ТРЕНАЖЕР ДЛЯ КОНТРАВАРИЙНОЙ ПОДГОТОВКИ НА АВТОТРАНСПОРТЕ

Полезная модель относится к тренажерам для обучения управлению транспортными средствами.
Известна полезная модель RU 43990 (опубл. 10.02.2005) тренажер для обучения вождению автомобиля в экстремальных условиях включающий рабочий стол, кресло водителя, основные органы управления, состоящие из рулевого колеса с механизмом его крепления, механизма переключения передач, имитирующего действия механической коробки передач, механизма стоянового тормоза, педальной группы, содержащей педаль сцепления, педаль тормоза, акселератор, отличающийся тем, что механизм крепления рулевого колеса обеспечивает вращение руля без ограничения в обе стороны и меняет наклон руля от вертикального до горизонтального положения, а механизм переключения передач имеет прорези, позволяющие выполнять шесть положений рычага, и четыре пружины, которые фиксируют рычаг в рабочем положении. Недостатком данного тренажера является отсутствие обратной связи.
Наиболее близким аналогом является полезная модель RU 82910 (опубл. 10.05.2009) - тренажер вождения грузового автомобиля КАМАЗ 4350/5350. Тренажер предназначен для обучения основным навыкам вождения и для совершенствования приемов вождения грузового автомобиля КАМА3-4350/5350 в различных ландшафтных, дорожных и погодных условиях, в различное время года и суток, без расхода моторесурса и горюче-смазочных материалов, в условиях учебного класса. Тренажер представляет собой учебно-тренировочный программно-аппаратный комплекс, состоящий из модуля инструктора и модуля водителя. Тренажер характеризуется применением штатных органов управления и КИП на рабочем месте обучаемого, использованием рулевого колеса с системой обратной связи, наличием компьютерной акустической системы, состоящей из высоко- и низкочастотных динамиков для воспроизведения звуковой обстановки и команд инструктора, использованием микрофонов с аппаратной оцифровкой сигнала и широкоэкранной системы визуализации. В систему визуализации входят: 4 проектора разрешением 1280×1024 пикселей (для формирования фронтального обзора и для левого и правого бокового обзора); светопередающие экраны, усиливающие яркость изображения и устанавливаемые вместо стекол кабины автомобиля; система определения положения головы водителя для формирования закабинного изображения с учетом перемещения точки наблюдения водителя. Кабина расположена на трехстепенной (шестистепенной) электромеханической динамической платформе, имитирующей движение КАМАЗа. В тренажере используется система вибрации для имитации динамических воздействий на обучаемого при работе двигателя. Модуль инструктора включает в себя программные и аппаратные средства блокировки динамической платформы.
Основным недостатком существующих сегодня методов обучения приемам КАЛ является не только высокая стоимость обучения на специальных полигонах, но и опасность процесса обучения, которой подвергаются обучаемые. В качестве полезной модели предлагается устройство, которое позволяет в камеральных условиях произвести приобретения правильных навыков управления движения автомобиля посредством работы водителя с автомобилем имитатором.
Техническим результатом полезной модели является достоверная имитация поведения различных видов автомобилей в экстремальных условиях, а так же отсутствие необходимости наблюдения инструктора, для контроля безопасности работы тренажера и оценки действий испытуемого.
Технический результат достигается тем, что расчеты математической модели параметров движения заданных в компьютер передаются через блок согласования на приводы тренажера, тем самым достоверно имитируя заданные условия. Отсутствует необходимость в инструкторе, так как тренажер включает в себя блок сравнения и оценки правильности выполнения уровней подготовки, позволяющий автоматически оценить действия испытуемого по окончании выполнения упражнения, и блок опасных сигналов в плоскостях движения, предотвращающий критические перегрузки в тренажере способные привести к травмированию испытуемого (чрезмерный уклон, резкое вращение).
Тренажер для контраварийной подготовки на автотранспорте, характеризуется применением стандартных органов управления автомобилем на рабочем месте обучаемого, наличием электромеханической динамической платформы модуля водителя, наличием компьютера и акустической системы, динамиков для воспроизведения звуковой обстановки водителя, системы вибрации для имитации динамических воздействий на обучаемого при работе двигателя, рулевого колеса с системой имитации обратной связи, широкоэкранной системы визуализации, использующей светопередающие экраны и проекторы разрешением 1920×1080 пикселей, изображение формируется непосредственно на ветровом и боковых стеклах. При этом согласно изобретению расчеты математической модели параметров движения, заданных в компьютер, передаются через блок согласования на приводы тренажера, тем самым достоверно имитируя заданные условия, тренажер включает в себя блок сравнения и оценки правильности выполнения уровней подготовки, позволяющий автоматически оценить действия испытуемого по окончании выполнения упражнения, и блок опасных сигналов в плоскостях движения, предотвращающий критические перегрузки в тренажере, способные привести к травмированию испытуемого.
Полезная модель поясняется чертежами. На рисунке 1 изображен общий вид тренажера для контраварийной подготовки (КАЛ). На рисунке 2 - блок-схема программы для задания основных параметров движения автомобиля. На рисунке 3 - блок-схема работы модулей тренажера для контраварийной подготовки водителей. На рисунке 4 - схема поведения автомобиля, при торможении, повороте.
Тренажер (рис.1) состоит из: кабины 1, верхней платформы 2, нижней платформы 3, гидравлических цилиндров 4, электродвигателя 5, кресла водителя 6, ремня безопасности 7, рулевого колеса 8, педали газа 9, педали тормоза 10, рычага переключения передач 11, фронтального монитора визуализации 12, периферийных мониторов 13, резиновой гармошки 14.
Полезная модель работает следующим образом.
Тренажеру через компьютерную систему задаются, в зависимости от сложности упражнения, внешние и внутренние параметры, значения которых определяются внешними условиями, определяемыми зрительно через монитор, заданием радиусов кривых, уклонов дороги, коэффициентов сцепления с дорогой и прочими условиями (рис.2). Таким образом, получают реальную автомобильную дорогу и реального водителя, взаимодействующие через органы управления с математической моделью, которая в реальном режиме времени получая информацию системы управления автомобилем через блоки согласования сигналов, производит расчет параметров положения автомобиля в пространстве. Важнейшим элементом обучения водителей является наличие обратной связи между результатами управления автомобилем и работой математической модели через механические воздействия параметров движения автомобиля в процессе выполнения упражнения. Например: при скольжении вбок рассчитанные математической моделью боковые уклоны передаются через систему гидропривода на платформу в боковом направлении.
Указанные операции воздействия на водителя, информируют его о допущенных ошибках и позволяют ускорить процесс камерального обучения. Детальный разбор правильности управляющих воздействий на автомобиль позволяет сделать подпрограмма математической модели анализа ошибок допущенных справа и критических слева (рис.3).
Для определения параметров движения автомобиля в экстренных ситуациях, таких как действия водителя при контраварийной подготовке, использовалась математическая модель, построенная на основе четырехмассовой расчетной схеме (рис.4).
В модели учитывались следующие степени свободы: продольные и поперечные перемещение автомобиля, поворот продольной оси автомобиля, крен, дифферент и вертикальное перемещение кузова передних колес и средней точки заднего моста, поворот заднего моста, вращение колес.