Тренажер оператора транспортных средств

 

.Изобретение относится к техническим средствам обучения и может быть использовано, например, при подготовке и профотборе водителей транспортных средств. Цель изобретения - расширение дидактических возможностей тренажера. Для достижения поставленной цели в тренажере оператора транспортных средств, включающем блок управления , блок датчиков положения, блок моделирования динамики движения, блок сравнения, блок оценки, блок индикации , блок задания режимов работы и блок адаптации, блок.задания режимов работы содержит первый и второй генераторы случайных сигналов, генератор низкой частоты, первый и второй с ш (Л полосовые фильтры, формирователь импульсов и мультиплексор 2 з.п. ф-лы, ; 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (59 4 G 0 В 9 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

CIO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3744011/24-24 (22) 23.05 ° 84 (46) 23. 10 ..86. Бюл. Р 39 (71) Государственный научно-исследовательский институт автомобильного транспорта (72) А.Е.Чебьппев, П.П.Белов, И.А.Be».герон, С.А.Минаев, A.È.Ìîðoçîâ, Д.А.Путков и П.А.Минаев (53) 681.3.071(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 875 35, кл. G 09 В 9/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР

»» 665315, кл. С 09 В 9/00, 1977. (54) ТРЕНАЖЕР ОПЕРАТОРА ТРАНСПОРТНЫХ

СРЕДСТВ .(57).Изобретение относится к техническим средствам обучения и может быть использовано, например, при подготовке и профотборе водителей транспортных средств. Цель изобретения — расширение дидактических возможностей тренажера. Для достижения поставленной цели в тренажере оператора транспортных средств, включающем блок управления, блок датчиков положения, блок моделирования динамики движения, блок сравнения, блок оценки, блок ин-, дикации, блок задания режимов работы и блок адаптации, блок задания режимов работы содержит первый и второй генераторы случайных сигналов, генератор низкой частоты, первьп» и второй а полосовые фильтры, формирователь импульсов и мультиплексор. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

С:

1265830

Изобретение относится к техничес- ким средствам обучения и может быть использовано, например, при подготовке и профотборе водителей транспортных средств. 5

Целью изобретения является расширение дидактических возможностей устройства.

На фиг.1 представлена структурная схема тренажера; на фиг.2 — схема блока оценки на фиг.3 — схема блока адаптации: Di 140 УР7, D2 564 ЛН2, D3 564 ТИ2, D4 564 ИЕ11, Р5 564 ЛЕ6, Рб 564 ЛА9, D7 564 ИЕ10, D8 564 КП2, С1 200-2000 пФ, С2, С4 1200-10000 пФ, 15

СЗ не менее 0,1 мкФ, R1 20 Ом, R2

4,3 кОм, RÇ, R7 50-100 кОм, R4 2050. кОм, R5 1 кОм, Кб, R8 6, 2 кОм, КР1 30-80 кОм, SB1 кнопка, VD1 2С139А (КС139А), VD2 диод, VDÇ АЛ307Б (m3O7r).

Тренажер содержит блок 1 управления, содержащий нагрузочный узел 2, рулевое колесо 3, педаль 4 акселера25 тора и педаль 5 тормоза, блок б датчиков положения, блок 7 моделирования динамики движения, блок 8 сравнения, содержащий сумматоры 9 и 10, блок 11 индикации, включающий электронный индикатор 12, стрелочный индикатор 13 (имитатор спидометра), индикатор 14 оценки, блок 15 оценки, включающий формирователь 16 сигналов, формирователь 17 весовых коэффициентов, интегрирующий усилитель 18 и .узел 19 деле- 35 ния, блок 20 задания режимов работы, включающий генераторы 21 и 22 случайных сигналов, генератор 23 низкой частоты, полосовые фильтры 24 и 25, формирователь 26 импульсов и мультиплексор 27, блок 28 адаптации. Блок 7 моделирования динамики движения выполнен на стандартных операционных усилителях 29 и 30 с емкостно-резисторными обратными связями и выполняет 45 функции, управления траекторий по углу < и по скорости V

К (TiP + 1) "У ) Р(т,p + 1) (Т,Р + 1) (р)К,(Т,Р+1) Т,Р+1) (T6P + 1) (Tzp + 1) где К; и Т; — постоянные коэффициенты,55 значения которых выбраны применительно к динамическим характеристикам asтомобиля ЗИЛ-130.

Блок 28 адаптации (фиг.3) представляет собой делитель 31 напряжения, компаратор 32, на один вход которого поступает текущее значение с блока 15 оценки, а на. другой с делителя 3 1, реверсивный счетчик 33 с фбрмирователем 34 импульсов, формирующим управляющий сигнал на мультиплексор 27.

Перекрестные связи между блоками

29 и 30 указывают на взаимное влияние каналов управления. Блок 8 сравнения состоит из двух сумматоров 9 и 10 на стандартных операционных усилителях, на выходе которых формируются сигналы рассогласования между напряжениями, пропорциональными текущим значениям скорости 7тек и угла Ч тек тр портного средства, выдаваемыми блоками 29 и 30 и их заданными значениями, поступающими из блока 20, при этом сигналы тт = тек яА

Чтек Ч адпоступают на "вертикальный и "горизонтальный" входы электронного индикатора 12, а также накапливаются в блоке 15 оценки.

Нагрузочный узел 2 предназначен ттля формирования усилий на нулевом колесе 3, меняющихся в функции скорости движения и угла поворота рулевого .колеса, и выполнен в виде электромагнитной фрикционной муфты, механически связанной с валом рулевого колеса, изменяющего тормозной момент на валу в функции моделируемой скорости движения ТС.

Устройство работает следующим образом.

Оператор (обучаемый) наблюдает эа горизонтальными и вертикальными перемещениями меток на экране электронного индикатора 12. Оператору вменяется с помощью соответствующих манипуляций органами управления (рулевым колесом

3 - "по горизонтали", педалями 4 и

5 — "по вертикали") удерживать метки, по возможности, в нулевом положении, определяемом перекрестием экрана индикатор 12.

Закон изменения положения меток на экране задается блоком 20 задания, причем горизонтальное перемещение мегки имитирует отклонения от заданной траектории движения, а вертикальное — флюктуации скорости вызываемые, например, неровностями дорожного полотна или ограничениями скорости

1265830 движения, соответствующими ограничительным знакам при реальной езде.

Генератор 21 случайных сигналов блока 20 обеспечивает на своих двух выходах некоррелированные аналоговые случайные сигналы в полосе частот от

0 до 100 Гц. Зти сигналы поступают на первый и второй полосовые фильтры

24 и 25 с резисторно-емкостной обратной связью, обеспечивающие соответ- 10 ственно передаточные функции

1 () — 1т

Т + 1 1 P Т 4 1" Р чр где Tq = 0,02-0 05 и Тт = 0,1-0 15— постоянные времени, диапазон которых определяется реальными флюктуациями поперечного отклонения ТС от заданной траектории движения и его скорости.

Генератор 22 случайных сигналов

20 формирует электрический импульс, который поступает на формирователь 26, который уменьшает или увеличивает амплитуду сигнала в зависимости от ве25 личины заданной скорости движения, определяемой мультиплексором 27, который пропускает на свой выходной канал один из трех входных сигналов, по каждому из которых поступает заданная скорость (30, 60 и 90 км/ч) в соответствующем масштабе по сигналу с блока 28 адаптации.

Каждый оператор выполняет ряд упражнений на определенной скорости, М определяемой имитатором спидометра 13 с помощью мультиплексора 27. Необходимо- выполнить на каждом из трех (30, 60 и 90 км/ч) значений скоростного режима движения не менее трех 40 пятиминутных циклов с оценкой не менее трех баллов. При оценке менее трех баллов хотя бы в одном цикле упражнений заданного скоростного режима не засчитывается весь цикл и происхо- 5 дит повторение упражнений (на этой же скорости). При выполнении трех циклов с оценкой более трех баллов на первом уровне скорости (30 мк/ч) происходит автоматический переход на следующие уровни: сначала на 60 м/ч, а затем (при оценке также более трех баллов) на 90 км/ч. Оператор информируется о качестве своей работы по цифровому индикатору 14. Изменения динамических55 свойств моделируемого ТС, адекватные

1 реальным, обеспечиваются с помощью блока 7 моделирования динамики движения соответственно по каналам управления траекторией и скоростью °

С помощью ручного переключателя (БВ,) схемы 34 реверсивным счетчиком

33 обеспечиваются тренировочные упражнения (беэ ограничения количества циклон) на каждом уровне скорости движения до формирования устойчивого навыка действиями всеми органами управления при любых изменениях входных сигналов.

Таким образом, управляющие действия оператора рулевым колесом 3 ("по горизонтали") имитируют реальные манипуляции, парирующие случайные отклонения ТС от заданной траектории при выполнении упражнений типа "эмей1t ка, а работа педалями 4 и 5 позволяет имитировать выдерживание заданной скорости движения при ее изменениях, связанных как с флюктуациями скорости, зависящими от состояния дорожного полотна, так и дискретными изменениями задаваемых скоростей, например дорожными знаками. Парирование скоростных флюктуаций производится исключительно педалью акселератора 4,заданные скачки скорости парируются как педалью акселератора 4, так и педалью тормоза 5.

Сравнение полученных комплексных оценок операторской деятельности с некоторыми эталонными значениями оценок, определяемыми экспертно или путем предварительных "заездов" опытных операторов, позволяет не только ранжировать обучаемых по уровню их тренированности,.но и производить профотбор (профподбор) по видам ТС, отличающихся специфическими требованиями к их управлению.

Блок 15 оценки служит для формирования комплексного показателя качества К в виде аналогового сигнала, где т

Формирователь 16 блока 15 осуществляет получение функции модуля для двух знакопеременных сигналов ьс и ь Ч.

Формирователь 17 весовых коэффициентов для формирования К состоит из стандартных множительного и делительного устройств, аргументом для которых является моделируемая скорость движения Ч, причем с ростом V весовой коэффициент К„ уменьшается (путем его деления), а весовой коэффициент

5 12658

К вЂ” увеличивается (путем его умножения),. При этом параметры устройства умножения и деления подобраны так, чтобы сумма весовых коэффициентов была IocTOHHHOH H pBBHOH 1 T e, К +

+ К = 1 = const.

Таким образом, учитывается неоднозначность реальных воздействий входных сигкалов по каналам управления скоростью и траекторией ТС и их зави- 10 симость от скорости движения.

На интегрирующий усилитель 18 подаются. сигналы с множителей формирователя 17, пропорциональные К и К, для окончательного формирования ком- 15 плекского показателя качества.

С усилителя 18 сигнал поступает на узел 19 деления для ранжирования оценки. Значения оценок в интервале от до 5 поступают на цифровой индикатор ,14 оценки, информирующий оператора об успешности (неуспешности) его действий в целых и десятых долях балла, Для учета уровня подготовленности и автоматического усложнения заданно25 го упражнения (при успешном выполнении предыдущего задания) используется блок 28.

Последний представляет собой компаратор 32 с двумя входами, на первый10 иэ которых поступает текущее значение

К с узла 19 деления, а на второй— постоянное напряжение, соответствующее удовлетворительному значению ком плексного показателя качества, опре- 35 деляемому экспертно и задаваемому обучаемому с помощью делителя 31.

Сигнал с компаратора 32 поступает на реверсивный счетчик 33 со схемой 34 управления, формирующей управляющий сигнал — на мультиплексор 27 (в случае трехкратного выполнения задания с удовлетворительным l(). На своем выходе мультиплексор 27 имеет сигнал четырех уровней, первый из которых соответствует заданной скорости ТС, равной 30 км/ч, второй 60 км/ч, третий — 90 км/ч, четвертый уровень состояния передает сигнал на блок 11 что свидетельствует об окончании тре-50 нировочного цикла. Переход с одного уровня ка другой осуществляется при наличии трех тренировочных циклов с удовлетворительным значением К . Сигнал каждого уровня формирует сигнал Ы по скорости в мультиплексоре 27 и.зкачения данной скорости на имитаторе спидометра.

Ф о р и у л а и з о б р е т е н и я 1. Тренажер оператора транспортных средств, содержащий последовательно соединенные блок управления, блок датчиков положения, блок моделирования динамики движения, блок сравнения и блок оценки, второй вход которого подключен к второму выходу блока мо,. делировакия динамики движения, блок индикации, первый вход которого подключен к выходу блока сравнения, блок задания режимов работы и блок адаптации, вход которого подключен к первому выходу блока оценки, второй выход которого подключен к второму входу блока индикации, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения дидактических возможностей, блок задания режимов работы содержит первый и второй гекераторы случайных сигналов, генератор низкой частоты, первый и второй полосовые фильтры, формирователь импульсов и мультиплексор, первый выход которого подключен к первому входу формирователя импульсов, второй вход которого подключен к выходу первого генератора случайных сигналов, второи генератор случайных сигналов соединен первым и вторым выходами соответственно с первым и вторым полосовыми фкльтрами, при этом выход генератора низкой частоты соединен с вторым входом блока сравнения, выход первого полосового фильтра соединен с третьим входом блока сравнения, выход второго полосового фильтра соединен с четвертым входом блока сравнения, выход формирователя импульсов соединен с пятым входом блока сравнения, шестой вход которого подключен к второму выходу мультиплексора третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с вторым и третьим входами блока индикации, а вход мультиплексора соединен с выходом блока адаптации.

2, Тренажер по п.1, о т л и ч а ю— щ и,й с я тем, что блок оценки содержит последовательно соединенные формирователь импульсов, формирователь весовых коэффициентов, интегрирующий усилитель и узел деления, первый выход которого является первым выходом блока, второй выход — вторым выходом блока, вход формирователя импульсов — первым входом блока, а

7 12 второй вход формирователя весовых коэффициентов является вторым входом блока.

3. Тренажер по п.t, о т л и ч а юшийся тем, что блок адаптации

65830 содержит последовательно соединенные делитель напряжения, компаратор, реверсивный счетчик и формирователь импульсов, выход которого является выходом блока, а второй вход компаратора — входом блока.

Составитель Т.Панина

Редактор П.Коссей Техред В.Кадар: Корректор Г.Решетник

Заказ 5669/49 Тираж 455 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета. СССР по делам изобретений и открытий

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

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