CN105139713B - 机车及轨道监控装置仿真培训系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了机车及轨道监控装置仿真培训系统，属于铁路职教培训领域。该系统由监控装置仿真模拟培训操作设备组成的培训考试模块，独立的培训题目设置模块，监控装置仿真模拟培训操作设备链接铁路前方线路实景视频播放模块、监控装置仿真模拟培训操作设备链接铁路站场3D电子沙盘同步控制模块组成。本发明解决了目前机务系统在机车监控装置仿真模拟培训方面存在的问题，机务人员通过对本系统的操作与练习，能更好的学习、熟悉与应对实际操作中的各种操作手法与突发状况。

Description

机车及轨道监控装置仿真培训系统

技术领域

本发明涉及铁路培训系统，具体为一种铁路机车及轨道监控装置仿真培训系统。

背景技术

机车(轨道车)监控装置仿真培训是机务、供电部门非常重要的一项工作，目前机车(轨道车)监控装置培训主要是通过集中学习文字材料的方式进行培训教育，由于非正常行车的情况不经常遇到，乘务员在监控装置操作的感性方面没有具体认识，并且监控装置操作方法经常由于行车规章制度的变化而变化，所以导致乘务员不熟悉所有操作。随着铁路的快速发展，为了确保行车安全，满足高效率的运输生产需要，对乘务员标准操纵监控装置水平提出更高的要求。因此，急待需要一种轨道式机车监控装置的仿真培训系统来对工作人员进行仿真培训并熟练操作，以便能让操作人员能更好的学习、熟悉与应对实际操作中的各种操作手法与突发状况。

发明内容

本发明在于提供一种具有安全规章培训、行车凭证培训、LKJ操作培训集于一体的仿真培训操作系统，以解决背景技术中所存在的缺点与不足。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

机车及轨道监控装置仿真培训系统，其由相互关联的由监控装置仿真模拟培训操作设备组成的培训考试系统、培训题目设置系统、监控装置仿真模拟培训操作设备链接铁路前方线路实景视频播放系统、监控装置仿真模拟培训操作设备链接铁路站场3D电子沙盘同步控制系统四个系统组成，各系统的技术特征如下：

一、由监控装置仿真模拟培训操作设备组成的培训考试系统：

1、培训系统具有安全规章链接行车环境场景提示功能的方法：培训考试系统具有安全规章培训、行车凭证培训、LKJ操作培训集于一体的仿真培训功能。系统根据LKJ线路数据坐标(列车运行地点)提供的具体行车环境场景，链接与其行车场景对应的安全规章选择题目、行车凭证选择题目及LKJ操作题目，把安全规章、行车凭证及LKJ操作要求对应在了实际的行车环境场景中间。监控装置的操作与行车环境场景及其安全规章(包括行车凭证选择)是一一对应关系，我们设计了行车环境场景链接其安全规章(包括行车凭证选择)，把安全规章(包括行车凭证选择)要求对应在了实际的行车环境场景中间，根据模拟真实的行车环境场景基础上，并采用纠错选择及正确回答方可进行下一步操作的方式，使培训者在培训过程中就明了题目操作的正确与否，强化培训效果，这种正确回答对应的安全规章(包括行车凭证选择)题目及同步准确操作监控装置的培训方法，使安全规章从书面的条文化教育改变到物化在实际行车场景中间进行现场教育的方法，系统自动统计操作者的操作正确与否，并且根据教员设定的正确率，系统自动提示操作者是否重新进行培训操作；

2、仿真模拟培训操作设备速度设定的设计：培训操作界面设计有列车目标速度值快速设定功能，即通过操作手柄直接设定列车目标速度，列车实际速度根据牵引计算要求逐步达到目标速度。

二、培训题目设置系统：

1、培训题目快速设置方式的设计：1)、题目设置界面上有线路信号机数据列表及监控装置运行界面。选择某一区段的某一架信号机以后，同一题目界面的监控装置运行界面同步跳转到该信号机位置，并在该信号机上面标注培训题目设置参数；2)、由于监控装置仿真模拟培训的题目设置是基于某一架信号机进行的，所以点击该信号机的二极菜单界面，可以设置基于该信号机培训题目的所有参数：包括基本参数输入的交路号及车站号、非正常行车种类、信号机灯光显示、培训区段的起点及终点、列车开始速度、培训操作总时间、行车环境场景说明和对应的安全规章题目(多选择题)设置及对应的行车凭证多选择设置、各种题目文档弹出时机的设置等等。同时具有在一个线路区段连续设置多个题目的功能，实现培训者一次上机操作就可以完成多个培训题目的训练及考试；3)、系统按照非正常模块单元设置方式，即一个非正常行车办法相关培训参数设置完毕后，保存该单元数据，可以在后续题目设置过程直接将其添加在需要设置的区段信号机处，直接完成设置；4)、在题目设置的监控操作界面可以直接运行所设置的题目，其运行界面及操作方式同仿真模拟培训操作设备操作机相同；

2、培训题目保存方式设计：采用一组培训题目与其对应的线路数据同时作为题目进行保存的方式，仿真模拟培训操作设备直接运行带有线路数据的培训题目，这样可以进行培训题目的集中管理及远程下发培训题目。

3、按照考试方式进行培训的设计：根据培训人员所担任的牵引区段，在其区段内连续设置多个或者全部的培训题目，培训人员在不知道前方题目的情况下，凭培训系统提供的行车场景提示及行车凭证提示，完成该区段所有培训题目的操作，系统给出培训考试结果并保存。

三、监控装置仿真模拟培训操作设备链接铁路前方线路实景视频播放系统：

监控装置仿真模拟培训操作设备链接铁路前方线路实景视频播放设计：将视频文件经过加载线路公里标坐标及信号机灯光颜色抠图等特殊处理后，根据监控装置仿真模拟培训操作设备提供的实时公里标数据及信号机灯光显示数据，视频播放系统自动跳变到该公里标处，并与监控装置仿真模拟培训操作设备同步播放视频，其公里标、速度、信号机灯光显示同监控装置一致；同时在视频画面叠加由监控装置仿真模拟培训操作设备提供的“行车环境要求”文字显示及图片，说明该视频场景的行车要求，更进一步还原现场场景，提高培训的仿真度。

四、监控装置仿真模拟培训操作设备链接铁路站场3D电子沙盘同步控制系统：

监控装置仿真模拟培训操作设备链接铁路站场3D电子沙盘同步控制设计：建立监控装置仿真模拟培训操作数据与3D电子沙盘中的数据进行通讯，使其3D电子沙盘中的线路信号机显示、列车位置、列车运行速度、列车运行轨迹与监控装置仿真模拟培训操作数据同步，同时监控装置操作界面也同步显示在3D电子沙盘界面，并且能够同步控制3组以上列车在电子沙盘中运行。

本发明的优点在于：我们设计的具有安全规章培训、行车凭证培训、LKJ操作培训集于一体的仿真培训操作系统，解决了目前机务系统监控装置培训方面存在的问题：1)、在模拟真实的行车环境场景基础上，链接对应的安全规章(包括行车凭证选择)题目及同步准确操作监控装置，同时系统自动统计操作者的操作正确与否，并且根据教员设定的正确率，系统自动提示操作者是否重新进行培训操作，这种设计实现了对培训者的培训成绩自动管理功能，解决了目前安全规章(包括行车凭证选择)培训条文化、监控装置培训单一化的问题，实现了安全行车各个环节在一个平台上进行综合培训的目的，同时解决了目前由管理人员督促培训者进行培训转变为系统管理自动培训者的培训结果；2)、独特的培训题目快速设置方式，一方面可以使教员直观快速的选择培训题目设置的地点，并且根据监控装置运行界面确认题目的设置要求以及时发现设置题目过程中的问题，确保题目的准确性；另一方面解决了大量的培训题目日常管理及参数修改的问题，一目了然的显示该题目的所有参数设置，同时可以方便对其参数进行修改；3)、系统按照非正常模块单元设置方式，一方面提高了题目设置效率，解决行车人员设置题目的技术问题；二是在非正常行车方法变化的情况下，只要修改非正常单元设置参数，系统自动更新有该模块的所有培训题目；4)、培训题目保存的方法，解决了仿真模拟培训操作设备的不同线路数据怎么对应服务器下发的培训题目问题；5)、按照考试方式进行培训的设计：一是能够真实反映在不同行车场景条件下，结合不同行车凭证的判断，进行监控装置操作综合的能力；二是该培训方式解决了目前培训存在的一个突出的问题：就是没有一个有效的界定评测标准，来确认整体乘务员监控装置操作的真实状况及具体到每一个乘务员操作的真实状况，通过系统的统计分析功能，能够准确分析某一个车间、车队、指导队及每一个乘务员监控装置综合操作的水平及存在的共性问题，为安全管理提供真实的信息。使管理者有的放矢的强化监控装置操作培训，按照固定周期反复的进行考试培训，可以有效的避免监控装置操作失误的问题发生；6)、为了提高培训的现场仿真度，设计了监控装置仿真模拟培训操作设备控制铁路前方线路实景视频播放系统，与监控装置仿真模拟培训操作设备同步播放视频，其公里标、速度、信号机灯光显示同监控装置一致；同时在视频画面叠加由监控装置仿真模拟培训操作设备提供的“行车环境要求”文字显示，说明该视频场景的行车要求，更进一步还原现场场景，提高培训的仿真度；7)、设计了监控装置仿真模拟培训操作数据链接3D电子沙盘数据功能，这种设计，能够结合3D电子沙盘模拟不同行车环境的特性，进行非正常行车的模拟演示及多趟列车运行相关联的行车基本知识演示。这种结合显示方式可以真实再现非正常行车的场景，起到身临其境的培训效果。

附图说明

图1为本发明之监控装置仿真模拟培训系统结构图；

图2为本发明之监控装置仿真模拟培训系统信息交互示意图；

图3为本发明之目标速度设定方法流程图；

图4为本发明之安全规章链接行车环境场景提示方法流程图；

图5为本发明之培训题目快速设置方法流程图；

图6为本发明之培训题目快速设置方法流程图；

图7为本发明之考试方式进行培训的方法流程图；

图8为本发明之链接铁路前方线路实景视频播放方法流程图；

图9为本发明之链接铁路站场3D电子沙盘同步控制方法流程图；

图10为本发明之仿真模拟培训系统操作界面；

图11为本发明之监控装置仿真模拟操作链接安全规章题目界面；

图12为本发明之LKJ操作链接凭证选择界面；

图13为本发明之培训结果界面；

图14为本发明之培训题目设置界面；

图15为本发明之培训题目参数设置界面；

图16为本发明之监控装置仿真模拟操作链接3D电子沙盘同步界面。

具体实施方式

下面结合实例对本发明做进一步的描述：

如附图1-16所示，机车及轨道监控装置仿真培训系统，其由相互关联的由监控装置仿真模拟培训操作设备组成的培训考试系统、培训题目设置系统、监控装置仿真模拟培训操作设备链接铁路前方线路实景视频播放系统、监控装置仿真模拟培训操作设备链接铁路站场3D电子沙盘同步控制系统四个系统组成，各系统的技术特征如下：

一、由监控装置仿真模拟培训操作设备组成的培训考试系统：

1、培训系统具有安全规章链接行车环境场景提示功能的方法：培训考试系统具有安全规章培训、行车凭证培训、LKJ操作培训集于一体的仿真培训功能。系统根据LKJ线路数据坐标(列车运行地点)提供的具体行车环境场景，链接与其行车场景对应的安全规章选择题目、行车凭证选择题目及LKJ操作题目，把安全规章、行车凭证及LKJ操作要求对应在了实际的行车环境场景中间。监控装置的操作与行车环境场景及其安全规章(包括行车凭证选择)是一一对应关系，我们设计了行车环境场景链接其安全规章(包括行车凭证选择)，把安全规章(包括行车凭证选择)要求对应在了实际的行车环境场景中间，根据模拟真实的行车环境场景基础上，并采用纠错选择及正确回答方可进行下一步操作的方式，使培训者在培训过程中就明了题目操作的正确与否，强化培训效果，这种正确回答对应的安全规章(包括行车凭证选择)题目及同步准确操作监控装置的培训方法，使安全规章从书面的条文化教育改变到物化在实际行车场景中间进行现场教育的方法，系统自动统计操作者的操作正确与否，并且根据教员设定的正确率，系统自动提示操作者是否重新进行培训操作，使培训操作结果管理人性化。

2、仿真模拟培训操作设备速度设定的设计：培训操作界面设计有列车目标速度值快速设定功能，即通过操作手柄直接设定列车目标速度，列车实际速度根据牵引计算要求逐步达到目标速度。这种速度快速设定功能极大方便了培训操作过程的准确性及快捷性，极大提高了培训操作的效率。

仿真模拟培训设备(培训操作机)的操作：

1、监控装置仿真模拟培训系统的结构流程，如图1；

2、打开仿真模拟培训操作机，由教员机分配培训题目，操作者按照行车场景提供的说明，确认行车凭证，开始操作仿真监控模拟机；仿真模拟培训操作机流程如图2、操作界面如图10(图10中红色标示1--培训者姓名；2--培训操作时间；3--培训结果显示；4--行车场景说明；5--行车凭证显示；6--设置列车速度显示；7--监控功能键)；

3、仿真模拟培训操作机的速度设置方便培训者的快速操作，流程如图3；

4、根据行车场景说明，链接与之对应的安全规章选择题目，操作者选择正确的答案后，方可继续操作下一步；安全规章链接行车环境场景提示方法流程如图4、操作界面如图11；

5、根据行车场景说明，链接与之对应的行车凭证选择题目，操作者选择正确的答案后，方可继续操作下一步，如图12；

6、操作者在规定的时间内，操作过程中每一步骤的正确与否，系统都有记录，并且按照教员设定的操作正确率，自动给出是否重新操作的提示，如图13(图13中红色标示1--操作结果统计；2--操作时间)。

二、培训题目设置系统：

1、培训题目快速设置方式的设计：

1)、题目设置界面上有线路信号机数据列表及监控装置运行界面。选择某一区段的某一架信号机以后，同一题目界面的监控装置运行界面同步跳转到该信号机位置，并在该信号机上面标注培训题目设置参数，可以使教员直观快速的选择培训题目设置的地点，并且根据监控装置运行界面确认题目的设置要求，解决了大量的培训题目日常管理的问题，同时解决了参数修改问题，只要把已保存的题目放入该软件中，即在监控装置运行界面里，一目了然的显示该题目的所有参数设置，方便对其参数进行修改；

2)、由于监控装置仿真模拟培训的题目设置是基于某一架信号机进行的，所以点击该信号机的二极菜单界面，可以设置基于该信号机培训题目的所有参数；包括基本参数输入的交路号及车站号、非正常行车种类、信号机灯光显示、培训区段的起点及终点、列车开始速度、培训操作总时间、行车环境场景说明和对应的安全规章题目(多选择题)设置及对应的行车凭证多选择设置、各种题目文档弹出时机的设置等等。同时具有在一个线路区段连续设置多个题目的功能，实现培训者一次上机操作就可以完成多个培训题目的训练及考试；并且上述功能是全部开放给用户。

3)、系统按照非正常模块单元设置方式，即一个非正常行车办法相关培训参数设置完毕后，保存该单元数据，可以在后续题目设置过程直接将其添加在需要设置的区段信号机处，直接完成设置；

4)、在题目设置的监控操作界面可以直接运行所设置的题目，其运行界面及操作方式同仿真模拟培训操作设备操作机相同；这种设计教员可以及时发现设置题目过程中的问题，确保题目的准确性。

2、培训题目保存方式设计：采用一组培训题目与其对应的线路数据同时作为题目进行保存的方式，仿真模拟培训操作设备直接运行带有线路数据的培训题目，这样可以进行培训题目的集中管理及远程下发培训题目。这种设计有效解决了独特的监控装置仿真模拟培训题目管理的问题；这样可以进行培训题目的集中管理及远程下发培训题目。

3、按照考试方式进行培训的设计：根据培训人员所担任的牵引区段，在其区段内连续设置多个或者全部的培训题目，培训人员在不知道前方题目的情况下，凭培训系统提供的行车场景提示及行车凭证提示，完成该区段所有培训题目的操作，系统给出培训考试结果并保存。可以有效形成对每一个培训人员及培训群体的界定测评标准，来确认整体监控装置操作的真实状况及具体到每一个人操作的真实状况，

4、题目设置操作：

1)、打开题目设置界面，导入需要设置题目的区段线路数据，界面有线路信号机及车站坐标数据提供教员选择，同界面有LKJ基础界面；教员选择点击信号机列表中的某一架信号机后，LKJ基础界面同步跳变到该信号机位置，同时在LKJ信号机上显示题目设置内容，方便教员直观判断所选择的信号机数据的准确性及对以前设置题目内容进行修改；题目设置流程如图5、操作界面如图14(图14中红色标示1--信号机列表标注的题目内容；2--LKJ界面标注的题目内容)。

2)、点击该信号机进入题目参数设置界面，可以进行信号机灯光颜色的选择、该信号机非正常行车方式的选择、行车场景说明的输入、链接该行车场景的安全规章题目的选择及多行车凭证判断内容的选择、上述显示要素在操作过程弹出时机的选择等；设置完毕一架信号机以后，点击确认，可以继续在信号机列表中间选择需要设置培训题目的信号机，按照设置要求设置参数，系统提供在一个区段连续设置多个题目的功能，已实现区段多题目考试方式的培训目的；题目参数设置如图6、区段多题目考试方式流程如图7、操作界面如图15(图15中红色标示参数设置说明：1--选择信号机显示状态；2--选择该信号机非正常行车状态；3--选择的信号机坐标数据；4--行车场景说明，人工输入说明文字；5--选择行车凭证，在凭证库中选择；6--行车场景说明和行车凭证在LKJ仿真操作过程弹出时机设置；7--凭证选择方式说明；8--凭证样本，在凭证数据库中选择，第一个选择框是正确的凭证，其它框是错误凭证，弹出显示的时候，4个样本排列是随机的；9--凭证选择弹出时机设置；10--安全规章题目内容；11--正确答案显示；12--安全规章选择题库中，该题目的编号，在安全规章题库中选择；13--安全规章题目弹出时机设置；14--确认上述设置正确，点击确认保存题目)。

3)、在一个区段设置多培训题目完毕后，点击另存，教员根据区段及内容对题目进行命名，将该题目保存在服务器中。

三、监控装置仿真模拟培训操作设备链接铁路前方线路实景视频播放系统：

1、监控装置仿真模拟培训操作设备链接铁路前方线路实景视频播放设计：将视频文件经过加载线路公里标坐标及信号机灯光颜色抠图等特殊处理后，根据监控装置仿真模拟培训操作设备提供的实时公里标数据及信号机灯光显示数据，视频播放系统自动跳变到该公里标处，并与监控装置仿真模拟培训操作设备同步播放视频，其公里标、速度、信号机灯光显示同监控装置一致；同时在视频画面叠加由监控装置仿真模拟培训操作设备提供的“行车环境要求”文字显示及图片，说明该视频场景的行车要求，更进一步还原现场场景，提高培训的仿真度。

2、操作过程：视频播放系统根据题目设置的列车位置，自动跳变到该列车位置的实景视频处，视频画面静止，培训者操作LKJ界面的列车速度，视频播放系统根据监控装置仿真模拟培训操作设备提供的列车运行坐标变化数据，同步播放视频画面；同时视频播放系统根据监控装置仿真模拟培训操作设备提供的线路信号机坐标灯光颜色，自动处理视频画面中的该信号机显示颜色与其同步显示颜色，真实再现了仿真的行车环境场景，链接铁路前方线路实景视频播放流程如图8。

四、监控装置仿真模拟培训操作设备链接铁路站场3D电子沙盘同步控制系统：

1、监控装置仿真模拟培训操作设备链接铁路站场3D电子沙盘同步控制设计：建立监控装置仿真模拟培训操作数据与3D电子沙盘中的数据进行通讯，使其3D电子沙盘中的线路信号机显示、列车位置、列车运行速度、列车运行轨迹与监控装置仿真模拟培训操作数据同步，同时监控装置操作界面也同步显示在3D电子沙盘界面，并且能够同步控制3组以上列车在电子沙盘中运行。

2、操作过程：在系统参数配置终端上设置教学培训区段及培训题目，3台监控装置仿真模拟培训机分别自动导入培训题目，并将该组题目的线路数据及信号机显示数据发给3D电子沙盘同步控制系统，同步控制系统根据线路数据形成预先配置好的3D场景，同时建立与3台操作设备的数据通讯；3名培训者操作监控装置仿真模拟培训设备，通过数据通讯在电子沙盘上显示3组列车的运行状态，其运行坐标数据及信号机显示灯光与监控仿真操作机同步，教员根据列车在3D场景中运行状态及信号机显示的关联关系，进行仿真的铁路行车组织方式的培训教育，实现了三维模拟教学培训的目的，链接铁路站场3D电子沙盘同步控制方法流程如图9、同步显示界面如图16(图16中红色标注1--信号机的坐标及灯光显示与仿真模拟操作机同步；2--列车位置坐标及运行速度与仿真模拟操作机同步；3--仿真模拟操作机同步数据)。

Claims (1)

1.机车及轨道监控装置仿真培训系统，其由相互关联的由监控装置仿真模拟培训操作设备组成的培训考试系统、培训题目设置系统、监控装置仿真模拟培训操作设备链接铁路前方线路实景视频播放系统、监控装置仿真模拟培训操作设备链接铁路站场3D电子沙盘同步控制系统四个系统组成，各系统的技术特征如下：

一、由监控装置仿真模拟培训操作设备组成的培训考试系统，所述培训考试系统用于安全规章链接行车环境场景提示以及仿真模拟培训操作设备速度设定：

1)、安全规章链接行车环境场景提示：系统根据LKJ线路数据坐标提供的具体行车环境场景，链接与其行车场景对应的安全规章选择题目、行车凭证选择题目及LKJ操作题目，并采用纠错选择及正确回答方可进行下一步操作的方式，把安全规章、行车凭证及LKJ操作要求对应在了实际的行车环境场景中间；

2)、仿真模拟培训操作设备速度设定：培训操作界面设计有列车目标速度值快速设定功能，即通过操作手柄直接设定列车目标速度，列车实际速度根据牵引计算要求逐步达到目标速度；

二、培训题目设置系统，所述培训题目设置系统用于培训题目快速设置、培训题目保存以及按照考试方式进行培训：

1)、培训题目快速设置：A、题目设置界面上有线路信号机数据列表及监控装置运行界面，选择某一区段的某一架信号机以后，同一题目界面的监控装置运行界面同步跳转到该信号机位置，并在该信号机上面标注培训题目设置参数；B、由于监控装置仿真模拟培训的题目设置是基于某一架信号机进行的，所以点击该信号机的二极菜单界面，可以设置基于该信号机培训题目的所有参数包括基本参数输入的交路号及车站号、非正常行车种类、信号机灯光显示、培训区段的起点及终点、列车开始速度、培训操作总时间、行车环境场景说明和对应的安全规章题目设置及对应的行车凭证多选择设置、各种题目文档弹出时机的设置，同时具有在一个线路区段连续设置多个题目的功能；C、系统按照非正常模块单元设置方式，即一个非正常行车办法相关培训参数设置完毕后，保存该单元数据，可以在后续题目设置过程直接将其添加在需要设置的区段信号机处，直接完成设置；D、在题目设置的监控操作界面可以直接运行所设置的题目；

2)、培训题目保存：采用一组培训题目与其对应的线路数据同时作为题目进行保存的方式，仿真模拟培训操作设备直接运行带有线路数据的培训题目；

3)、按照考试方式进行培训：根据培训人员所担任的牵引区段，在其区段内连续设置多个或者全部的培训题目，培训人员在不知道前方题目的情况下，凭培训系统提供的行车场景提示及行车凭证提示，完成该区段所有培训题目的操作，系统给出培训考试结果并保存；

三、监控装置仿真模拟培训操作设备链接铁路前方线路实景视频播放系统：其将视频文件经过加载线路公里标坐标及信号机灯光颜色抠图特殊处理后，根据监控装置仿真模拟培训操作设备提供的实时公里标数据及信号机灯光显示数据，视频播放系统自动跳变到该公里标处，并与监控装置仿真模拟培训操作设备同步播放视频，其公里标、速度、信号机灯光显示同监控装置一致；

四、监控装置仿真模拟培训操作设备链接铁路站场3D电子沙盘同步控制系统：建立监控装置仿真模拟培训操作数据与3D电子沙盘中的数据进行通讯，使其3D电子沙盘中的线路信号机显示、列车位置、列车运行速度、列车运行轨迹与监控装置仿真模拟培训操作数据同步，同时监控装置操作界面也同步显示在3D电子沙盘界面，并且能够同步控制3组以上列车在电子沙盘中运行。