Тренажер водителя транспортного средства
О П И С А Н И Е пи 1595767
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Cess Советскик
Социалистических
Реалублнк
К АВТОРСКОМУ СВЙД ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10.06,76 (21) 2371343/18-24 с присоединением заявки X (51) М. Кл."- G 09В 9/00
Государственный комитет (23)
23 Приоритет
Совета Министров СССР по делам изобретений (43) Опубликовано 28.02.78. Бюллетень ¹ 8 (53) УДК 681.3.371,69 (088.8} и открытии (45) Дата опубликования опп:ания 22.03.78 (72) Авторы изобретения (71) Заявители
Д. И. Скоробогатов и И. И. Осипов
Куйбышевский институт инженеров железнодорожного транспорта и Куйбышевская ордена Ленина железная дорога (54) ТРЕНАЖЕР ВОДИТЕЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
Изобретение относится к области автоматики и вычислитсльной техники, а более конкретно, к моделирующим устройствам — тренажерам машинистов локомотивов и может быть использовано в автомобильном и водном транспортах.
Один из известных тренажеров водителя транспортного средства предназначен для обучения машинистов электровозов правильности заездов на станцию и выезда на перегон (1). Этот тренажер состоит из кабины электровоза с пультом управления и контрольно-измерительными приборами, смонтированной на системе рессорного подвешивания, ЭВМ, в которую поступают сигналы с пульта преподавателя и обучающегося, которая выдает данные о скорости движения, токах нагрузки и давлении воздуха в тормозной системе, а также из макета местности, закрепленного на бесконечной ленте, снабженной блоком круговых копир-датчиков, связанных с кареткой, несущей точечный источник света.
Указанный тренажер имеет сложную конструкцию, в нем отсутствует имитация естественной вибрации, колебания, рельсовых стуков, шума.
Не представляется возможным зучитьрасположение станций, сигналов, профиля пути того участка, где придется работать машинисту, так как видимое изображение на экране абстрагирована. Отсутствует периодическая проверка бдительности машиниста, так как нет автоматической взаимной связи показаний напольных сигналов с локомотпвным светофором, скоростемером, автостопом и рукояткой бдительности. Отсутствует имитация рекуперативного торможения, боксованпя и юзования, что не позволяет обучать машшьпстов правильным приемам рекуперации и разгона поезда.
Другой известный тренажер водителя транспортного средства, предназначенный для обучения машинистов электропоездов, состоит из кабины машиниста, смонтированной на
15 неподвижной станине, имеющей пульт управления, контрольно-измерительные приборы, локомотивный светофор, пульт экспериментатора, кресло машиниста, снабженное подножкой и кулачковым вибратором с электрпчес20 ким приводом, который воспроизводит имитацию продольных спл инерции и поперечных центробежных сил (2).
Визуальная система состоит из кннопроек25 тора, который проецирует виды железной дороги на прозрачный экран, установленньш на месте лобового окна кабины. Аналоговая модель поезда состоит нз блока реле, вычислительной машины и блока переменного коэф30 фпциента.
595767
Э тот тренажер имеет сложпук) конструкцию. Он не имитирует вибрацию, рельсовые стуки, шум и звук движущихся частей, работу компрессора, вс1г1 илятора.
В нем отсутствует периодическая проверка
О, 1!!1;;(ьпости маш!!!!ист;1, T(IK как !!0(!1:!(!!!моСвнз!1 !!ОК!13 (п!1!! !! > тСВ1>!Х С!11!1(IЛО!! КП1!Оф!!.II>)>IB сО ско!)Остс >1сро >1, ав гостопо. >! II р" кояткой бдительности.
Видимое изображение на лобовом окне кабины дает уменьшенные размеры, что не создает реального ощущения окру)кающей панорамы.
В чказаппом тренажере отсутствует имитация рекуперативного торможения, ооксования и юзования.
Из известных трена)керов напболсс близким техническим решением настоящему изобретсшио является тренажер водителя транспортного средства, содсржащий пульт оператора, состоящий из блоков ручного управления и индикации, подключенны: K автономному ucIo>lIII1I Этот тренажер конструктивно выполнен из кабины с коробкой передач, гидравлической установки для создания давления, компрессорной установки, тормозных рам с0 смонтированпоп а них тормозной системой, электронно-вычпсл!гтсльпой машины, пульта управления со всеми контрольно-измерительными приборами. Перед передним стеклом кабины помещено матовое стекло, на котором с помощью проектора создается план участка пути в обратной проекции, а чтобы обучающийся видел прямую проекцию, проектор расположен своей кадровой осью параллельно плоскости экрана, а лучи его отклоняются на 90 с помощью зеркала. С помощью пульта преподавателя моделируется боксование колес локомотива, юз поезда, неисправность двигателя. Кабина тренажера подвешена па решетчатой трубчатой конструкции с возмож остью перемещения в продольном и поперечном направлении с помощью расположенных с двух сторон гидравлических цилиндров. Указанные продольные и поперечные перемещения кабины имитируют ускоряющие и замедляющие усилия. В вычислительную машину поступают импульсы с пульта преподавателя н обучающегося, и она выдает величину ускорения, скорость движения и данные для пзмеритслы(о-контрольных приборов. Генерирование и воспроизведение шумов искусственно создается при помощи электронных генераторов. Известный трепа)кср имеет сложную конструкцию и при наличии ЭВМ, электронных генераторов шума и гидравлической установки не решается вопрос имитации естественной вибрации, колебания, рельсовых стуков, звука, шума, что особенно необходимо при воспроизведении максимальной имитации реальных условий для обучения машинистов. r> 1О 2() 3(! 53 Визуальная система воспроизводит уменьшенные размеры видимой проекции плана пути, так как экран распо loæñEI Ilà месте окна каби ы, по 1!с co3,ècò реал(и!ого oillvIIIOll IIH II cI lI0f) Отсутствует период!!ческая проверка бдит Jlbliîñòè и взаимная связь работы регистрирующего скоростемсра, показаний локомотивного светофора, автостопа и рукоятки бдительности, что пс позволяет проверить действия машинисга 10 управлсни!о поездом при следовании по участку. Трсна)кср нс содержит блока боксования, юзования, рекуперацпи, что не позволяет обучать машинистов вождению поездов при разгоне и применении рекуператпвного торможения. Сигналы локомотивного светофора изменяются пе от показаний светофоров кинофильма, а по воле экспериментатора, что не создает реальности поездной обстановки. Воспроизведение тяговых, выбе; а и тормозных характеристик осуществляется сложной ЭВМ, что снижает надежность работы тренажера и для его обслу)кивания требуются высококвалифш(ированныс специалисты. Целью настоящего изобретения является повышение эффективности учебного процессы и качес(ва обучения за c÷åò приближения условий к р.cl)iüiiûì, в 010pilx придется раоотать «одитсг(ям, в частности обучение управлению локомотивол1 при трогании с места, ве;I(. пию посзда lio учас(ку> пользованшо пневматическими тopмозами, рскуперативным торможением. Воспроизведение условий работы машиниста, близких к реальным, необходимо прп исследовании влияния на надежность управления машинистов естественной вибрации, колебания, шума, рельсовых стуков, визуальной системы, свистков электропневматического клапана автостопа, поездной радиосвязи, упрощение и удешевление конструкции, Указанная цель достигается тем, что тренажер содержит блоки коррекции воздействий, имитации воздействий, генераторов, переключения режимов работы, механических и звуковых воздействий, приводной электродвигатель, управляемый источник питания, блок сравнения, электродвигатель коррекции воздействий, псгочник питания коррекции воздействий, пневмоэлектрический преобразователь, управляемый генератор ими >льсов при(ем блок коррекции воздействий связан со входами блока индикации и блока механически и звуковых воздействий, и с выходами блока ручного управления и приводного электродвигателя, соединенного с выходами управляемого источника питания и источника питания коррекции воздействий и связанного с блоком механически.: и звуковых воздействий, выходы которого связаны с блоком имитации воздействий, с пульто;1 оператора, блоком индикации и с блоком генераторов, который подключен через блок переключения 595767 60 режимов питания к блоку индикации и непосредственно — к блоку ручного управления, выходы которого соединены с упр авляемым источником питания, управляемым генератором импульсов и пневмоэлектрическим преобразователем, подключенным через управляемый генератор импульсов к электродвигателю коррекции воздействий, соединенного с блоком сравнения и с источником питания коррекции воздействий, выходы которого подключены к блоку предъявления информации и к первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен с управляемым источником питания, подключенным к блоку индикации, соединенному с блоками сигнализации и генераторов, автономный источник питания подключен к блоку переключения режимов работы. На чертеже представлена структурная схема тренажера. Тренажер машиниста локомотива содержит пульт оператора 1, состоящий из блоков индикации 2 и ручного управления 3, подключенных к автономному источнику питания 4, а также блок предъявления информации 5, соединенный с блоком сигнализации 6. Блоккоррекции воздействий 7 связан со входами блока индикации 2 и блока механических и звуковых воздействий 8, и с выходами блока ручного упоавления 3 и приводного электродвигателя 9. соединенного с выходами управляемого источника питания 10 и источника питания коррекции воздействий 11 и связанного с блоком механических и звуковых воздействий 8, выходы которого связаны с блоком имитации воздействий 12. с пультом оператора 1, блоком индикации 2 и блоком генераторов 13, который подключен через блок переключения режимов работы 14 к блоку индикации 2 и непосредственно к блоку ручного управления 3, выходы которого соединены с управляемым источником питания 10, управляемым генератором импульсов 15 и пневмоэлектрическим преобразователем 16, подключенным через управляемый генератор импульсов 15 к электродвигателю коррекции воздействий 17, соединенному с блоком сравнения 18 и с источником питания коррекции воздействий 11, выходы которого подключены к блоку предъявления информации 5 и первому входу блока сравнения 18, второй вход которого соединен с управляемым источником питания 10, подключенным к блоку индикации 2. Блок индикации 2 содержит амперметры ! 9, вольтметр 20, манометры 21. скоростемер 22, сигнальные лампочки 23 и связан с автономным источником питания 4, блоком коррекции воздействий 7, блоком механических и звуковых воздействий 8 и управляемым источником питания 10. Блок ручного управления 3 состоит из контроллера машиниста 24, крана машиниста 25. кнопки песочницы 26, связан с управляемым источником питания 10, управляемым генератором импульсов 15, блоком компенсации энергии 13 и блоком коррекции воздействий 7. Блок коррекции воздействий 7 содержит токовое реле 27. электропневматический вентиль 28, шток которого соединен с рычагом 29. Блок коррекции воздействий 7 соединен с блоком механических и звуковых воздействий 8 и приводным электродвигателем 9. Блок механических п звуковых воздействий 8 выполнен пз системы рессор 30, подвешенной на колеси ю пару 31, которая выполнена конусным профилем круга катания. имптпр я колесные пары электровоза. Колесная пара 31 опирается на другую колесную пару. выполне ную с профилем рельса и углублениями» IIIтпруя длину рельса. Причем, соотношение длпны окружности колес 31 и 32 равно соотношению длин окружностей колеса электрогоза и рельса. Одновременно колесная пара 31 через редуктор 33 связана со скоростемепом 22 блока индикации 2. Блок генератора 13 состоит пз генераторов 34 и 35, которые соединены последовательно. Обмотка независимого возбуждения генератора 34 соединена через контроллер машиниста 24 блока ручного управления 3 со автономным источником питания 4. Обмотка независимого возбужден«я гепепатора 35, через рег .лируемое сопротивление 36 и переключатель 37 блока переключения режимов работы !4 тоже соединена ерез блок индикации 2 с автономны. I псточнико.т питания 4. Между положптсльцымп полюсамп генераторов 34 п 35 блока генератогов 13 вклю тело поляризованное реле 38. шунтирх емое контактами электромагнитного реле 39 блока псрскчючения режимов работы 14. Пневмоэлектрический преобразователь 16 выполнен пз воздухопаспределптеля 40, тормозной магистрали 41, тормозного цилиндра 42 связанного с контактным м-IHo Iåò îм 43, одновременно пнсвмоэлектрп гескпй преобпазователь 16 связан с пультом управления и с управляемым генератором импульсов !5. Предлагаемый тренажер водителя транспортного средства работает следующим обр азом. 3а счет воздействия обучаемым с помопи,ю cîîòBåòñòâ÷þUIåãî органа р чного управления блока 3 на управляемый источник питания 10, на выходах последних начинает возрастать напряжение, которое приводит в действие приводной электродвигатель 9, и соответственно блок механических и звуковых воздействий 8. При этом колесная пара 31 начинает перекатываться по дрязгой колесной папе 32, создаR3я имитацию движения, воспроизводя вибрацию, колебания, рельсовые стуки, шум работающей установки. Одновременно через ось колесной пары 31, ред ктор 33 приходит в действие скоростемер 22 блока индикапии 2 с показом скорости движения. 595767 Лмперметры 19 показывают токи нагрузки, а монометры 21 давление воздуха в напорной и тормозной магистралях. Так как управляемый источник питания 10 через блок сравнения 18 связан с источником питания коррекции воздействий 11, то прогекающий уравнительный ток в цепи и»баланса воздействует на блок сравнения 18, последний воздействует на электродвигатель коррекции воздействий 17, изменяя напряжение источника питания коррекции воздействия 11. Как только потенциалы на управляемом источнике питания 10 и источнике питания коррекции воздействия 11 сравняются, сработает блок сравнения 18 и остановит электродвигатель коррекции воздействия 17, тем самым подготовив тренажер к выбегу и торможению. После постановки рукоятки контроллера машиниста 24, блока ручного управления 3 в нулевое положение на управляемом источнике питания 10 напряжение будет равно нулю, но приводной двигатель 9 начинает питаться от источника питания коррекции воздействий 11 без показа нагрузки по амперметрам 19 блока индикации 2 пульта управления 1. Воспроизведение выбега осуществляется управляемым генератором импульсов 15, который включает и выключает за счет изменения частоты следования импульсов с различными интервалами времени электродвигатель коррекции воздействий 17, источника питания коррекции воздействий 11, в результате чего осуществляется ступенчатое снижение напряжения на приводном электродвигателе 9., а следовательно, и скорости имитируемого движения тренажера. Причем время выбега изменяется автоматически в зависимости от профиля пути кинофильма, а также по воле инструктора. При выпуске воздуха краном машиниста 25 блока ручного управления 3 из тормозной магистрали 41 срабатывает воздухораспределитель 40 и впустит воздух в тромозной цилиндр 42. Создаваемое давление в тормозном цилиндр» 42 воздействует на контактный манометр 43, а последний на управляемый генератор импульсов 15, который в свое время воздействует на электродвигатель коррекции воздействий 17 источника питания коррекции воздействий 11, что приводит к ступенчатому снихкению напряжения на приводном электродвигателе 9. Темп снижения напряжениязависит от величины давления в тормозном цилиндре 42. Как только появится напряжение на источнике питания коррекции воздействия 11, получает питание блок предъявления информации 5 с показом кинофильма реального участка, а также начинает работать блок сигнализации 6 синхронно со скоростемером 32 блока индикации 2. При работе в режиме электрического торможения обучаемый действует так, как и на реальном локомотиве, 5 25 зо 1. эт< время приводной зл»ктродвигатель 9 продолж " »ò рлоотать В двпгател1эном режиме, имитируя выбс Iëè спуск, а другие два генератора 34 и 35 блока компенсаций энергии 13, связанныс с блоком еханических и звуковых воздействий 8, начинают работать последовательно между собой. Причем обмотка возбуждения генератора 34, и.,!итирующего рскупсрирующий двигатель, получает независимое возоужденне от автономного источника питания 4 через контроллер машиниста 24 блока ручного управления 3, а обмотка возбуждения генератора 35 имитирующего напряжение контактной сети, получает питание от автономного источника питания 4 через регулируемое сопротивление Зб и переключатель 37 блока переключения режимов питания 14. При сборе схемы рекуперативного торможе ния амперметры 19 блока индикации 2 нз цепи приводного электродвигателя 9 автоматически отключаются и подключаются один в цепь якорей работающих генераторов 34 и 35, а другой — в цепь возбуждения генератора 35. Переход имитируемых двигателей из двигательного режима в генераторный осуществляется при помощи блока переключения режимов работы 14. При наличии напряжения на генераторе 35 больше, чем па гснераторе 34, по показанию амперметров 19 пульта оператора 1 имитируется двигательный режим, но как только напряжение на генераторе 34 будет больше напряжения на генераторе 35 срабатывает поляризованное реле 38, которое замкнет цепь электромагнитного реле 39, а последнее зашунтирует катушку реле 38, пос7с чего начнет протекать ток гснераторного режима, что можно будет видеть по амперметрам 19 блока индикации 22. В случае неправильных действий обучаемоt.o при ведении поезда токи перегрузки приводного электродвигателя воздействуют на токовое реле 27, который замыкает цепь электропневматического вентиля 28, шток которого воздействует на рычаг 29, а последний на систему рессор 30, разгружая тем самым ось колесной пары 31, которая из-за уменьшения сопротивления, за счет резкого увеличения числа оборотов приводного электродвигателя 9, через редуктор 33 увеличивает видимую по скоростемеру 22 скорость, уменьшая при этом показания токов по амперметрам 19 пульта оператора 1. Одновременно на блоке индикации 2 загораются сигнальные лампочки боксования 23. При нажатии кнопки песочницы 26 блока ручного управления 3 замыкается цепь сигнальных лампочек боксования 23 и размыкается цепь электропневматического вентиля 28 олока коррекции воздействий 7, тем самым в DBb загружается ось колесной пары 31, восстанавливается сцепление колесной пары 31 с колесной парой 32, в результате чего устанавлньается равновесие и ооксование прекращается. Аналоги гно боксование можно прекра595767 10 тить постановкой рукоятки контроллера машиниста 24 на низшие позиции. Для изменения веса поезда, профиля пути и сопротивления движению при различных скоростях движения, в тренажер введен блок имитации воздействий 12, который кинематически соединен с блоком механических и звуковых воздействий 8. На тренажере возможна подготовка квалифицированных кадров для вождения поездов на том участке, где придется работать машинисту, проигрывать ситуации редких явлений, как, например, перекрытие сигнала на запрещающий, внезапное появление препятствия на пути и т. д., а также возможно использовать визуальную систему с теневым изображением плана местности. Конструкция данного тренажера проста и может быть изготовлена и использована во всех локомотивных депо, школах машинистов, техникумах, институтах Союза ССР и за рубежом. Она надежна в работе, дешева в изготовлении по сравнению с известными и для обслуживания не требует высококвалифицированных специалистов. Формула изобретения Тренажер водителя транспортного средства, содержащий пульт оператора, состоящий из блоков ручного управления и индикации, подключенных к автономному источнику питания, блок предъявления информации, соединенный с блоком сигнализации, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения эффективности учебного процесса и качества обучения, он содержит блоки коррекции воздействий, имитации воздействий, генераторов, переключения режимов работы, механических и звуковых воздействий, приводной электродвигатель, управляемый источник питания, блок сравнения, электродвигатель коррекции воздействий, источник питания коррекции воздействий, пневмоэлектрический преобразователь, управляемый генератор импульсов, причем блок коррекции воздействий связан со входами блока индикации и блока механических и звуковых воздействий и с выходами блока ручного управления и приводного электродвигателя, соединенного с выходами управляемого источника питания и источника питания коррекции воздействий и связанного с блоком 10 механических и звуковых воздействий, выходы которого связаны с блоком имитации воздействий, с пультом оператора, блоком индикации и с блоком генераторов, который подключен через блок переключения режимов работы 15 к блоку индикации и непосредственно — к блоку ручного управления, выходы которого соединены с управляемым источником питания, управляемым генератором импульсов и пневмоэлектрическпм преобразователем, под20 ключенным через управляемый генератор импульсов к электродвигателю коррекции воздействий, соединенному с блоком сравнения и с источником питания коррекции воздействий, выходы которого подключены к блоку предь 5 явления информации и к первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен с управляемым источником питания, подключенным к блоку индикации, соединенному с блоками сигнализации и генераторов, автоном30 цый источник питания подключен к блоку переключения режимов работы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 35 1. Авторское свидетельство СССР № 441584, кл. G 09В 9/00, 1974. 2. Кинотренажер для машинистов локомотивов. Ленинградский институт железнодорожного транспорта, Л., 19б9. 40 3. Тренажер YESM — 1, Бюллетень организации сотрудничества железных дорог, Варшава, 1974, № 1, с. 10. о95767, 1(—, 5!—!! 1 Редактор P. Киселева Заказ 698/1 14зд.,1!!е 297 Тираж 544 Подписное НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раугнская наб., д. 4/5 Типография, пр. Сапунова, 2 J „ (! Составитель А, Карлов Техред Л. Гладкова Корректоры: Л, Котова и T. Добровольская
