Обучающее устройство

 

Изобретение относится к устройствам для обучения управлению дорожным движением. Целью изобретения является расширение дидактических возможностей устройств а. Сущность изобретения основана на интенсификации процесса обучения за счет имитации в реальном масштабе времени различных способов управления, распространенных в диспетчерских и автоматизированных системах управления дорожным движением, возможности оперативной перестройки учебно-оперативных ситуаций с усложнением процесса тренажа путем изменения картины очередей транспортных средств на подходах к перекресткам и с оценкой правильности действий оператора.,j 1 з.п. ф-лы, 3 ил. с со сл с ю .. сд а G5

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) {59 4 G 09 В 9/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3805808/24-24 (22) 24,10.84 (46) 07.08.86. Бюл. и 29 (71) Усть-Каменогорский строительнодорожный институт (72) В.Н. Береза, А.П. Шолохов, Ж.О. Кульсеитов и С.В. Песковский (53) 681.3.071(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 439842, кл. G 09 В 9/00, 1974.

Авторское свидетельство СССР

У 997076, кл, G 09 В 9/00, 1983. (54) ОБУЧАЮЩЕЕ. УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к устройствам для обучения управлению дорожным движением. Целью изобретения является расширение дидактических возможностей устройства. Сущность изобретения основана на интенсификации процесса обучения за счет имитации в реальном масштабе времени различных способов управления, распространенных в диспетчерских и автоматизированных системах управления дорожным движением, возможности оперативной перестройки учебно-оперативных ситуаций с усложнением процесса тренажа путем изменения картины очередей транспортных средств на под ходах к перекресткам и с оценкой правильности действий оператора.„ 1 з.п. ж ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к техническим средствам обучения и мо:тет быть использовано для обучения и трениров- ки операторов систем диспетчерского управления дорожным движением и операторов систем автоматизированного управления дорожным движением (ЛСУД).

Цель изобретения — расширение дидактических возможностей устройства. lp

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 — блок оценки; на фиг. 3 — цикловый автомат.;

Устройство содержит блок ввода информации, выполненный в виде пуль- 15 та 1 оператора с расположенными в нем элементами 2 ввода ответных действий оператора и переключателями 3, формирователь 4 импульсов, первый блок 5 задания программы обучения, блок 6 20 оценки (результатов тренажа), блок 7 предъявления учебной информации, имеющий цифровые индикаторы 8 и сигнальные индикаторы 9, блок 10 задания уровней напряжения и временных интервалов, блок 11 задания режимов работы и второй блок 12 задания программы обучения, содержащий последовательно соединенные формирователь 13 временных интервалов и комму- 3р татор 14.

Блок 11 задания режимов работы содержит цикловые автоматы 15, тумблер 16, интегратор 17, компараторы

18, ключевые элементы 19 и источник

20 питания.

Блок 6 оценки содержит генераторы 21, ключи 22, реверсивные счетчи— ки 23, сумматор 24 и индикатор 25.

Элементы 2 используются для задания оператором разрешенных и запрещенных направлений движения на каждом имитируемом перекрестке при обучении ручному дистанционному диспетчерскому управлению движением или его реализации совместно с другими способами управления движением с использованием, например, светофорной сигнализации. Переключатели 3 являются элементами выбора одного из трех реализуемых в устройстве способов управления дорожным движением с использованием светофорной сигнализации. "ручного дистанционного (диспетчерского) управления; синхронного координированного регулирования; прогрессивного координированного регулирования

-;" çåëåíoé волны"), 66 2

Формирователь 4 предназначен для управления выборкой информации блока 5. Эта информация представляет собой значения очередей транспортных средств на подходах к перекресткам, имитируемым в тренажере. Формирователь 4 содержит, например, источник напряжения, органы управления — замыкающие контакты совокупность элементов задержки и формирователей коротких импульсов, входы элементов задержки соединены с выходами переключателей 3, выходы элементов задержки подключены к входам формирователей, а выходы формирователей соединены с входами синхронизации реверсивных счетчиков блока 6 и связаны через замыкающие контакты с источником напряжения.

Блок 5 задания программы обучения предназначен для формирования и выдачи пространственной программы обучения, представляющей собой распределение величин очередей транспортных средств у перекрестка на улично-дорожной сети. Данное распределение задается преподавателем и может быть задано с целью, например, усложнения тренажа. и самоконтроля обучающимся.

Блок 5 содержит совокупность регистров памяти с параллельной записью информации, задатчик уставок на величину очереди у перекрестка, распре делитель уставок по регистрам и элемент синхронизации записи в регистры, например замыкающий контакт, соединенный с источником напряжения и входами синхронизации регистров памяти..

Блок 6 позволяет получить как локальную информацию о транспортном процессе, например текущее значение очереди транспортных средств у каждого из перекрестков, так и интег-. ральную, например суммарное значение очереди на улично-дорожной сети, Блок 7 выполнен в виде мнемосхемы улично-дорожной сети с установленными на ней цифровыми индикаторами 8 и сигнальными индикаторами 9. Каждому перекрестку соответствует комбинация из цифровых индикаторов 8 для отображения текущих значений очереди транспортных средств на кон— фликтных направлениях перекрестка и сигнальных индикаторов 9 на мнемосхеме, число которых равно числу переключателей 3.

1249566

20

55

Блок 10 служит для задания параметров координированного регулирования и содержит органы настройки параметров цикла светофорного регулирования для плана синхронной координации, например задатчик длительности запрещающего сигнала, задатчик длительности предупреждающего сигнала, задатчик длительности разрешающего сигнала, соединенные тремя линиями связи, объединенными на фиг. 1 в одну информационную шину с формирователем 13 и выполненные в виде переключателей. Блок 10 содержит также органы настройки параметров плана прогрессивной координации, например задатчик скорости транспортных средств на магистрали, выполненный в виде регулятора напряжения, выход которого соединен с тумблером 16, задатчики длины перегонов магистрали, выполненные в виде регуляторов напряжения, выходы которых подключены к входам компараторов 18, и органы настройки параметров цикла светофорного регулирования для перекрестков координируемой магистрали, например задатчики длительности запрещающего, предупреждающего и разрешающего сигналов, выполненные в виде переключателей и связанные с входами цикловых автоматов 15 линиями связи.

При этом каждый цикловой автомат 15 связан с задатчиками длительности сигналов тремя линиями связи, объединенными в одну информационную шину.

Таким образом, последние задатчики определяют такие параметры плана прогрессивной координации сигналов светофоров на перекрестках имитируемой магистрали, как длительность горения красного, желтого и зеленого сигналов светофоров.

Блок 11 предназначен для формирования режима прогрессивной координации работы сигналов светофоров по принципу "зеленая волна". Цикловые автоматы 15 представляют собой программные устройства, предназначенные для генерации временных последовательностей импульсов управления на включение сигнальных индикаторов 9. Информационными выходами цикловых автоматов 15 являются разрешающий, предупреждающий и запрещающий сигналы, поступающие по линиям связи, объединенным на фиг.1 в одну информационную шину для каждого из автоматов 15. Выходы цикловых автоматов 15 образуют выходы блока 11.

Каждый цикловой автомат 15 содержит, например, генератор 26, блок 27 счетчиков, коммутатор 28 и усилитель 29, первые входы которых являются входами питания, объединены и подключены к выходу ключевого элемента 19. Второй вход блока 27 соединен с выходом генератора 26. Выход блока 27 подключен к второму входу коммутатора 28, третий вход коммутатора

28 образует информационный вход автомата 15 и.связан с выходом блока 10, Выход коммутатора 28 подключен к вто- . рому входу усилителя 29, выход которого образует информационный выход автомата 15 и подключен к переключателю 3. В качестве автоматов 15 в устроистве могут использоваться, например; серийные светофорные контроллеры УК-1 и УК-2.

Блок 12 предназначен для формирования временной программы чередования разрешающего, предупреждающего и запрещающего сигналов светофоров, имитируемых индикаторами 9 на каждом перекрестке. Блок 12 содержит последовательно соединенные формирователь

13 временных интервалов, входы которого являются входами блока 12 и коммутатор 14, выходы которого являются выходами блока 12.

Формирователь 13 содержит, напри35 мер источник питания генератор имЭ пульсов, блок счетчиков, коммутатор и усилитель. Выход генераторов импульсов подключен к первому входу блока счетчиков, выход которого свя4 3аН с первым входом коммутатора вто рой вход которого подключен к первому выходу блока 10, а выход соединен с первым входом усилителя, выход которого подключен к входу коммутатора 14, при этом выход источника питания

45 ° подключен к двум входам генератора импульсов, блока счетчиков, коммутатора и усилителя. Длительность тактов светофорного регулирования и соответствующие им длительности запрещающего, предупреждающего и разрешающего сигналов обеспечиваются путем выбора нужного положения переключателей в блоке 10 и коммутации соответствующих цепей в коммутаторе формирователя 13. В качестве форми— рователя 13 в тренажере может быть использован, например, серийный светофорный контроллер УК-1.

% 12495

Коммутатор 14 выполнен, например, в виде штекерной коммутационной панели и используется для задания комбинации разрешенных и запрещешйлх направлений движения для каждого пе5 рекрестка.

Устройство функционирует следующим образом.

Исходное состояние транспортного процесса задается в виде набора 10 значений величины очереди у перекрестка. Это осуществляется в блоке

5 с помощью задатчика и .распределителя установок. Это состояние может быть изменено и в процессе тренажа

I путем смены положений задатчика и распределителей и записи нового сос ояния в регистры с помощью элемента ручной синхронизации, управляемого преподавателем или обучающимся. 20

Задачей обучающегося является минимизация величин очередей у перекрестков и в целом по улично-дорожной сети за наименьшее время, Но с наибольшим уровнем автоматизации управления. Это достигается им путем выбора с помощью переключателей 3, индивидуально для каждого перекрестка, одного из следующих способов управления: ручного дистанционного, при этом в первом положении переключателя 3 элементами 2 задаются разрешенные и запрещенные направления движения, индицируемые на мнемосхеме блока 7 с помощью индикаторов 9; прогрессивного координированного, при этом во втором положении ряда переключателей 3 для соответствующих перекрестков вводится в режим управления по прин46 ципу "зеленая волна", а параметры режима должны быть выбраны обучающимся и заданы с помощью блока 10 (задание параметров координированного регулирования), причем разре45 шенные и запрещенные направления

I движения индицируются на мнемосхеме блока 7 в соответствии с алгоритмом "зеленая волна"; синхронного координированного или локального регулирования, при этом в третьем положении переключателей 3 к сигнальным индикаторам 9 подключены выходы

"зеленой" и "красной" фаз формирователя 13 через коммутатор 14, задающий план синхронной координации или переводящий перекресток в режим локального регулирования, параметры

66 б цикла регулирования устанавливаются обучающимся в блоке 10, а план синхронной координации формируется им в блоке 12 путем установки перемычек на коммутационной панели; в данном случае подключенные сигнальные индикаторы 9 функционируют с одним циклом, фазы же для каждого перекрестка заданы планом координации, а их смена происходит одновременно.

Формирование и отработка режима управления по принципу "зеленая волна" происходит на тренажере следующим образом. При включении тумблера

16 на вход интегратора 17 подается от блока 10 напряжение, пропорциональное расчетной скорости движения транспортных средств по магистрали, где вводйтся режим зеленая волна

Процесс изменения напряжения на выходе интегратора 17 имитирует процесс продвижения группы транспортных средств по координируемой магистрали при наличии разрешенных сигналов на перекрестках.

Это напряжение передается на первые входы компараторов 18, на вторые входы которых от блока. 10 поданы напряжения, величины. которых пропорциональны длинам перегонов магистрали ат ключевого перекрестка до остальных. В момент равенства напряжений с выхода интегратора 17 и выходов блока 10 ком араторы 18 изменяют свое состояние и открывают ключевые элементы 19, благодаря чему от источника 20 питающее напряжение подается на цикловые автоматы 15 и запускает их. Цикловые автоматы 15 после включения питания начинают функционировать с "зеленой фазы" (подавая разрешающие сигналы на сигнальные индикаторы 9 тех перекрестков, которые включены в режим "зеленая волна") и с циклом, определяемым блоком 10, в котором обучающимся устанавливаются

В также длительности основных тактов (разрешающего и запрещающего сигналов) для каждого перекрестка, исходя из значений очереди транспортных средств и на основе квалификации и навыков оператора.

Оценка эффективности действия оператора производится в блоке 6.

При этом при подаче разрешающих сиг,налов через переключатели 3 на индикаторы 9, они поступают и на управляющие входы ключей 22 блока 6, для соответствующих перекрестков устанав1249566 ливается режим вычитания реверсивных счетчиков 23 со скоростью, пропорциональной скорости разгрузки очереди. Текущее состояние каждого счетчика 23, соответствующее величине очереди, индицируется на цифровом индикаторе 8 данного перекрестка на мнемосхеме.

При подаче запрещающих сигналов от одного из элементов 2 и блоков 12 через переключатели 3 режим вычитания реверсивных счетчиков 23 запрещается и в них по сигналу синхронизации формирователя 4 записывается информация из запоминающего устройства блока 5, чем модулируется образование очереди транспортных средств на каждом перекрестке.

Запись информации в счетчики 23 происходит по сигналу формирователя

4 при замыкании контакта элемента синхронизации преподавателем или обучающимся, а также при появлении на выходах переключателей 3 запре- 25 щающих сигналов, по переднему фронту которых в формирователе 4 формируются короткие импульсы синхронизации, задержанные на время, достаточное для завершения предшествующих переходных процессов, и обеспечивающие автоматическую запись величин имитируемых очередей автомобилей в счетчики 23 в каждом цикле регулирования.

Суммирование состояний реверсив ных счетчиков 23 в блоке 6 с помощью сумматора 24 через определенный период времени, например ежесекундно, позволяет получить текущие интегральные значения очереди транспортных 40 средств в целом по модулируемой сети и отображать его на индикаторе 25 блока 6 оценки.

Таким образом, манипулируя переключателями 3 (выбора способов уп- 45 равления), органами задания параметров режима работы в блоке 10,конт1 ролируя состояние транспортного процесса с помощью индикаторов 8, 9 и 25, оператор получает навыки взаимодействия со светофорными объектами и имитируемым транспортерным процессом в процессе диспетчерского или автоматизированного управления, ведет целенаправленную деятельность по оптимизации транспортного процесса и оценивает скорость и эффективность своих действий.

Устрой"тво допускает возможность достижения наибольшего уровня автоматизации управления (отношение числа вторых и третьих положений переключателей 3 к числу их первых положений) и периодическую коррекцию исходного плана очередей, хранимого в блоке 5, обучающимся оператором в направлении его усложнения. Коррекция осуществляется, например, после достижения минимальной суммарной очереди на сети.

Таким образом, обеспечивается воэможность имитации в реальном времени способов управления, распространенных в диспетчерских и автоматизированных системах управления дорожным движением, возможность организации переходов с одного способа управления на другой для каждого моделируемого перекрестка, возможность перестройки заданий и управляющих параметров в процессе тренажа, которая применяется для модификации и усложнения процесса тренажа путем изменения картины очередей транспортных средств на подходах к перекресткам улично-дорожной сети, а также возможность оперативной локальной и интегральной оценки действий оператора по управлению моделью уличнодорожной сети, являющейся объектом тренажа.

О

Устройство предназначено для интенсификации процесса обучения управлению дорожным движением, повышения его эффективности и наглядности.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Обучающее устройство, содержащее последовательно включенные формирователь импульсов и первый блок задания программы обучения, пульт оператора, состоящий из элементов ввода. ответных действий оператора, блок оценки и блок предъявления учебной информации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения дидактических возможностей, в него введены второй блок задания программы обучения, состоящий иэ последовательно включенных формирователя временных интервалов и коммутатора, последовательно соединенные блок задания уровней напряжения и временных интервалов и блок задания режимов работы, а в пульт оператора вве9

12495 девы переключатели, первые входы которых соединены с выходами соответствующих элементов ввода ответных действий оператора, вторые входы— с соответствующими выходами блока за5 дания режимов работы, третьи входы — с соответствующими выходами коммутатора, а выходы — с соответствующими входами формирователя импульсов и с соответствующими входами первых групп входов блока предъявления учеб". ной информации и блока оценки, входы второй группы входов которого подключены к соответствующим выходам первого блока задания программы обучения, входы третьей группы входов †. к соответствующим выходам группы выходов формирователя импульсов, а выходы— к соответствующим входам второй группы входов блока предъявления учебной

66

10 информации, вход формирователя временных интервалов соединен с выходом блока задания уровней напряжения и временных интервалов.

2, Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что в нем блок оценки содержит последовательно соединенные сумматор и индикатор и цепочки иэ последовательно включенных генераторов, ключей и реверсивный счетчиков, вторые и третьи входы которых являются соответствующими входами второй и третьей; групп входов блока соответственно, а выходы являются соответствующими выходами блока и соединены с соответствующими входами сумматоров, вторые входы ключей являются соответствующими входами первой группы входов блока.

1249566

Составитель А. Карлов

Техред М. Ходанич т

Корректор С. Шекмар

Редактор H. Яцола

Заказ 4330/52 Тираж 455 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4