CN101201983A - 列车模拟驾驶系统 - Google Patents
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Abstract
一种列车模拟驾驶系统，包括主控装置、数据采集输出装置和视景仿真装置，所述数据采集输出装置接收模拟驾驶输入数据，并将所述驾驶输入数据发送到所述主控装置；所述主控装置根据模拟驾驶输入数据生成仿真数据，并将该仿真数据发送到视景仿真装置以建立列车运行模拟场景。该列车模拟驾驶系统可以用于培训列车驾驶员以及城市轻轨或地铁驾驶员在运输作业过程中的主要作业技能，从而确保所述工作人员具有较高的业务水平以及较高的处理突发事件的能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种驾驶培训系统，尤其涉及一种列车模拟驾驶系统。
背景技术
铁路运输是目前仅次于海运的一种主要运输方式。运量较大，运输速度较快，运输风险较小，能常年保持运营。尤其是随着集装箱运输和国际多式联运的发展使得铁路运输对物流运输业、甚至对一国的国民经济的发展都有着愈发重大的意义。
由于铁路运输与其他运输方式相比对整体效率以及运行安全性的要求更高，而铁路运输又要面对诸多自身独有的困难，比如，部分区间高坡区段多、桥隧多、曲线路线多，部分机车载重量大、挂接车厢长等等。所以在铁路运输中对安全运营历来十分重视。
在铁路运输的过程中，列车操纵作业、车站作业和行车调度作业是铁路运输作业中不可缺少的三个环节，是铁路运输生产任务能否安全顺利完成的重要保证。因此，如何有效对上述三个环节中的工作人员进行培训是一项重要的工作。
进入20世纪90年代以来，尤其是随着城市轨道交通的迅速发展，迫切需要对驾驶人员、进行业务技能考核，对已上岗人员也需要每年定期进行技能巩固培训。传统的培训方式是对驾驶人员进行实地培训，这种培训方式成本高、周期长，已经不能适应现代社会的需求。因此，根据铁路运输及城市轨道交通的发展情况以及对相关工作人员要求的不断提高，实有必要研发一种列车模拟驾驶系统，用于培训列车驾驶员以及城市轻轨或地铁驾驶员在运输作业过程中的主要作业技能。
发明内容
本发明的主要目的，是在于提供一种列车模拟驾驶系统以便于培训从事列车或城市轨道交通的驾驶人员。
为了实现上述目的，本发明的列车模拟驾驶系统是这样设计的：
一种列车模拟驾驶系统，包括主控装置、数据采集输出装置和视景仿真装置，所述数据采集输出装置接收模拟驾驶输入数据，并将所述驾驶输入数据发送到所述主控装置；所述主控装置根据模拟驾驶输入数据生成仿真数据，并将该仿真数据发送到视景仿真装置以建立列车运行模拟场景。
作为优选实施例，所述视景仿真装置包括用于播放预先存储列车运行视频图像的视频播放单元。
作为优选实施例，所述视景仿真装置包括用于实时生成列车运行模拟场景的场景生成单元，该场景生成单元将其产生的模拟场景数据发送到所述视景仿真装置的视频播放单元。
作为优选实施例，包括与所述主控装置连接的车载计算机仿真装置，该车载计算机仿真装置从所述主控装置接收数据并发送至所述视景仿真装置。
作为优选实施例，所述系统还包括声音仿真装置，所述声音仿真装置从所述主控装置接收指令并把声音信号发送到扬声器。
作为优选实施例，所述系统还包括运动仿真装置，所述运动仿真装置从所述主控装置接收运动指令并向液压传动机构发送运动指令。
作为优选实施例，所述系统还包括故障处理装置，该故障处理装置向所述主控装置发送预先设置的错误指令，所述主控装置向相应指示面板发送警报信号。
作为优选实施例，所述系统还包括教员监控装置，该教员监控装置与所述主控装置交换数据。
作为优选实施例，所述系统还包括学员观摩装置，该学员观摩装置从所述主控装置和所述数据采集输出装置接收数据。
作为优选实施例，所述列车模拟驾驶系统安装在驾驶舱中。
本发明的功效在于，该列车模拟驾驶系统可以用于培训列车驾驶员以及城市轨道交通的驾驶人员在运输作业过程中的主要作业技能，从而确保所述驾驶人员具有较高的业务水平以及较高的处理突发事件的能力。
附图说明
下面结合附图以及具体实施方式对本发明的列车模拟驾驶系统进行详细说明：
图1是本发明的列车模拟驾驶系统的方框图。
具体实施方式
如图1所示，列车模拟驾驶子系统由一个中央控制装置即主控装置10和其他8个不同功能的装置组成。
列车模拟驾驶子系统1作为电力机车驾驶技能的培训工具，具有视景、声音与动感仿真功能，培训环境和内容与实际工作应该做到尽可能的一致，因此它包括：主控装置10、负责数据输入、输出的数据采集输出装置102、车载计算机仿真装置103、视景仿真装置104、音频播放装置105、运动仿真装置106、故障处理装置107、教员监控装置108、学员观摩装置109以及其他必要的辅助设备、电源设备等。
主控装置10：它是列车模拟驾驶子系统的核心，承担着列车模拟驾驶子系统中列车仿真实时计算、视景、声音、运动系统控制参数的实时计算与网络通讯控制等繁重的任务，它与其他装置的控制计算机保持最为频繁的信息交换，是系统性能得以保证的根本所在。所述主控系统10不但是列车模拟驾驶子系统的中枢而且同时用于处理车站作业仿真子系统2、列车调度指挥仿真培训子系统3的部分数据，以协调上述3个子系统协同工作，共同模拟铁路运行的完整系统。
数据采集输出装置102：该装置选用PC工控机，实现对驾驶员操纵台输入的数据采集，并且管理仪表、指示灯、显示设备的驱动控制，同时兼顾计算机显示界面仿真和列车控制逻辑运算。
所述数据采集输出装置102与所述主控装置10通过网络相互连接，使得所述主控装置10可以实时监控驾驶员通过操纵台输入的数据，并且根据其输入反馈回信息到操作台的相应的指示灯、仪表盘上或是为其他的驱动设备提供指令。
车载计算机仿真装置103：使用软件方式仿真车载计算机显示系统，可以通过不断的从所述主控装置10接受数据并发送至显示装置以便实时显示最新的模拟路况信息，比如前方区间是否已经被闭塞等。通过此类信息提示驾驶员接下来应该选择进行何种操作。显示屏幕可以选用与原车显示屏设备类似的代用品。
视景仿真装置104：由视景生成与控制设备和视景显示设备共同组成。其中，视景生成与控制设备包括视频播放单元与场景生成单元。所述视频播放单元采用直接放像技术，将线路实景事先录制在录像带、激光视盘等物理介质上，再利用相应的放像设备重放出来；所述场景生成单元采用计算机图像生成技术，通过计算机软件及相应的硬件显示设备，建立列车运行线路的三维场景模型，由计算机实时计算生成虚拟线路视景实现列车运行时的场景模拟，该场景生成单元将其产生的模拟场景数据发送到所述视景仿真装置的视频播放单元以便显示图象。而视景显示设备则采用三通道板块式视景显示系统，视景系统全部位于运动平台上，其中DLP投影设备、正投系统以及全封闭的前向投影室有较宽的视景并给人较强的沉浸感。所述视景显示设备用于接受并显示所述视景生成与控制设备传送的图像信息。
该视景仿真装置104通过接收所述主控装置10的指令来确定正在模拟的列车速度等信息，从而控制视频文件的播放速度，以达到所述视景仿真装置104能够真实再现列车环境的目的。所述数据采集输出装置102接收模拟驾驶输入数据，并将所述驾驶输入数据发送到所述主控装置；所述主控装置根据模拟驾驶输入数据生成仿真数据，并将该仿真数据发送到视景仿真装置以建立列车运行模拟场景。
音频播放装置105：采用数字式音响发生器，模拟方式有线传输、数字方式记录与回放的声音模拟系统。所述音频播放装置105配备支持5.1声道输出的高档音频处理卡，功放采用独立5.1声道的环绕立体声功放，扬声器采用六支高保真的同轴共面扬声器，确保声音信号的高质量还原。
该音频播放装置105的工作方式与上述视景仿真装置104类似，通过接收所述主控装置10的指令来确定正在模拟的列车速度等信息，从而控制音频文件的播放频率、音效等，以达到所述视景仿真装置104能够尽量真实再现列车驾驶室内音效环境的目的。
运动仿真装置106：运动仿真装置106从所述主控装置10接受运动指令并向液压传动机构发送运动指令。主控装置10指示所述运动仿真装置106带动模拟驾驶室产生相应的俯仰、横滚、摇摆、升降、纵向平移和侧向平移的运动。该运动仿真装置106具有优越的运动仿真性能、高可靠性和易维护性。
所述模拟驾驶室内部的结构、尺寸、操纵台设备及其布置、室内装饰灯与原车基本一致，给操纵者强烈的身临其境的感觉，以便本发明能够达到最佳的模拟效果。
故障处理装置107：故障设置与处理功能正是列车模拟驾驶子系统1的优势所在，它能够培训驾驶人员对故障分析、判断及实时查找和排除的能力。
列车模拟驾驶子系统1采用配置实物与软件模拟相结合的方式满足培训的需要。利用计算机多媒体技术，能够将实物电器柜以二维或者三维模型形式展示给受训驾驶员，并配置实物电控制动管路屏柜，将列车逻辑控制与实物模型相结合，允许司机在电器柜模型中通过交互方式查找、判断和排除故障。故障设制的方式采用即时产生式和故障预设式相结合的方法，故障设制的工作量小，教员还可以根据实时状况随意设置、撤销或者恢复故障状态，具有很强的灵活性。
所述故障处理装置107可以预设或随机产生若干故障，从而向所述主控装置10发出相应的故障信号，该主控装置10又把故障反应在指示面板、仪表之上，当在操作人员查找到并排除了预设的故障后指示面板恢复正常。
教员监控装置108：该教员监控装置108承担着列车模拟驾驶子系统1的全方位监管、控制和系统维护的任务。监控数据包括所述数据采集输出装置102的输入数据、车载计算机仿真装置103的输入数据、故障处理装置107的输入数据等。该教员监控装置108能够最大量的提供整个系统的各种信息，以便教员高效无误的工作。
学员观摩装置109：该学员观摩装置109可以从所述主控装置和所述数据采集输出装置接收数据。该学员观摩装置109采用主动式观摩系统，利用显示设备、耳机桌椅等用以接收来自除所述教员监控装置108以外各装置的输入及输出信息，并配备多媒体教室利用网络终端拓展教学的内容，使众多学员能够了解模拟操纵的驾驶员的驾驶过程并进行评价，极大的提高学员学习的兴趣。
该列车模拟驾驶子系统1的各装置均与所述主控装置10连接。这种分布式的星状网络体系结构具有可靠性、易用性高、维护方便和便于拓展等优点，其中任意一个装置出现故障后不影响其他装置的正常功能。它能够较为真实地从视觉、听觉、操纵真实感等方面模拟列车在各种环境与工况下的运行状况、操纵特性、牵引/制动特性、控制逻辑特性；既可模拟单机运行，又可模拟列车运行。
Claims (10)
1.一种列车模拟驾驶系统，其特征在于：所述列车模拟驾驶系统包括：主控装置、数据采集输出装置和视景仿真装置，所述数据采集输出装置接收模拟驾驶输入数据，并将所述驾驶输入数据发送到所述主控装置；所述主控装置根据模拟驾驶输入数据生成仿真数据，并将该仿真数据发送到视景仿真装置以建立列车运行模拟场景。
2.根据权利要求1所述的列车模拟驾驶系统，其特征在于：所述视景仿真装置包括用于播放预先存储列车运行视频图像的视频播放单元。
3.根据权利要求1所述的列车模拟驾驶系统，其特征在于：所述视景仿真装置包括用于实时生成列车运行模拟场景的场景生成单元，该场景生成单元将其产生的模拟场景数据发送到所述视景仿真装置的视频播放单元。
4.根据权利要求1-3中任何一项所述的列车模拟驾驶系统，其特征在于：包括与所述主控装置连接的车载计算机仿真装置，该车载计算机仿真装置从所述主控装置接收数据并发送至所述视景仿真装置。
5.根据权利要求1-3中任何一项所述的列车模拟驾驶系统，其特征在于：所述系统还包括声音仿真装置，所述声音仿真装置从所述主控装置接收指令并把声音信号发送到扬声器。
6.根据权利要求1-3中任何一项所述的列车模拟驾驶系统，其特征在于：所述系统还包括运动仿真装置，所述运动仿真装置从所述主控装置接收运动指令并向液压传动机构发送运动指令。
7.根据权利要求1-3中任何一项所述的列车模拟驾驶系统，其特征在于：所述系统还包括故障处理装置，该故障处理装置向所述主控装置发送预先设置的错误指令，所述主控装置向相应指示面板发送警报信号。
8.根据权利要求1-3中任何一项所述的列车模拟驾驶系统，其特征在于：所述系统还包括教员监控装置，该教员监控装置与所述主控装置交换数据。
9.根据权利要求1-3中任何一项所述的列车模拟驾驶系统，其特征在于：所述系统还包括学员观摩装置，该学员观摩装置从所述主控装置和所述数据采集输出装置接收数据。
10.根据上述权利要求1中任何一项所述的列车模拟驾驶系统，其特征在于：所述列车模拟驾驶系统安装在驾驶舱中。
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