Тренажерный комплекс оперативного персонала сортировочной горки

Авторы патента:

Заявляемая полезная модель относится к области тренажерной техники, в частности к устройствам по изучению режимов управления железнодорожными станциями, имеющих сортировочные горки и может быть использовано для повышения эффективности и качества обучения специалистов и работников железнодорожного транспорта.

Тренажерный комплекс оператора сортировочных горок содержит:

- рабочее место инструктора, представляющее собой управляющий ПК;

- по меньшей мере, одно рабочее место для прохождения теоретической подготовки, представляющее собой ПК;

- по меньшей мере, одно рабочее место дежурного по горке, представляющее собой, по меньшей мере, один ПК и пульт управления, включающий: светосхему путей, набор кнопок, переключателей и светодиодов для индикации текущих режимов работы, блок микроконтроллера и внешние разъемы;

- по меньшей мере, одно рабочее место оператора тормозных позиций, каждое из которых представляет собой, по меньшей мере, один ПК и пульт управления, включающий: светосхему путей, набор кнопок, переключателей и светодиодов для индикации текущих режимов работы, блок микроконтроллера и внешние разъемы;

- по меньшей мере, одно видеорегистрирующее устройство;

- по меньшей мере, одно печатающее устройство.

Дополнительно комплекс одержит по меньшей мере одну систему визуализации, представляющую собой не менее двух синхронизированных между собой по положению ЖК-экранов, установленную в зоне видимости каждого рабочего места тренажерного комплекса, причем все ПК, все системы визуализации, все видеорегистрирующие устройства и все печатающие устройства объединены в общую локальную сеть.

При этом, по меньшей мере, один сервер локальной сети может быть связан с внешней сетью Интернета через Ethernet или Wi-Fi.

Сценарий обучения, выводимый светосхемой путей и системой визуализации для соответствующих рабочих мест, предпочтительно загружается на ПК каждого рабочего места из внешней сети Интернет или с управляющего ПК рабочего места инструктора.

Предпочтительно, чтобы внешние разъемы пульта управления представляли собой разъемы USB или RS-232 для возможности подключения к ним необходимой аппаратуры: накопителей, ноутбука, web-камеры и т.д.

Конструкцию дисплейной секции предпочтительно выполняют из алюминиевого профиля со встроенными в ней ЖК-экранами.

Кроме того, предпочтительно использовать в качестве светодиодов для индикации текущих режимов работы трехцветные (RGB) светодиоды.

С помощью заявляемого тренажерного комплекса обеспечивается качественное моделирование разнообразных тренировочных ситуаций для обучаемых. При этом конструкция комплекса обеспечивает его компактное размещение, например, в стандартных учебных классах.

Тренажерный комплекс оперативного персонала сортировочной горки

Известен многотиповой тренажерной комплекс по патенту RU 2395405 от 27.07.2010. Данный комплекс содержит стенды с расположенными на них реальным пневматическим оборудованием и тормозными приборами локомотива и вагона, компрессор, комплект датчиков давления и пневматических клапанов, шкаф управления с расположенной в нем электронной аппаратурой, компьютер с установленным на нем программным обеспечением, систему отображения графической информации.

Недостатком данного профиля является сложность конструкции и невозможность обучения на нем операторов сортировочных горок, где имитировались условия, приближенные к реальным.

Известен тренажерной комплекс, описанный в патентном документе US 2002183995 A1, от 05.12.2002. Данный тренажерной комплекс содержит рабочее место обучаемого, представляющее собой, по меньшей мере, один ПК и пульт управления включающий: набор кнопок, переключателей и светодиодов для индикации текущих режимов работы, блок микроконтроллера, внешние разъемы; установленный в зоне видимости рабочего места тренажерного комплекса, проекционный экран и соответствующее ему проекционное оборудование, позволяющее обучаемому видеть имитируемый сценарий железнодорожной ситуации и видео регистрирующее устройство.

Недостатком данного тренажерного комплекса является сложность обучения на нем операторов сортировочных горок и отсутствие взаимодействия операторов сортировочных горок и дежурного по горке.

Наиболее близким техническим решением является программно-аппаратный тренажерный комплекс оперативного персонала сортировочной горки по патенту RU 118093 от 10.07.2012. Данный тренажерный комплекс содержит:

- рабочее место инструктора, представляющее собой управляющий ПК;

- по меньшей мере, одно рабочее место, оснащенное ПК, для прохождения теоретической подготовки;

- по меньшей мере, один проекционный экран, установленный в зоне видимости каждого рабочего места тренажерного комплекса, и соответствующее ему проекционное оборудование;

- по меньшей мере, одно видео регистрирующее устройство;

- по меньшей мере, одно печатающее устройство.

При этом все ПК, по меньшей мере, одно проекционное оборудование, по меньшей мере, одно видео регистрирующее устройство и, по меньшей мере, одно печатающее устройство объединены в общую локальную сеть посредством, по меньшей мере, одного сервера.

Недостатком данного тренажерного комплекса является невозможность организации в нем панорамного изображения, имеющего малое фокусное расстояние от обучающегося.

Задачей предлагаемого технического решения является разработка тренажерного комплекса с компактно расположенным местом обучающегося при одновременном обеспечении в поле его зрения панорамного изображения моделируемых ситуаций.

Технический результат заявляемой полезной модели заключается в снижении габаритных размеров комплекса при одновременном обеспечении качественного панорамного изображения для обучаемого.

Технический результат достигается за счет того, что тренажерный комплекс оператора сортировочных горок, содержащий:

- рабочее место инструктора, представляющее собой управляющий ПК;

- по меньшей мере, одно рабочее место для прохождения теоретической подготовки, представляющее собой ПК;

-по меньшей мере, одно рабочее место оператора тормозных позиций, каждое из которых представляет собой, по меньшей мере, один ПК и пульт управления, включающий: светосхему путей, набор кнопок, переключателей и светодиодов для индикации текущих режимов работы, блок микроконтроллера и внешние разъемы;

- по меньшей мере, одно видеорегистрирующее устройство;

- по меньшей мере, одно печатающее устройство,

содержит по меньшей мере одну систему визуализации, представляющую собой не менее двух синхронизированных между собой по положению ЖК-экранов, установленную в зоне видимости каждого рабочего места тренажерного комплекса, причем все ПК, все системы визуализации, все видеорегистрирующие устройства и все печатающие устройства объединены в общую локальную сеть.

Основные особенности предлагаемого тренажерного комплекса следующие:

- интуитивный интерфейс;

- единый сервер обновлений;

- единый на всей сети железных дорог портал поддержки тренажерных комплексов;

- видеозапись процесса обучения;

- выделение отдельного рабочего места инструктора;

- возможность интеграции в существующую инфраструктуру обучения (в части теоретической подготовки);

- интеллектуальный анализ данных о событиях тренировки для формирования статистики;

- ведение статистики обучения;

- формирование траектории обучения операторов горочного комплекса в рамках системы аттестации персонала;

- централизованное хранение результатов - выдача отчетов по тренировкам персонала конкретной горки;

- возможность оперативного изменения сценариев обучения при появлении новых прецедентов на сети ОАО «РЖД»;

- использование мультимедиа-материалов и внедрение модульной объектно-ориентированной динамической учебной среды.

Предлагаемый тренажерный комплекс включает:

- методику обучения (теоретическая и практическая части);

- теоретическую подготовку;

- практическую отработку навыков профессиональной деятельности операторов сортировочного парка;

- аттестацию обучаемого.

Особенно следует выделить особенности практической части обучения. Она представляет набор сценариев различного уровня сложности, привязанных к конкретным занятиям для отработки навыков с помощью тренажерного комплекса оператора сортировочных горок. Запуск конкретного сценария осуществляет инструктор со своего рабочего места. В ходе выполнения сценариев, связанных с выполнением маневровой работы, на инструктора возлагается функция машиниста маневрового локомотива с целью отработки регламента переговоров и управления маневровым локомотивом.

Аттестация обучаемого осуществляется как после прохождения теории, так и после

практических занятий. Аттестационные баллы по теоретической части соответствуют сложности сценария, отрабатываемого на ТК ОПСГ в рамках конкретного занятия. Расчет баллов осуществляется модульной объектно-ориентированной динамической учебной средой. Выделение ответственного за произошедшие события (ошибки) и расчет аттестационных баллов за практическое обучение выполняет экспертная система.

Существует возможность ввода «нового» обучаемого и отслеживание его траектории обучения в ходе изучения всех тем на основе системы обучения (теоретическая часть) и отработки сценариев роспуска по темам (практическая часть).

Сущность заявленного изобретения поясняется чертежами, где:

- на фиг. 1 показана общая схема тренажерного комплекса оператора сортировочных горок;

- на фиг. 2 показана схема взаимодействия технических, программных и методических средств тренажера;

- на фиг. 3 показана схема расположения мест в тренажерном комплексе.

Пример предлагаемого тренажерного комплекса включает в себя:

- учебные рабочие места 1, каждое из которых представляет собой персональный компьютер (системный блок с монитором);

- принтер 2;

- автоматизированное рабочее место 3 (далее по тексту АРМ) инструктора, представляющее собой персональный компьютер (системный блок с двумя мониторами);

- АРМ 4 и 5, соответственно, дежурного по горке (АРМ ДСПГ) и операторов, которые посредством коммутатора 6 HP1700(24) связаны с серверами 7 и 8, соответственно, приложений и динамики, центральным сервером 9 (СЦБ);

- систему визуализации 10 с Web-камерами 11.

Коммутатор связан с маршрутизатором, к которому также посредством еще одного коммутатора, подключена система визуализации. Система визуализации включает как минимум одну дисплейную секцию, управляемую системой компьютерной генерации изображений. Также в тренажерном комплексе имеется, по меньшей мере, одна, Web-камера.

Каждый пульт может быть выполнен в виде отдельного стола с наклонной передней панелью и содержит светосхему соответствующих путей, а также набор кнопок, переключателей и светодиодов для индикации текущих режимов работы. Для доступа к

внутренним элементам пульта передняя панель выполнена откидывающейся. Фиксация передней панели в открытом положении осуществляется при помощи штанги.

Столы изготовлены из ДСП толщиной 16 мм, верхняя крышка для обеспечения более высокой прочности выполняется из многослойной фанеры толщиной 16 мм. По кромке верхней крышки устанавливается врезная резиновая окантовка шириной 18 мм. Внутри стола располагаются малогабаритный неттоп - компьютер и кабельная система для подключения электропитания и соединения пультов между собой.

Для удобства монтажа и проведения ремонтных и регламентных работ каждый пульт собирается из нескольких блоков (двух или четырех). Все элементы коммутации и индикации блоков устанавливаются на металлических панелях из материала Д16Т толщиной 3 мм. Панели покрашены полимерной краской серого цвета (колер 7032) и закрыты фальш-панелями из антибликового оргстекла толщиной 3 мм. Все надписи и светосхемы наносятся на фальш-панели и выполняются методом широкоформатной цветной печати. Для установки блоков в верхней крышке каждого стола сделаны соответствующие отверстия.

Для монтажа элементов индикации и коммутации применяется печатный монтаж. Соединение всех печатных плат выполняется с помощью разъемов и системы гибких плоских шлейфов.

На лицевую панель пульта выведены все элементы коммутации и индикации, для пульта дежурного по горке, там же находится зажим для крепления сортировочного листа.

Микропроцессорные блоки управления всех пультов одинаковы и отличаются только установками DIP-переключателей, с помощью которых осуществляется настройка системы идентификации пульта.

На задней стенке каждого пульта находятся:

- разъемы для подключения кабеля электропитания и сетевых кабелей Ethernet;

- разъем для подключения кабеля USB (тип В);

- колодка сетевого предохранителя (находится в разъеме электропитания).

Блок контроллера содержит следующие узлы:

- микропроцессорный блок - управляет всеми элементами схемы, реализуя основные функции устройства;

- блок CAN-интерфейса - обеспечивает управление и обмен информацией между ведущим и ведомыми контроллерами по витой паре;

- блок опроса кнопок - периодически проводит опрос состояния кнопок и по запросу компьютера передает ему по последовательному порту коды нажатых кнопок (период опроса 6 мсек); кнопки соединены так, что образуют матрицу, состоящую из 16 столбцов и 10 строк;

- блок управления светодиодами - зажигает, гасит или заставляет мигать нужный светодиод при получении от компьютера по USB-порту управляющего кода. Светодиоды соединены в матрицу, состоящую из 8 столбцов и 21 строки;

- USB модуль - осуществляет связь по USB-интерфейсу между контроллером и персональным компьютером;

- оптическая развязка для СОМ порта - осуществляет гальваническую развязку микропроцессорного блока и последовательного порта компьютера, а также сопряжение стандартных уровней сигналов последовательного порта компьютера (-12В для логической единицы и +12В для логического нуля) и последовательного порта микроконтроллера (5В для логической единицы и 0 В для логического нуля) для обеспечения стабильной работы устройства и предупреждения его выхода из строя.

Питание всех электронных компонентов пульта осуществляется от отдельного блока питания, преобразующего напряжение сети переменного тока 220 В в стабилизированное напряжение 5 вольт. Для исключения возможных перегрузок при кратковременных бросках напряжения в питающей сети на входе устанавливается варистор с напряжением ограничения 250 В.

Кнопки, переключатели и светодиоды присоединяются к блоку управления с помощью двух плоских шлейфов с разъемами: один используется для подключения кнопок и переключателей, второй - для подключения светодиодов. Переход с каждого их этих шлейфов на шлейфы печатных плат проводится с помощью специальных блоков-разветвителей.

Взаимодействие пультов с Сервером приложений осуществляется с помощью распределенной системы микропроцессорного управления - контроллеров, расположенных на шасси внутри пультов. Количество контроллеров для каждого пульта определяется количеством элементов коммутации и индикации, используемых в пульте и может составлять от одного до четырех.

Взаимодействие контроллеров между собой осуществляется на основе последовательного CAN-интерфейса.

Каждый блок контроллера имеет свой идентификационный номер (от 0 до 15), выставляемый соответствующими переключателями (джамперами) на его плате и может быть подключен через интерфейсы USB или RS-232 к персональному компьютеру. Один блок является ведущим (он подключен к одному из компьютеров рабочей станции через USB порт), остальные - ведомыми.

Структура программного обеспечения тренажерного комплекса оперативного персонала сортировочной горки и состоит из следующих модулей:

- сервер динамики;

- сервера приложений;

- экспертная система формирования траектории обучения;

- система компьютерной генерации изображений (СКГИ);

- сервер СЦБ.

Рабочие места обучаемого совместно с системой визуализации и соответствующим ей оборудованием, управляемым системой компьютерной генерации изображений, позволяют имитировать для обучаемого:

- ручной режим роспуска и торможение с помощью соответствующих типов коммутаторов;

- нештатные ситуации: замедленный перевод стрелок, выключение замедлителей и др.;

- возможность задавать внешние условия роспуска (скорость надвига; сезон роспуска: зима, лето; наличие осадков: дождь, снег, туман; количество вагонов в распускаемом составе; занятость сортировочного парка; выбор сценария роспуска);

- возможность взаимодействия рабочих мест оперативного персонала сортировочной горки;

- отработка навыков роспуска по единой технологии;

- проверка команды на совместимость и взаимопонимание в работе;

- трехмерное отображение горочной горловины сортировочного парка в пределах реальной ее видимости с горочного поста и поста резервного управления замедлителями (ПРУ);

- отображение подвижных единиц (25 типов), в том числе маневровый, поездной локомотивы, транспортер, цистерна со сжиженным газом, подвижной состав с грузом;

- отображение движения отцепов по спускной части горки; реалистичное отображение динамики движения отцепов по горочной горловине в процессе скатывания с учетом влияния случайных факторов, реального профиля горочной горловины и пути сортировочного парка конкретной станции, а также сил торможения на замедлителях;

- управление замедлителями на горке с использованием рычажных (кнопочных) коммутаторов на пультах (прицельное и интервальное торможение); управление движением отцепов с пультов на рабочем месте ДСПГ и рабочем месте операторов 2-ой и 3-ей тормозных позиций конкретной станции; генерация сортировочных листков на составы, подлежащие расформированию, в зависимости от сложности сценария;

- изменение скорости надвига состава на горку (по показаниям горочного светофора) и структуры распускаемого состава по мере приобретения обучающимся лицом навыков управления горочными устройствами; приобретение навыков работы с АРМ ДСПГ и АРМ операторов 2-ой и 3-ей тормозных позиций (ТП);

- фиксирование фактов: соударения вагонов с повышенной скоростью; запусков вагонов на пути, не соответствующие их первоначальному назначению; бокового удара; выдавливания вагона на замедлителях; проезд локомотива по поднятым шинам замедлителя;

- анализ причин возникновения нештатных ситуаций и определение степени вины обучамых;

- формирование перечня пунктов нормативных документов, которые были нарушены в процессе тренинга;

- имитация маневровых операций; проведение индивидуального и группового обучения (теория и тренинг);

- аттестация и ведение лицевого досье обучаемого;

- возможности имитации нештатных ситуаций. В него вошли: выключение замедлителей для производства плановых работ; ремонт или неисправность (отказ) стрелки, когда она не может быть переведена с пульта управления и отсутствует электрический контроль ее положения, неперевод стрелки; появление мигающей индикации контроля положения стрелки; взрез стрелки; отказ в работе РТД-С, ИПД; саморасцеп вагонов; роспуск вагонов, содержащих посторонние примеси на колесах; нерасцеп во время роспуска в автоматическом режиме ГАЦ МН; нарушение нормальной работы ГАЦ МН и УУПТ; работа с опасным грузом; нагон вагонов (из-за ошибки в сортировочном листе,

технического состояния вагона, ошибки оператора); нагон вагона в кривой (забуферение); нарушение условий погрузки и крепления груза; остановка вагона в негабаритном месте; осаживание вагонов с противоположного конца сортировочного парка в сторону горки (несогласованное); несогласованный выезд из сортировочного парка на горку; откат одиночных вагонов из сортировочного парка в сторону горки при осаживании состава; самопроизвольное движение вагонов в сторону горки из сортировочного парка под действием силы ветра; погодные условия (туман, дождь, снегопад); съем (транспортер, газовая цистерна); выдавливание вагона на замедлителях; самопроизвольная остановка отцепов на спускной части горки; неблагоприятное сочетание отцепов в сортировочном листе («плохой» бегун - «хороший» бегун); ситуации, при которых оперативный персонал вынужден переходить с автоматизированного на ручной режим управления стрелочными переводами и замедлителями.

1. Тренажерный комплекс оператора сортировочных горок, содержащий:

- рабочее место инструктора, представляющее собой управляющий ПК;

- по меньшей мере, одно рабочее место для прохождения теоретической подготовки, представляющее собой ПК;

- по меньшей мере, одно видеорегистрирующее устройство;

- по меньшей мере, одно печатающее устройство;

отличающийся тем, что содержит по меньшей мере одну систему визуализации, представляющую собой не менее двух синхронизированных между собой по положению ЖК-экранов, установленную в зоне видимости каждого рабочего места тренажерного комплекса, причем все ПК, все системы визуализации, все видеорегистрирующие устройства и все печатающие устройства объединены в общую локальную сеть.

2. Тренажерный комплекс оператора сортировочных горок по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один сервер локальной сети связан с внешней сетью Интернета через Ethernet или Wi-Fi.

3. Тренажерный комплекс оператора сортировочных горок по п.1, отличающийся тем, что внешние разъемы пульта управления представляют собой разъемы USB или RS 232.

4. Тренажерный комплекс оператора сортировочных горок по п.1, отличающийся тем, что светодиоды для индикации текущих режимов работы представляют собой трехцветные (RGB) светодиоды.