Тренажер обучения вождению гусеничной машины
TRACK-TYPE MACHINE DRIVING TRAINING SIMULATOR

Изобретение относится к тренажерам для обучения вождению гусеничной машины.
Известны тренажеры для обучения механика-водителя гусеничной машины, обеспечивающие формирование необходимых первичных навыков вождения.
Из изученных аналогов в качестве прототипа к предлагаемому изобретению взят тренажер для обучения механика-водителя гусеничной машины (см. патент №2661176, бюл. №13 от 28.04.2018), который принят в качестве прототипа.
Тренажер для обучения механика-водителя гусеничной машины, который взят в качестве прототипа, содержит электрогидропривод колебательного движения кабины, последовательно подключенные к нему первыми выходами блок моделирования динамики движения и блок имитации визуальной обстановки, вторые выходы которых подключены к первому и второму входам пульта управления инструктора, блок датчиков вертикальных ускорений, последовательно соединенные с пультом управления инструктора схему установки уровня ударной нагрузки, второй вход которой соединен с блоком датчиков вертикальных ускорений, а выход с блоком компараторов превышения уровня ударной перегрузки, усилитель, одновибратор, эмиттерный повторитель и схему световой индикации, размещенную в смотровом приборе механика-водителя, последовательно соединенные задатчик оценочных показателей качества управления, блок сравнения и индикатор оценки, последовательно соединенные счетчик превышения предельных ускорений, первый вход которого соединен со вторым выходом одновибратора и цифровой индикатор, выход которого соединен с третьим входом пульта управления инструктора, блок формирования сигнала на автоматический сброс индикации, выход которого соединен со вторым входом счетчика превышения предельного ускорения, а вход соединен с пультом управления инструктора, последовательно соединенные сумматор, вход которого соединен с выходом счетчика превышения предельного ускорения, блок разрешения передачи сигнала, управляющий вход которого соединен с выходом пульта управления инструктора, и блок деления второй вход которого соединен с третьим выходом пульта управления инструктора, а выход соединен с другим входом блока сравнения.
Недостатком данного тренажера является то, что он не обеспечивает автоматическое измерение времени прохождения трассы, а также установку и контроль заданного времени прохождения. При выполнении упражнений по вождению обучаемый не видит отсчет нормативного времени, установленного на преодоление контролируемого участка пути с препятствием, что снижает эффективность обучения и не позволяет обучаемому самостоятельно контролировать правильность своих действий.
В результате тренажер имеет низкую возможность формирования у обучаемого навыка вождения гусеничной машины на высокой скорости по участкам с препятствиями, не обеспечивает формирование у них навыка интенсивного разгона до максимально-возможной скорости в конкретных условиях движения за минимальное время, движения с этой максимально-возможной скоростью без потери управления, экстренного торможения и внезапной остановки без заноса и юза, преодоления дорожных неровностей без ударов и потери скорости максимальной по подвеске, преодоления габаритных препятствий без задеваний и за минимальное время.
Как известно, правильность преодоления препятствия оценивается скоростью подхода к препятствию, отхода от него и безошибочностью преодоления препятствия. Их основными показателями являются время преодоления участка с препятствием и существующие оценочные показатели за технику вождения, приведенные в условиях выполнения упражнений Курса вождения: остановка на препятствиях, применение заднего хода, задевание указок, остановка двигателя и др. Проведенные исследования показывают, что, например, увеличение времени преодоления на 20 с каждого из 6 препятствий зачетного упражнения снижает среднюю скорость движения гусеничной машины на маршруте протяженностью 6 км с 20 км/ч до 16 км/ч (т.е. на 20%). Контроль времени и безошибочность преодоления различных препятствий позволяют руководителю занятия выделить те препятствия, которые в наибольшей степени раскрывают полноту освоения технических возможностей гусеничных машин обучающимися.
Указанные недостатки не позволяют полностью реализовать высокие технические возможности, заложенные в современных гусеничных машинах, что обуславливает необходимость вести поиск более совершенных тренажеров для обучения вождению.
Задачей предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей тренажера обучения вождению гусеничной машины и повышение качества подготовки механика-водителя за счет формирования навыка вождения машины с максимально возможной скоростью в различных условиях движения.
Для выполнения поставленной задачи в известный тренажер дополнительно введены генератор времени, двоичный делитель частоты, датчик управления, второй усилитель, логический элемент «4ИЛИ-НЕ», генератор сброса, блок кодовых переключателей, пересчетная схема, десятичный счетчик, запоминающее устройство, блок усилителей, светодиодная линейка, расположенная в поле зрения смотрового прибора механика-водителя гусеничной машины, с вмонтированными в нее светодиодными индикаторами отсчета нормативного времени движения и счетчик времени, при этом датчик управления, через второй усилитель и первый выход логического элемента «4ИЛИ-НЕ» подключен к генератору сброса, выход которого является первым входом пересчетной схемы, десятичного счетчика и запоминающего устройства, другой выход логического элемента «4ИЛИ-НЕ» через пульт управления инструктора имеет обратную связь с генератором времени, первый выход которого непосредственно, а второй выход через двоичный делитель частоты подключены к другому входу пересчетной схемы, связанной третьим входом с блоком переключателей, а выходом пересчетная схема через десятичный счетчик, запоминающее устройство, блок усилителей и светодиодную линейку соединена со счетчиком времени, выход которого подключен к третьему входу блока деления.
Устройство тренажера поясняется фиг. 1÷3.
На фиг. 1 показана функциональная схема предлагаемого тренажера обучения вождению гусеничной машины.
Тренажер обучения вождению гусеничной машины содержит электрогидропривод 1 колебательного движения кабины, последовательно подключенные к нему первыми выходами блок 2 моделирования динамики движения и блок 3 имитации визуальной обстановки, вторые выходы которых подключены к первому и второму входам пульта 4 управления инструктора, блок 5 датчиков вертикальных ускорений, последовательно соединенные с пультом управления инструктора схему 6 установки уровня ударной нагрузки, второй вход которой соединен с блоком датчиков вертикальных ускорений, а выход с блоком 7 компараторов превышения уровня ударной перегрузки, усилитель 8, одновибратор 9, эмиттерный повторитель 10 и схему 11 световой индикации, размещенную в смотровом приборе 12 механика-водителя, последовательно соединенные задатчик 13 оценочных показателей качества управления, блок 14 сравнения и индикатор 15 оценки, последовательно соединенные счетчик 16 превышения предельных ускорений, первый вход которого соединен со вторым выходом одновибратора и цифровой индикатор 17, выход которого соединен с третьим входом пульта управления инструктора, блок 18 формирования сигнала на автоматический сброс индикации, выход которого соединен со вторым входом счетчика превышения предельного ускорения, а вход соединен с пультом управления инструктора, последовательно соединенные сумматор 19, вход которого соединен с выходом счетчика превышения предельного ускорения, блок 20 разрешения передачи сигнала, управляющий вход которого соединен с выходом пульта управления инструктора, и блок 21 деления, второй вход которого соединен с третьим выходом пульта управления инструктора, а выход соединен с другим входом блока сравнения, генератор 22 времени, двоичный делитель 23 частоты, датчик 24 управления, второй 25 усилитель, логический элемент 26 «4ИЛИ-НЕ», генератор 27 сброса, блок 28 кодовых переключателей, пересчетная схема 29, десятичный счетчик 30, запоминающее устройство 31, блок усилителей 32, светодиодная линейка 33, расположенная в поле зрения смотрового прибора механика-водителя гусеничной машины, с вмонтированными в нее светодиодными индикаторами 34 40 отсчета нормативного времени движения и счетчик 41 времени.
Датчик управления 24, через второй усилитель 25 и первый выход логического элемента 26 «4ИЛИ-НЕ» подключен к генератору 27 сброса, выход которого является первым входом пересчетной схемы 29, десятичного счетчика 30 и запоминающего устройства 31, другой выход логического элемента «4ИЛИ-НЕ» через пульт управления 4 инструктора имеет обратную связь с генератором 22 времени, первый выход которого непосредственно, а второй выход через двоичный делитель 23 частоты подключены к другому входу пересчетной схемы 29, связанной третьим входом с блоком 28 переключателей, а выходом пересчетная схема через десятичный счетчик 30, запоминающее устройство 31, блок 32 усилителей и светодиодную линейку 33 соединена со счетчиком 41 времени, выход которого подключен к третьему входу блока 21 деления.
Принципиальная схема тренажера, показанная на фиг. 2, содержит, предназначенные для установки и отсчета нормативного времени движения гусеничной машины на контролируемом участке пути с препятствием, кварцевый генератор времени выполненный на микросхеме DA11-2 (например, К176ИЕ5), вырабатывающий импульсы с периодом колебаний частотой 64 Гц, 1 Гц (равен 1 с) и двоичный делитель частоты на микросхеме триггера DA12-2.1 (К561ТМ2).
На микросхемах DA1-2, DA2-2, DA3-2, (К561ИЕ11) собрана схема делителя частоты с предустановкой коэффициента деления кодовых переключателей П1, П2, П-3.
Управление кварцевым генератором времени и двоичным делителем частоты производится логическими элементами «4ИЛИ-НЕ» микросхемы DA10-2 (К561ЛЕ5) и генератором сброса DA12-2.2.
Счетчик DA4-2 (К561ИЕ9), запоминающее устройство (защелка) на триггерах DA5-2, DA6-2 (К561ТР2) и усилители DA7-2, DA8-2, DA9-2 предназначены для сигнализации времени на светодиодной линейке, вмонтированной в прибор наблюдения механика-водителя. Светодиодная линейка содержит 6 светодиодов И1 И6 зеленого цвета для контроля времени и 7-ой светодиод И7 красного цвета для сигнализации о превышении норматива времени.
Счетчик времени, принципиальная схема которого представлена на фиг. 3 предназначен для автоматического счета и индикации времени движения на трассе. Счетчик времени может быть собран на микросхемах DA1-3 DA4-3 (К176ИЕ4) и жидкокристаллическом 4-х разрядном цифровом индикаторе типа ИЖЦ5-4/8. На вход цифрового индикатора секундомера подаются импульсы кварцевого генератора 1с.
Тренажер обучения вождению гусеничной машины работает следующим образом.
Перед началом выполнения упражнения инструктор тренажера переключателями блока 28 (П-1, П-2, П-3) устанавливает норматив времени прохождения трассы на контролируемом участке пути с препятствием. Норматив времени выражается трехзначным числом кодового переключателя и устанавливается по таблице. С началом движения, в момент въезда на контролируемый участок пути в датчике 24 управления вырабатывается электрический сигал, положительное напряжение которого, усиленное электронной микросхемой второго 25 усилителя, поступает на клемму 23 «упр» (фиг. 2) логического элемента 26 «4ИЛИ-НЕ» и через генератор 27 сброса переводит элементы пересчетной схемы 29, десятичного счетчика 30 и запоминающего устройства 31 в исходное состояние. Сигнал с другого выхода логического элемента «4ИЛИ-НЕ» подается на вход пульта 4 управления инструктора, который разрешает прохождение импульсов 64 Гц с кварцевого генератора времени 22 или 32 Гц с двоичного делителя 23 частоты на вход пересчетной схемы 29. При появлении первого импульса сброса (примерно через 0,5 с) производится запись установленного переключателем числа в двоичном коде, т.е. установленное число преобразуется в инверсный двоичный код. С этого момента импульсы с выхода пересчетной схемы 29 с периодом, пропорциональным установленному числу норматива времени (коду), отсчиты-ваются десятичным счетчиком 30 (DA4-2). Импульсы с выходов десятичного счетчика DA4-2 запоминаются триггерами DA5-2 и DA6-2 запоминающего устройства 31 и через блок 32 усилителя (усилители DA7-2, DA8-2 DA9-2) подаются на светодиодную линейку 33, последовательно включают светодиоды 34÷39 (И1÷И6) зеленого цвета, расположенные в поле зрения прибора 12 наблюдения механика-водителя.
При выезде с контролируемого участка пути электрический сигнал с датчика 24 управления переходит в нулевое состояние, счет прекращается, свечение светодиодных индикаторов сохраняется до ручного нажима кнопки «сброс» на пульте 4 управления инструктора или до автоматического сброса при следующем въезде на контролируемый участок пути.
При движении по контролируемому участку пути за время, большее установленного норматива, загорается светодиод 40 (И8) красного цвета. При этом механик-водитель, не переключая внимание от наблюдения за направлением движения, видит в поле зрения прибора наблюдения показания светодиодов и может самостоятельно контролировать правильность своих действий, а также отрабатывать приемы вождения гусеничной машины на максимально возможной скорости.
Таким образом, при въезде на контролируемый участок пути с препятствием автоматически включаются светодиоды, расположенные в поле зрения прибора наблюдения механика-водителя, фиксирующие отсчет установленного нормативного времени на его преодоление. Их последовательное включение обязывает механика-водителя регулировать скорость движения машины и выйти на указанный рубеж таким образом, чтобы выполнить упражнение и преодолеть контролируемый участок пути раньше, чем включится последний справа светодиод красного цвета. Включение светодиода красного цвета указывает на невыполнение норматива по времени, которое фиксируется счетчиком ошибок. Аналогичная информация подается на пульт управления инструктора, призывая его своевременно и объективно влиять на действия обучаемого - механика-водителя.
По сигналу окончания выполнения упражнения, подаваемому с пульта 4 управления инструктора, на блок 20 разрешения передачи сигнала цифровая информация счетчика 41 времени поступает в блок 21 деления, откуда количественная информация о полноте реализации скоростных возможностей машины в данных условиях проходит в блок 14 сравнения. Исходная информация, заложенная в задатчике 13, сравнивается с текущей и в виде соотношения текущего значения оценочных показателей качества вождения к исходному выдается на индикатор оценки 15. В результате этого инструктор делает вывод о достигнутом обучаемым навыке и реализации скоростных возможностей на тренажере гусеничной машины.
Теоретические и экспериментальные данные свидетельствуют, что обучение на предлагаемом тренажере с контролем времени преодоления контрольного участка пути с препятствием повышает полноту освоения технических возможностей гусеничной машины на 21%, исключает субъективизм в определении оценки, сокращает расход времени на подготовку, расход топлива и моторесурса техники.