ТРЕНАЖЕРНЫЙ КОМПЛЕКС ОПЕРАТИВНОГО ПЕРСОНАЛА СОРТИРОВОЧНОЙ ГОРКИ

Предлагаемая 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.
Уровень техники.
Известен многотиповой тренажерный комплекс см. патент RU2395405 C1 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 сортировочной горки, где имитировались условия, приближенные к реальным.
Известен тренажерный комплекс, описанный в патентном документе US2002183995 A1, от 05.12.2002. Данный тренажерный 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 сортировочной горки и отсутствие взаимодействия операторов сортировочной горки и дежурного по горке.
Наиболее близким техническим решением является программно-аппаратный тренажерный комплекс для обучения персонала железнодорожного транспорта см. патент RU93563U1 от 27.04.2010. Данный тренажерный комплекс содержит рабочее место руководителя, оснащенное персональным компьютером и акустической системой для связи руководителя с участниками, рабочее место машиниста маневрового локомотива, состоящее из пульта маневрового локомотива с реальными приборами и органами управления, а также приборами безопасности, оснащенное экранами, имитирующими виды из кабины локомотива, рабочие места других участников перевозочного процесса при проведении маневровых работ на железнодорожной станции и следовании с поездом по участку, систему видеонаблюдения, включающую установленные возле каждого рабочего места участника камеры видеонаблюдения, камеру с возможностью перемещения по станции, специализированный компьютер и сервер для координации действий участников.
Недостатком данного тренажерного комплекса является сложность обучения на нем операторов сортировочной горки и недостаточная информативность операторов ввиду отсутствия светосхемы путей и пульта управления.
Задачей предлагаемого технического решения является разработка тренажерного комплекса для прохождения полного цикла обучения одновременно нескольких операторов сортировочной горки и дежурного по горке.
Задача решается тем, что тренажерный комплекс оперативного персонала сортировочной горки, 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, 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.
При этом, по меньшей мере, один сервер локальной сети может быть связан с внешней сетью Интернета (Ethernet).
Сценарий обучения, выводимый светосхемой путей и проекционным оборудованием на проекционный экран 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, вебкамеры и т.д.
Проекционный экран предпочтительно выполняют матовым или глянцевым.
Кроме того предпочтительно использовать в качестве светодиодов для индикации текущих
режимов работы трехцветные (RGB) светодиоды.
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);
- 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 оперативного персонала сортировочной горки. 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. Сложность роспуска задает инструктор. В зависимости от сложности проводимой тренировки инструктор имеет возможность выставлять баллы за качество выполнения сценария в рамках изучаемого и ранее пройденного материала. Траектория обучения сохраняется в «Досье обучаемого» на рабочем месте Инструктора.
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 заявленной полезной модели поясняется чертежами, где:
- на фиг.1 показана общая схема тренажерного комплекса оперативного персонала сортировочной горки;
- на фиг.2 показана схема расположения проекционного оборудования тренажерного комплекса оперативного персонала сортировочной горки;
- на фиг.3 показана схема взаимодействия технических, программных и методических средств тренажера;
- на фиг.4 показана схема расположения мест в тренажерном комплексе. Пример предлагаемого тренажерного комплекса, показанный на фиг.1, включает в себя:
- учебные рабочие места, каждое из которых представляет собой персональный компьютер (системный блок с монитором);
- принтер;
- автоматизированное рабочее место (далее по тексту АРМ) инструктора, представляющее собой персональный компьютер (системный блок с двумя мониторами);
- АРМ дежурного по горке (АРМ ДСПГ) и операторов, которые посредством коммутатора НР1700(24) связаны с серверами приложений, динамики, центральным сервером (СЦБ).
Коммутатор HP 1700(24) в свою очередь связан с маршрутизатором D-link DFL-210, к которому также посредством еще одного коммутатора HP 1700(24), подключено проекционное оборудование. Проекционное оборудование включает как минимум один экран и соответствующий ему проектор, управляемый системой компьютерной генерации изображений. Также в тренажерном комплексе имеется, по меньшей мере, одна, видеокамера (на фигуре не показана). Подробная схема расположения проекционного оборудования тренажерного комплекса оперативного персонала сортировочной горки показана на фиг.2.
Общая схема расположения рабочих мест показана на фиг.4. При этом каждое рабочее место включает пульт управления.
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. При этом на столе также располагается указанный выше ПК.
Для удобства монтажа и проведения ремонтных и регламентных работ каждый пульт собирается из четырех блоков. Все элементы коммутации и индикации блоков устанавливаются на металлических панелях из материала Д16Т толщиной 3 мм. Панели окрашиваются полимерной краской светло-зеленого цвета (колер 6019), все надписи выполняются методом гравировки. Для установки блоков в верхней крышке каждого стола сделаны соответствующие отверстия.
Для монтажа коммутационных элементов используется навесной монтаж с помощью гибких шлейфов, для монтажа элементов индикации применяется печатный монтаж. Подключение печатных плат выполняется с помощью разъемов.
На лицевую панель пульта выведены все элементы коммутации и индикации, а также выключатель питания. На лицевой панели пульта №1 расположена рамка сортировочного листа с подсветкой переменной яркости.
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 COM-port - осуществляет гальваническую развязку микропроцессорного блока и последовательного порта компьютера, а также сопряжение стандартных уровней сигналов последовательного порта компьютера (-12 В для логической единицы и +12 В для логического нуля) и последовательного порта микроконтроллера (5 В 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.
Кнопки, переключатели и светодиоды присоединяются к плате управления с помощью плоских шлейфов с разъемами. Для исключения возможных перегрузок при кратковременных бросках напряжения в питающей сети на входе устанавливается варистор типа S20K250 (напряжение ограничения 250 В).
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. В пульте №1 применяются два контроллера, в пульте №2 - три контроллера.
Взаимодействие контроллеров между собой осуществляется на основе последовательного CAN-интерфейса.
Каждый блок контроллера имеет свой идентификационный номер (от 0 до 4), выставляемый соответствующими переключателями (джамперами) на его плате и может быть подключен через интерфейсы USB или RS-232 к персональному компьютеру. Блоки 0, 1, 2 входят в состав пульта №2, блоки 3, 4 в состав пульта №1. 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 состоит из следующих модулей:
- сервер динамики;
- сервера приложений;
- система компьютерной генерации изображений (СКГИ);
- сервер СЦБ (фиг.1).
Схема взаимодействия сервера динамики, сервера приложений и системы компьютерной генерации изображений с другими средствами тренажера приведена на фиг.3.
Рабочие места обучаемого совместно с проекционным экраном и соответствующим ему проекционным оборудованием, управляемым системой компьютерной генерации изображений, позволяют имитировать для обучаемого:
- ручной режим роспуска и торможение с помощью кнопочных коммутаторов;
- нештатные ситуации: замедленный перевод стрелок, выключение замедлителей и ДР.;
- возможность задавать внешние условия роспуска (скорость надвига, скорость и направление ветра, температуру воздуха).
- 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 (23 типа), 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 и реального профиля горочной горловины, включая пути сортировочного парка конкретной станции;
- 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 и запусков вагонов на пути, не соответствующие их первоначальному назначению с анализом причин произошедшего;
- имитация маневровых операций; проведение индивидуального и группового обучения (теория и тренинг);
- аттестация и ведение лицевого досье обучаемого;
- возможности воспроизведения эффектов погодных условий (туман, дождь);
- 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; появление мигающей индикации контроля положения стрелки; ложная свободность; пропадание переменного тока в рельсовых цепях; взрез стрелки; отказ в работе РТД-С; саморасцеп вагонов; автовозврат; роспуск вагонов, содержащих посторонние примеси на колесах; нерасцеп во время роспуска в автоматическом режиме ГАЦ МП; нарушение нормальной работы ГАЦ МН и УУПТ; аварийная ситуация с опасным грузом; нагон вагонов (из-за ошибки в сортировочном листе, технического состояния вагона, ошибки оператора); 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.
Системные решения в оснащении тренажерными горочными комплексами целесообразны и должны стать неотъемлемым элементом модернизации сортировочных станций.