МНОГОТИПОВОЙ ТРЕНАЖЕРНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ МАШИНИСТОВ И ВОДИТЕЛЕЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Полезная модель относится к тренажерной технике и предназначена для подготовки и переподготовки машинистов и водителей железнодорожного подвижного состава, обучения их рациональным и энергосберегающим режимам вождения тепловоза, навыкам поведения в штатных и нештатных ситуациях, для присуждения и подтверждения классности машинистов и водителей железнодорожного подвижного состава. 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°С до +35°С, при среднегодовой относительной влажности воздуха не более 60% при температуре 20°С.
Известны различные тренажерные комплексы для обучения летчиков, водителей и других специалистов. К примеру, из патента RU 2263351 известно транснортно-тренинговое судно для морского профессионального образования, в которую встроена компьютерно-тренажерная система с рабочими местами обучающихся. Рабочие места обучающихся являются резервными судовыми постами, дублирующими основные посты по приему и обработке информации при плавании в реальных условиях и при выполнении всех судовых работ с возможностью сравнения при этом решений вахтенных на основных постах с решениями, принимаемыми обучающимися на резервных судовых постах и запоминаемыми в компьютерно-тренажерной системе обучения.
Из патента РФ №2267163 известна, например, комплексная обучающая система для авиационных специалистов, содержащая рабочие места (РМ) управляющей наземной службы, одно и более РМ обучаемых летчиков, оборудованных на индивидуальных тренажерах в реальных кабинах летательных аппаратов (ЛА), установленных на динамических платформах с возможностью перемещения в 2-3 плоскостях, оснащенных приборами контроля с дискретными органами управления, арматурой и органами управления непрерывного действия, связанными контактными устройствами с вычислительной локальной сетью в одном виртуальном ноле событий и выводом информации на устройства визуализации, контактные устройства органов управления непрерывного действия выполнены в виде датчиков, каждый из которых последовательно связан с контроллерной системой, а комплексная обучающая система дополнительно снабжена вычислительным комплексом, содержащим РМ оператора с индивидуальным устройством визуализации, оборудованным центральным сервером с устройствами ввода-вывода информации и запоминающим устройством, включающим массив баз исходных данных, блок моделирования реальных процессов с устройствами моделирования и блок объективного контроля обучаемых, управляющим обменом информацией между локальными сетями, связывающими вычислительный комплекс с РМ обучаемых посредством параллельной связи центрального сервера с функционально-ориентированными серверами локальных сетей РМ обучаемых летчиков, РМ управляющей наземной службы, например РМ руководителя полетов, РМ руководителя зоны посадки, РМ группы наземного управления и РМ инструктора, а также локальной сетью РМ инспектора, при этом локальные сети включают последовательно соединенные с серверами вычислительные модули реализации сценариев тренировок и устройства визуализации, выполненные в виде индивидуальных экранов или системы мониторов, а обмен информации в локальных сетях и между функционально ориентированными серверами осуществляется через центральный сервер.
В результате проведенного патентного поиска нами не выявлено аналогов, т.е. средств того же назначения, что заявляемый тренажерный комплекс для машинистов и водителей железнодорожного подвижного состава.
Технический результат заключается в ускорении адаптации обучающихся к профессиональной деятельности в физически реальных условиях, повышении эффективности и удешевлении стоимости обучения. Тренажерный комплекс обеспечивает: моделирование процесса движения подвижного состава в соответствии с режимами управления, осуществляемыми обучаемым; моделирование процесса движения подвижного состава в соответствии с характеристиками внешней среды реально существующих участков обслуживания; моделирование процесса движения подвижного состава с учетом возможных нештатных ситуаций на основе банка данных аварий и браков в эксплуатационной работе; моделирование движения локомотива при прохождении стрелочных переводов, кривых и наклонных участков пути; моделирование продольных усилий, действующих на обучаемого при движении локомотива.
Заявляемый многотиповой тренажерный комплекс для машинистов и водителей железнодорожного подвижного состава включает рабочее место инструктора, рабочее место обучаемого, представляющее собой кабину машиниста локомотива. Рабочие места оснащены компьютерами с установленным на них программным обеспечением. В кабине машиниста установлены пульт управления машиниста с органами управления, контроля и индикации, динамическая платформа, подвижное кресло машиниста, система воспроизведения изображения, система жизнеобеспечения, акустическая система, управляющие элементы динамической платформой, подвижным креслом машиниста и процессом поездки.
Кабина машиниста состоит из двух отделений. В первом отделении устанавливается пульт машиниста, динамическая платформа, подвижное кресло машиниста, система вентиляции, следящие видеокамеры с выводом на телевизор. Второе отделение является техническим, в нем устанавливаются управляющие элементы динамической платформой, подвижным креслом машиниста и процессом поездки. Динамическая платформа моделирует наклоны кузова локомотива при поездке в кривых, а также на уклонах в соответствии с профилем и планом пути. Кресло машиниста отрабатывает продольные колебания, возникающие в составе и передающиеся на локомотив в зависимости от управляющих действий, плана и профиля пути. Пульт управления имитирует пульт машиниста реального локомотива с органами управления, контроля и индикации. Система воспроизведения изображения - видеосистема включает в себя проектор и просветной экран, на который выводится изображение профиля пути.
Заявляемый тренажерный комплекс поясняется иллюстрациями.
На Фиг.1 представлена структурная схема тренажерного комплекса, где:
1 - пульт инструктора;
2 - блок вывода информации;
3 - персональный компьютер инструктора;
4 - блок ввода информации;
5 - акустическая система;
6 - динамическая платформа;
7 - система воспроизведения изображения;
8 - пульт управления;
9 - персональный компьютер ТК №1;
10 - персональный компьютер ТК №2.
На Фиг.2 представлен общий вид тренажерного комплекса, где:
6 - динамическая платформа;
8 - пульт управления;
11 - кабина машиниста;
12 - кресло машиниста.
Устройство и работа тренажерного комплекса. 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. Пульт управления 8 обучаемого является аналогом пульта управления локомотивом. Пульт управления 8 служит для задания параметров движения и контроля над основными функциями локомотива, с помощью приборов и органов управления, расположенных на пульте управления. Динамическая платформа 6 служит для моделирования движения локомотива, при прохождении стрелочных переводов, кривых и наклонных участков пути. На динамической платформе 6 устанавливается пульт управления 8 и кресло машиниста 12, оборудованное динамическим приводом. Кресло машиниста 12 посредством динамического привода моделирует продольные усилия, действующие на обучаемого при движении локомотива. В зависимости от режима работы тренажерного комплекса видеоизображение участка пути выводится на просветной экран с помощью видеопроектора, установленного в аппаратном отделении тренажера (режим поездной), или на просветной экран и на три дополнительных экрана: два боковых, установленных в левой и правой части кабины и один, установленный в тыловой части кабины (режим маневровый).
Структурно тренажерный комплекс состоит из двух рабочих мест: рабочее место обучаемого - кабины машиниста 11 и рабочее место инструктора. Инструктор задает параметры поездки, контролирует и оценивает результаты поездки обучаемого. Обучаемый, находясь в кабине машиниста 11, осуществляет поездку посредством органов управления пульта управления 8 в соответствии с поставленной задачей. Пульт инструктора 1 служит для включения тренажерного комплекса и входящей в его состав динамической платформы 6. В учебном классе располагается экран, на который транслируется видеоизображение действий обучаемого в кабине машиниста.
Работа на тренажерном комплексе осуществляется в следующем порядке: включение тренажерного комплекса; запуск программного обеспечения тренажерного комплекса; выбор режима поездки; настройка параметров поездки, редактирование сценария; поездка; оценка результатов поездки; выключение тренажерного комплекса.
Программное обеспечение позволяет:
- МАШИНИСТУ выполнять компьютерную поездку в реальном масштабе времени и условиях, приближенных к реальным (изображение участка пути, звуковое сопровождение, изменения показания сигнальных ламп) при управлении контроллером, краном машиниста, краном вспомогательного тормоза, установленными в составе тренажера, с учетом показаний реальных приборов;
- ИНСТРУКТОРУ готовить «сценарий» поездки, т.е. выбрать: характеристики поезда, маршрут движения, схему включения сигналов АЛСН, устанавливать видеоэффекты препятствий и предупреждений в пути следования, определять места включения неисправностей электрооборудования и пневмооборудования локомотива и автоматических тормозов поезда.
Задаваемые параметры: участок движения состава; количество секций локомотива; зарядное давление в тормозной магистрали; количество вагонов в составе; плотность тормозной сети поезда; распределение утечек воздуха но 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 (сигналы АЛСН переключаются впереди идущим поездом); схема сигналов АЛСН; расстановка сигнальных знаков; препятствия на пути; неисправности электрических цепей локомотива.
Во время поездки обучаемому предоставляется информация о: состоянии электрических цепей локомотива (по приборам и лампам индикации на стенде); состоянии тормозной сети поезда (по приборам на стенде); текущей обстановке на пути (изображение пути с отображением сигналов светофоров, времени суток, погодных условий, препятствий на пути); скорости движения (КЛУБ, информационное табло на экране); текущем сигнале АЛСН (КЛУБ); периодической проверке бдительности (КЛУБ, предупредительные лампы); текущем километре и пикете пути (информационное табло на экране); текущем ограничении скорости (КЛУБ, информационное табло на экране); сигнальных знаках (вид знака и расстояние до него); продольно-динамических силах в поезде на каждом вагоне.
Запуск и движение локомотива по участку производятся в той же последовательности как на реальном локомотиве.
Нештатные ситуации;
- препятствия на пути (транспортное средство на переезде, сошедший с рельс подвижной состав);
- сбои в работе АЛСН (перекрытие разрешающего показания сигнала светофора на запрещающее, потеря кодов, проследование погасшего светофора, всего около 20);
- 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.
Параметры поездки, фиксируемые в ленте: скорость движения головы и хвоста состава; ограничения скорости; места расстановки светофоров; нажатия на рукоятки РБ; сигналы АЛСН; сила тяги; ток двигателя; давления в ТМ и ТЦ; положения рукояток крана машиниста и крана вспомогательного тормоза; места расстановок препятствий; километровые столбы.
Параметры поездки и действия обучаемого, фиксируемые в протоколе:
ФИО обучаемого; маршрут следования; километр окончания поездки; вес поезда; количество осей; погодные условия; время суток; время отправления; продолжительность поездки; количество остановок; продолжительность остановок; максимальная скорость движения за поездку; расход топливно-энергетических ресурсов за поездку; действия обучаемого: при следовании на препятствие; при устранении неисправностей электрических цепей; опробование тормозов в пути следования; нарушения безопасности движения поездов: допущение буксования/юза; превышение продольно-динамических сил в поезде; превышение установленных скоростей движения; применение экстренного или полного служебного торможения; выключение ЭПК; срыв ЭПК; набор тяги после торможения без выдержки времени на отпуск тормозов; обрыв тормозной магистрали поезда; отсутствие выполнения пробы тормозов; позднее выполнение пробы тормозов; отсутствие выполнения сигнального знака «Свисток»; не выполнена прицельная остановка локомотивом (вагоном) для пассажирских локомотивов; на стоянке локомотив не заторможен краном вспомогательного тормоза №254; отпуск тормозов при скорости ниже 20 км/ч (для поездов с числом осей более 300); отпуск тормозов с выдержкой РКМ в 4 положении менее 11 секунд; перед началом поездки не выполнено опробование тормозов состава; при внезапном появлении запрещающего сигнала на локомотивном светофоре не применены все меры к остановке (КМ 395 - 6 положение + КВТ - 6 положение + песок); проезд запрещающего сигнала; наезд на препятствие.