ситуаций, монитор контроля железнодорожной техники на маршруте, компьютерную сеть.
Недостатками указанных выше известных тренажеров и систем обучения является низкое качество обучения машинистов, за счет отсутствия возможности контроля состояния виртуального изображения железной дороги с правой и левой стороны.
Задача полезной модели - проведение обучения машиниста железнодорожной техники, отработка навыков взаимодействия с основными органами кабины, а также отработка действий в нестандартных ситуациях для исследования психофизиологических параметров машинистов во время рейсов.
Технический результат - повышение эффективности и качества обучения машиниста, за счет возможности обзора железной дороги со всех сторон.
Тренажер машиниста железнодорожной техники выполнен в форме кабины локомотива, оборудованной камерой для возможности наблюдения за испытуемыми машинистами, модулем имитации звуковых сигналов, прибором, считывающим психофизиологические показания у машиниста, при этом кабина содержит: рабочее место машиниста, которое состоит из динамической платформы, на которой установлено кресло машиниста и приборная панель; 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 входит компьютер, выполненный с возможностью управлять тренажером и в память которого заложено множество вариантов окружающей действительности, в результате которой можно регулировать погодные условия, имитируя снег или дождь, или же менять время суток и блока анализа результатов обучения; системных блоков управления изображением; системного блока контроля состояния органов управления; монитора контроля железнодорожной техники на маршруте, при этом тренажер выполнен с возможностью соединяться с модулем рабочего места инструктора, оснащенного программным обеспечением и состоящего из сервера, монитора контроля действий машиниста, монитора задания сценария и нестандартных ситуаций, с помощью компьютерной сети.
По своей конструкции, заявленный тренажер машиниста железнодорожной техники в точности копирует панель управления настоящего электровоза.
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.
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.
В сервере модуля рабочего места инструктора в качестве программного обеспечения используются программы «Сервер виртуального мира», «Инструктор», расшифровки данных по сохранению тестовых поездок.
Психофизиологическое состояние машиниста записывается прибором во время создания различных экстренных ситуаций, т.е. реакция человека на преграды, возникающие перед ним в пути: от отказа тормозов до опасности столкновения со встречным поездом, для возможности в дальнейшем машинисту ознакомиться и проанализировать свои ошибки, чтоб в дальнейшем их не допускать.
В заявленном тренажере предусмотрено функционирование всех основных органов управления (контроллера машиниста, тумблеров, выключателей, в том числе и буферных фонарей, прожектора, кранов машиниста и вспомогательного тормоза и др.), а также отображение показаний, соответствующих реальным показаниям всех основных контрольно-измерительных приборов пульта управления (манометров, амперметров, вольтметров). Программное обеспечение рабочего места машиниста позволяет: следить за окружающей обстановкой на станции, управлять передвижением маневрового локомотива по станции и участку, вести переговоры по радиосвязи с другими участниками, выполнять прицепку и отцепку вагонов в соответствии с технологией маневровых работ, а также программное обеспечение позволяет машинисту выполнять компьютерную поездку в реальном масштабе времени и условиях, приближенных к реальным.
Система видеонаблюдения позволяет производить запись видеосигнала с камер для последующего анализа действий машинистов. Для координации действий участников устанавливается сервер.
После каждой виртуальной поездки машиниста у инструктора имеется возможность, распечатывает отчет со всеми ошибками машиниста и если их слишком много, придется повторить заезд.
Мобильный учебный и демонстрационный комплекс функционирует следующим образом.
Тренажер моделирует, например, поездку электровоза с пассажирским поездом или грузовым в реальном масштабе времени по выбранному перед поездкой маршруту. При этом на экранах перед обучаемым машинистом электровоза формируются изображения, отображающие поездную ситуацию справа, слева и впереди. Поездка может осуществляться по участку пути и условным станциям в 3D графике. Рабочее место машиниста, расположенное в кабине тренажера электровоза наряду с пультом машиниста и другими органами управления, содержит экран, на который проецируется изображение поездной ситуации, и звуковые колонки, что позволяет с высокой степенью приближения воссоздать визуальную и акустическую обстановку кабины машиниста, а кресло машиниста оборудовано динамической платформой. Предусмотрен монитор для графического изображения работы пневматических и электрических схем локомотива, характеристик продольной динамики поезда, распределение давления в тормозной магистрали и в тормозных цилиндрах, а также сил на автосцепках по длине поезда.
Перед началом учебной поездки инструктор на своем рабочем месте задает программу для процесса обучения с помощью компьютерной системы. Он выбирает задание, которое может содержать нестандартные ситуации во время поездки и может контролировать действия обучаемого машиниста и состояние системы обучения с помощью мониторов на своем рабочем месте. Задаваемые параметры: участок движения состава; количество секций локомотива; зарядное давление в тормозной магистрали; количество вагонов в составе; плотность тормозной сети поезда; распределение утечек воздуха по длине состава; на каждом вагоне задаются параметры: вес вагона; режимы воздухораспределителя на торможение и отпуск; тин тормозных колодок; время суток при движении: день; ночь; погодные условия: ясно; туман; снег; дождь; критический уровень сил в составе для обрыва; следование по удалению; расстановка сигнальных знаков; препятствия на пути; неисправности электрических цепей локомотива.
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.
Обучаемый машинист во время поездки, находясь на своем рабочем месте в кабине тренажера, воздействует на органы управления электровозом, информация о положении которых может передаваться на рабочее место инструктора или записывается в память системы управления. Показания измерительных приборов и сигнальных устройств машинист наблюдает на пульте, путевую обстановку на мониторах, характерные для реальной поездки звуки и шумы в кабине локомотива имитируются модулем имитации звуковых сигналов и воспроизводятся с помощью звуковых колонок. Основой тренажерного комплекса и его неотъемлемой составной частью является уникальное программное обеспечение (ПО), которое позволяет рассчитывать процессы в поездах длиной до 100 вагонов и выше, оценивать величины продольно-динамических сил в составе, моделировать процесс движения подвижного состава и т.д.
Динамическая платформа служит для моделирования движения локомотива, при прохождении стрелочных переводов, кривых и наклонных участков пути. На динамической платформе устанавливается пульт управления и кресло машиниста, оборудованное динамическим приводом. Кресло машиниста посредством динамического привода моделирует продольные усилия, действующие на обучаемого при движении локомотива.
Таким образом, при осуществлении поездки машинист контролирует путевую ситуацию со всех сторон.
Тренажер машиниста железнодорожной техники выполнен в форме кабины локомотива, оборудованной камерой для возможности наблюдения за испытуемыми машинистами, модулем имитации звуковых сигналов, прибором, считывающим психофизиологические показания у машиниста, при этом кабина содержит: рабочее место машиниста, которое состоит из динамической платформы, на которой установлено кресло машиниста и приборная панель, из связанных между собой мониторов левой стороны и мониторов правой стороны для формирования внешнего изображения, монитора визуализации профильной путевой обстановки, мониторов отображения приборов кабины, системы управления, в состав которой входит компьютер, выполненный с возможностью управлять тренажером и в память которого заложено множество вариантов окружающей действительности, в результате которой можно регулировать погодные условия, имитируя снег или дождь, или же менять время суток, и блок анализа результатов обучения; системных блоков управления изображением, системного блока контроля состояния органов управления, монитора контроля железнодорожной техники на маршруте, при этом тренажер выполнен с возможностью соединяться с модулем рабочего места инструктора, оснащенного программным обеспечением и состоящего из сервера, монитора контроля действий машиниста, монитора задания сценария и нестандартных ситуаций с помощью компьютерной сети.
