ТРЕНАЖЕР ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ ВОЖДЕНИЮ АВТОМОБИЛЕМ

Полезная модель относится к средствам для обучения вождению транспортным средством, в частности к тренажерам, и может быть использована для обучения и контроля качества вождения самоходными безрельсовыми транспортными средствами, например легковыми и грузовыми автомобилями, включая военную технику, а также сельскохозяйственными машинами.
В настоящее время известно устройство для контроля соблюдения водителем правил дорожного движения, включающее звуковую сигнализацию нарушения правил, световое табло с сигнальными шкалами, электроннолучевой прибор, фотоэлектронный умножитель, шаговый искатель, блок электронной коммутации (RU, 2131146, G09В 9/04, 1996).
При обучении вождению автомобилем у стажера возникает психологический барьер (страх, испуг, скованность) - боязнь допустить ошибку. Особенно часто это проявляется в условиях обучения на тренажере, который приближен к реальным условиям эксплуатации автомобиля.
Задачей, на решение которой направлено настоящее решение, является разработка тренажера для обучения вождению автомобиля, позволяющего создать условия, максимально приближенные к реальным путем обеспечения обучения непосредственно на штатном транспортном средстве, установленном на опорах, при этом дорога и дорожная обстановка проецируются непосредственно на внутреннюю поверхность лобового стекла этого автомобиля.
Технический результат заключается:
- в максимальном приближении к реальным условиям, изменяемым во времени и в пространстве за счет проецирования дорожной обстановки на лобовое стекло штатного автомобиля, используемого в качестве тренажера, и имитации изображения реальных дорог и перекрестков, реальных сложных дорожных ситуаций, в разных климатических зонах страны, в разных погодных
условиях, в разный период времени (зимой, летом, весной, осенью, утром, днем, вечером, ночью);
- в обеспечении комфортных оптимальных условий, в которых осуществляется управление транспортным средством, и реального восприятия обучаемым отображаемой на лобовом стекле информации (панорама дорожной обстановки) за счет индивидуального настраивания звука, яркости, скорости демонстрации изображения при помощи проектора.
Ближайший аналог, позволяющий по отношению к техническому результату произвести выявление существенных признаков и изложить их в соответствии с действующими требованиями в одно предложение, не выявлен, поэтому формула полезной модели составлена без разделения на ограничительную и отличительную части.
Для достижения технического результата при решении поставленной задачи тренажер для обучения вождению автомобилем содержит установленный на опорах штатный автомобиль заводского производства, систему контроля положения органов управления автомобилем, имеющую датчики положения соответствующих органов управления, связанные, с одной стороны, с указанными органами управления, а с другой стороны, подключенные через компьютер преподавателя к его монитору, задающему программы обучения и связанному с блоком управления проектора, проецирующим соответствующие этим программам обучения изображения на лобовое стекло штатного автомобиля, используемое в качестве экрана, при этом компьютер преподавателя выполнен с блоками сравнения для сопоставления действий, совершаемых обучаемым, преобразованными в цифровой вид с заданными параметрами этих действий, заложенных в процессе обучения, связанными с преобразователями сигналов сравнения в соответствующую информацию, отображаемую на мониторе преподавателя.
Кроме того, в качестве управляющих органов используются педали акселератора, тормоза, сцепления, рычаг переключения передач, рычаг ручного тормоза, рулевое колесо, световые приборы и штатные указатели состояния
управляемых этими органами агрегатов автомобиля (индикаторы панели приборов).
Указанные признаки полезной модели являются существенными и взаимосвязанными между собой причинно-следственной связью с образованием совокупности существенных признаков, достаточных для достижения технического результата.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
на фиг.1 изображена общая схема тренажера для обучения вождению транспортным средством, в частности грузовым автомобилем;
на фиг 2 изображена блок-схема управления тренажером.
Полезная модель поясняется конкретным примером выполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения данной совокупностью существенных признаков заданного технического результата.
Согласно полезной модели патентуемый тренажер для обучения вождению автомобилем (фиг.1) содержит штатный автомобиль 1 заводского производства, установленный на опорах 2. При этом автомобиль 1 содержит все составные части реального автомобиля, позволяющие использовать его после отсоединения от управляющих систем тренажера непосредственно по прямому назначению.
Тренажер имеет систему контроля положения органов управления автомобилем 1 в пространстве, имеющую датчики 3 (фиг.2) положения соответствующих органов управления 4, связанные с одной стороны с указанными органами управления 4, а с другой стороны - подключенные через компьютер 5 преподавателя к его монитору 6. Компьютер 5 задает программы обучения и связан с блоком управления 7 проектора 13, проецирующим соответствующие этим программам обучения изображения на лобовое стекло 8 этого автомобиля 1, используемое в качестве экрана. Возможны различные решения проецирования изображения на стекло: либо на само лобовое стекло автомобиля, либо на размещенный на лобовом стекле непрозрачный экран, позволяющий просматривать
любую информацию и любые изображения со звуковым сопровождением.
Компьютер преподавателя 5 выполнен с блоками 9 сравнения для сопоставления действий, совершаемых обучаемым в процессе обучения и преобразованных в цифровой вид, с заданными параметрами этих действий, заложенными в процессе обучения преподавателем и связанными с преобразователями сигналов сравнения в соответствующую информацию, отображаемую на мониторе 6 компьютера 5 преподавателя.
Тренажер оборудован звуковой системой 10, роль которой успешно выполняет штатная система воспроизведения звука, находящаяся в компьютерах.
С целью расширения функциональных возможностей и приближения процесса обучения к реальным условиям тренажер оборудован имитатором 11 вибрационного эффекта, связанным с опорой сиденья обучаемого.
Роль имитатора 11 выполняет регулируемый по оборотам электродвигатель, вмонтированный под сидение водителя. Он создает у обучаемого реальные физические ощущения при работе виртуального двигателя, работа которого зависит от силы давления обучаемым на педаль акселератора (например: увеличение скорости движения автомобиля). Имитатор 11 вибрации работает в полном соответствии с компьютерной программой, поскольку своим блоком управления подключен к нему.
В качестве управляющих органов в тренажере используются педали акселератора, тормоза, сцепления, рычаг переключения передач, рычаг ручного тормоза, рулевое колесо, световые приборы и штатные указатели 12 состояния управляемых этими органами агрегатов автомобиля.
На фиг.1 представлена общая схема компоновки и устройства грузового автомобиля. Тренажер представляет собой следующее. В кабине грузового автомобиля 1 установлены звуковая система 10, информирующая о нарушении правил дорожного движения, проектор 13 в виде электронно-лучевого прибора, установленного на металлической опоре внутри кабины и проецирующего изображение на экран, расположенный на лобовом стекле 8. Система
контроля положения органов управления автомобилем, подключенная к компьютеру 5 преподавателя, считывает информацию с датчиков 3, установленных на органах управления 4, например на сошке рулевого управления, на выходе КПП и т.п., что позволяет преподавателю и обучаемому быть в курсе изменения вектора движения автомобиля.
На экран 8, расположенный непосредственно перед обучаемым на лобовом стекле, при помощи проектора 13 выводится изображение полотна дороги, дорожных знаков, знаков светофора и другая информация. Тренажер снабжен имитаторами звукового и вибрационного эффекта, усиливающими реалистичность изображения дороги и перекрестков в различных, в том числе, в сложных дорожных ситуациях, в разных климатических зонах страны, в разных погодных условиях, в разный период времени. Дороги могут быть: узкие, прямые, широкие, извилистые, ухабистые, разбитые...и т.п. Эти дороги могут быть представлены в разный период времени, например зимой, весной, летом, осенью, утром, днем, вечером, ночью при луне, темной ночью. Дороги и перекрестки могут быть представлены на экране во время сильного, проливного, крупного, мелкого, косого дождя, во время грозы. Перекрестки могут быть регулируемыми при помощи светофора или регулировщика, а также нерегулируемыми. Преподаватель может в любой момент изменить изображение дорожных условий или параметры состояния автомобиля, такие как состояние тормозов, рулевого управления, давления в шинах и т.п. Конструкция тренажера, в частности, используемые программы обучения, позволяют вводить режимы, связанные с возникновением поломок, неисправностей, дорожных пробок, а также с выездом на полосу встречного движения, появлением пьяных водителей и т.п.
Перед началом занятий преподаватель составляет план занятий, отбирает материалы для демонстрации изображений на экране 8 при помощи проектора 13, определяет количество времени для демонстрации, устанавливает и настраивает аппаратуру тренажера, просматривает и прослушивает отобранные материалы в помещении. На занятиях преподаватель объясняет обучаемым,
как проводить подготовку автомобиля к выезду, как проводить контрольный осмотр автомобиля, как выезжать и производить остановку автомобиля, а также ставить автомобиль на стоянку. Кроме того, он объясняет им обязанности водителя.
После этого преподаватель проводит занятие. В начале каждого занятия он знакомит обучаемых с дорожными знаками, дорожными разметками, сигналами светофора и регулировщика. Преподаватель рассказывает им о скорости движения, об обгоне и встречных разъездах автомобилей, о переезде перекрестков, о движении через железнодорожные пути, о движении по автомагистрали, о движении в жилых зонах, а также объясняет, как пользоваться внешними и внутренними световыми приборами и звуковыми сигналами, как буксировать транспортные средства. Каждая лекция сопровождается показом соответствующих изображений, которые выводятся на экран при помощи компьютера и проектора.
Поскольку используемый автомобиль является штатной единицей заводского производства, обучаемый самостоятельно готовит автомобиль к поездке. Он проводит заправку автомобиля рабочими жидкостями и осуществляет контрольный осмотр, проверяет давление в шинах, исправность замков дверей кабины и кузова, выявляет протечки воды, топлива, масла, тормозной жидкости. Далее он проверяет уровень воды и масла, работу звукового сигнала, приборов наружного и внутреннего освещения, светового сигнала поворота и стоп-сигнала, работу стеклоочистителей и стеклоомывателей, чистоту номерных знаков, надежность крепления запасного колеса, комплектность инструмента и аптечки, а также надежность крепления огнетушителя.
После осмотра автомобиля обучаемый переключает рычаг передачи на нейтральное положение. Несколько раз нажимает на педаль акселератора (газа), вытягивает ручку управления воздушной заслонкой на 1/2 или 3/4, и включает стартер. Через 15 секунд после того, как начнет работать двигатель, он вдавливает (утапливает) ручку управления воздушной заслонкой. После прогрева двигателя освобождает ручной тормоз, одновременно нажимает на педаль
сцепления, переводит рычаг передачи с нейтрального положения на первую передачу, отпускает педаль сцепления и нажимает на педаль управления акселератором. Колеса автомобиля начинают вращаться, но автомобиль 1, установленный на опорах 2, остается неподвижным. При помощи компьютера 5 преподаватель задает на блок управления проектора 13 различные команды. По этим командам на экран 8 выводится изображение различных дорог или перекрестков, в том числе, в сложных дорожных ситуациях, в разных климатических зонах и разных погодных условиях, в разный период времени. Через микрофон звуковой системы 10 преподаватель дает обучаемому команды по направлению движения.
При нарушении правил дорожного движения информация передается на компьютер 5 преподавателя. По окончании занятий производится распечатка информации обо всех совершенных ошибках, после чего преподаватель оценивает работу обучаемого.
Устройство позволяет существенно повысить эффективность и качество обучения вождению на конкретной модели автомобиля благодаря тому, что изображение дорожной обстановки соответствующей программы обучения проецируется на лобовое стекло автомобиля, причем в качестве органов управления используются штатные механизмы и узлы конкретной модели автомобиля, выпускаемой автозаводом. При этом штатные узлы и механизмы автомобиля, их органы управления снабжены датчиками, подключенными с помощью известных средств к компьютеру 5 преподавателя. Такое решение позволяет оперативно управлять процессом обучения и изменять дорожную обстановку.
В результате применения настоящего тренажера существенно повышается качество обучения, преодолевается психологический барьер при столкновении обучаемого с неожиданной ситуацией на дороге, приобретаются и закрепляются навыки вождения (мастерство), повышается скорость принятия решений, что в итоге приводит к уменьшению числа дорожно-транспортных происшествий, возникающих по вине неопытных водителей.
Полезная модель соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость», поскольку ее реализация возможна с использованием существующих средств производства и применением известных технологических операций.