CN105280047A - 对轨道交通列车驾驶人员驾驶适应性培训的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种对轨道交通列车驾驶人员驾驶适应性培训的装置及方法，所述装置包括：显示构件，所述显示构件用于显示预定信号；操作构件，所述操作构件响应所述驾驶人员的操作而产生输入信号I_x，其中x＝1，2，…n；处理构件，所述处理构件判断所述输入信号I_x与所述预定信号是否一致；以及计时构件，所述计时构件在所述输入信号I_x与所述预定信号一致时记录产生所述输入信号的时间t_x。

Description

对轨道交通列车驾驶人员驾驶适应性培训的装置及方法

技术领域

本发明涉及轨道交通车辆领域。更具体地，本发明涉及一种用于对轨道交通列车的驾驶人员进行相应驾驶适应性培训的装置及的方法。

背景技术

随着我国轨道交通行业的发展，对轨道交通列车的需求日益增长，对轨道交通列车的驾驶人员的需求也相应地越来越大。通常，轨道交通列车包括铁路机车、动车组、大型养路机械、轨道车、接触网作业车、地铁、轻轨、市郊铁路、有轨电车、磁悬浮列车等。但是，与对普通机动车辆的驾驶学员进行考驾照前、上岗前或上路前培训不同的是，出于场地、设备、时间、安全性及成本、费用等方面的考虑，不可能让轨道交通列车的驾驶人员直接驾驶真正的轨道交通列车进行实地练习或学习。因此，设计专门针对轨道交通列车的驾驶人员的培训装置和方法或仿真培训装置以供其对驾驶适应性的相关能力进行训练尤为重要。

实践表明，轨道交通列车的驾驶人员应具有的一项基本能力是正确识别调度台发布的信号灯指示等调度命令并据此做出正确反应和在驾驶过程中面对前方出现的情况能够迅速的作出判断反应并进行鸣笛、闪烁灯、减速、制动等及时合理的处置。对于轨道交通列车的驾驶人员而言，驾驶列车这种比汽车等普通机动车体量大很多的交通工具，而能正确识别信号灯并在发现不同信号灯时作出相应反应，且在驾驶过程中面对前方出现的情况特别是突发的情况或复杂的问题能够及时的、合理的应变能力是一项十分重要的基本能力。即轨道交通列车的驾驶人员需要具有很高的复杂反应辨识、复杂应变能力或复杂反应能力。进一步地，轨道交通列车的驾驶人员还应当对信号灯出现的同时出现其他干扰信号时的情况做出正确反应。

而现有技术中需要但目前还没有能够为驾驶人员或学员提供对其所需的上述能力进行训练或培训的装置和方法，即对驾驶适应性所需要的一系列能力和素质中的复杂反应度进行训练或培训的装置。而且该装置及方法还应当操作简便又能逼真、客观有效地训练轨道交通列车的驾驶人员的实际能力。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种用于对轨道交通列车的驾驶人员进行驾驶适应性培训的装置，其特征在于，包括显示构件，所述显示构件用于显示预定信号；操作构件，所述操作构件响应所述驾驶人员的操作而产生输入信号I_x，其中x＝1，2，…n；处理构件，所述处理构件判断所述输入信号I_x与所述预定信号是否一致；以及计时构件，所述计时构件在所述输入信号I_x与所述预定信号一致时记录产生所述输入信号的时间t_x。

本发明进一步提供一种用于对轨道交通列车的驾驶人员进行驾驶适应性培训的方法，其特征在于，包括：显示构件显示预定信号；操作构件响应所述驾驶人员的操作而产生输入信号I_x，其中x＝1，2，…n；处理构件判断所述输入信号与所述预定信号是否一致；以及计时构件在所述输入信号与所述预定信号一致时记录产生所述输入信号的时间t_x。

本发明的培训装置和方法能够有效地培训出轨道交通列车的驾驶人员或学员进行上岗前的学习或上岗后的日常练习，以使其可训练提高在发现不同信号时做出正确反应以及反应的敏捷度，即在驾驶过程中面对前方出现的情况特别是突发的、复杂的问题或情况时能够作出及时或瞬时的反应能力。另外，本新型的培训装置操作简便、成本低廉且不需占用大量空间，能够实现一次同时对多名驾驶人员的培训。

附图说明

附图1示出了本发明的用于对轨道交通列车的驾驶人员进行驾驶适应性培训的装置的示意图。

附图2示出了本发明的用于对轨道交通列车的驾驶人员进行驾驶适应性培训的方法的示意流程图。

具体实施方式

如下，参考附图1示出了本发明的对轨道交通列车的驾驶人员进行驾驶适应性培训的装置的示意图。该装置主要包括：显示构件101、操作构件102、处理构件103和计时构件104。

显示构件101用于显示预定信号。显示构件101可以为任何具有显示功能的器件，可以是类似于列车驾驶室的能透视以看外部的专用屏幕或透明窗，或调度室用的显示屏；也可以是通用的显示屏或投影幕。在优选实施例中，显示构件101为电脑的显示屏。具体地，预定信号可包括轨道交通列车在行驶过程中和进出站期间可能遇到的任何信号。在一个特定实施例中，预定信号包括红灯信号、黄灯信号和蓝灯信号。本领域技术人员可以理解，预定信号还可以包括其他信号。预定信号可以以各种方式呈现，例如持续点亮或闪烁，本领域技术人员可以理解这不应视为对本发明的限制。

操作构件102响应驾驶人员的操作而产生相应的输入信号I_x，其中x＝1，2，…n。其中，n代表驾驶人员进行驾驶适应性练习的总次数。驾驶人员每操作以产生一次输入信号，即表明其进行了一次练习。优选地，n为0至24之间的任一整数。具体地，操作构件102可以为任何可用于实现输入功能的器件，也可为专门的输入器件或外接设备。例如，可以是专门的或类似于列车上实际驾驶实际操纵所用的操纵杆或按钮，也可以是专门的或类似电脑所用外接键盘或鼠标。因是培训装置，其必然在实践中被经常甚至长时间使用，因此为了提高其使用寿命，在优选的实施例中，所述操作构件为耐磨耐腐蚀耐老化的金属、橡胶、塑料或树脂等材料制成，即操纵杆、按钮、键盘或鼠标采用耐磨损不易老化的不锈钢、铝合金等金属材料或不易被磨损防腐蚀抗老化的高品质的橡胶、塑料或树脂等非金属材料制成。在优选实施例中，还可以是前述金属材料和非金属材料的组合制成，例如，操纵杆可由不锈钢杆体和塑料杆头套组成。在优选实施例中，操作构件102为电脑的键盘或鼠标。在一个具体实施例中，当操作者按下键盘上的“←”键时，操作构件102产生“红灯信号”作为输入信号；当操作者按下键盘上的“→”键时，操作构件102产生“黄灯信号”作为输入信号；当操作者按下键盘上的“Z”键时，操作构件102产生“蓝灯信号”作为输入信号。本发明并不仅限于此，本领域技术人员还可以设计键盘按键或鼠标按键与输入信号之间不同的对应关系，以最佳地模拟实际驾驶体验。

其中，处理构件103判断所述输入信号I_x与所述预定信号是否一致。处理构件103可以为任何可用于实现计算或处理功能的器件。在优选实施例中，处理构件103为电脑的处理器。

其中，当所述输入信号I_x与所述预定信号一致时，计时构件104记录产生所述输入信号的时间t_x，其中x＝1，2，…n。本领域技术人员可以理解，时间t_x反应了驾驶人员对预定信号的敏感度及操作正确度。时间t_x越小，说明驾驶人员对预定信号越敏感、反应正确度高。

本发明的对轨道交通列车的驾驶人员进行驾驶适应性培训的装置进一步包括计次构件105，用于记录错误次数N和第二次数V。所述错误次数N是指所述输入信号I_x与所述预定信号不一致的次数。通常地，错误次数N的初始值设置为零。每当输入信号I_x与预定信号不一致时，所述计次构件105就将错误次数N加1。本领域技术人员可以理解，错误次数N也能够反应驾驶人员对预定信号的敏感度及操作正确度。错误次数N越小，说明驾驶人员对预定信号的反应正确度越高。

在一个具体实施例中，在培训或学习中，第一次时，显示构件101随机显示的是黄灯信号。操作者在时间t₁按下键盘上的“→”键时，则操作构件102产生“黄灯信号”作为输入信号。此时，处理构件103判断出所述输入信号与所述预定信号是一致的。在这种情况下，计时构件104记录下时间t₁而计次构件105不作动，即此时错误次数仍为零。第二次时，显示构件101随机显示的仍是黄灯信号。操作者在时间t₂按下键盘上的“Z”键时，则操作构件102产生“蓝灯信号”作为输入信号。此时，处理构件103判断出所述输入信号与所述预定信号是不一致的。在这种情况下，计次构件105作动从而使错误次数N由初始值0变为1而计时构件104不作动，即计时构件104不记录时间t₂。第三次时，显示构件101随机显示的是红灯信号。操作者在时间t₃按下键盘上的“←”键时，则操作构件102产生“红灯信号”作为输入信号。此时，处理构件103判断出所述输入信号与所述预定信号是一致的。在这种情况下，计时构件104记录下时间t₃而计次构件105不作动，即此时错误次数仍为1。上述过程可以持续n次。本领域技术人员可以理解，各个预定信号显示的次数最佳地应大致相等。例如，在一个实施例中，共有红灯信号、黄灯信号和蓝灯信号三种预定信号，设定n＝30。那么红灯信号、黄灯信号和蓝灯信号各随机显示10次。

在进一步实施例中，对轨道交通列车的驾驶人员进行驾驶适应性培训的装置还进一步包括用于产生声音信号的声音构件106。具体地，声音构件106可以为任何具有发声功能的器件。在优选实施例中，声音构件106为集成在电脑中的扬声器。在训练过程中，可以伴随预定信号的产生而产生或不产生声音信号。在一个具体实施例中，在第n次练习时，当所述声音构件106产生声音信号时且当操作构件103在时间t_n产生了输入信号时，所述计时构件104不作动但计次构件105所记录的错误次数N加1；或者，当所述声音构件106产生所述声音信号时而所述操作构件103没有产生所述输入信号时，所述计次构件记录的第二次数V加1。在优选实施例中，当产生声音信号时，操作构件不产生任何输入信号(即操作者不做出任何反应)时，认为其判断是正确的，此时第二次数(即，正确次数)V加1。

在一个具体实施例中，在第n次时，显示构件101随机显示的是蓝灯信号且声音构件发出声音信号。操作者在时间t_n时按下键盘上的“Z”键，则操作构件102产生“蓝灯信号”作为输入信号。此时，处理构件103判断出所述输入信号与所述预定信号是一致的。但是，由于出现了声音信号，导致任何输入信号的产生都被认作是错误操作且因此计次构件105记录的错误次数N加1而计时构件104不作动，即计时构件104不记录时间t_n。否则，若在该第n次时，显示构件101随机显示的是蓝灯信号但声音构件没有发出声音信号。操作者在时间t_n时按下键盘上的“Z”键时，则操作构件102产生“蓝灯信号”作为输入信号，则计时构件104记录下时间t_n而计次构件105不作动，即错误次数N不变化。或者，在该第n次时，显示构件101随机显示的是蓝灯信号且声音构件发出声音信号。若操作者在时间T(例如5秒内)内没有输入任何按键，则说明操作者的操作时正确的。此时，所述计时构件104不作动，所述计次构件105所记录的错误次数N不变化，但第二次数V加1。

更进一步地，本发明的对轨道交通列车的驾驶人员进行驾驶适应性培训的装置还包括计算构件107以执行如下步骤：

依据下列公式计算平均反应时间T及其标准差D：

T＝(t₁+t₂+…t_n)/n；

$D=\sqrt{\frac{1}{n-1}\underset{x=1}{\overset{n}{\Σ}}{(t_x-T)}^2};$

依据下列公式计算所述错误次数N的标准化分数N_stan、所述平均反应时间T的标准化分数T_stan和变异系数Div：

N_stan＝(N-N_avg)/D；

T_stan＝(T-T_avg)/D；

在优选的情况下，N_stan＝[N-(2.00-4.00)]/(3.00-5.00)，T_stan＝[T-(0.50-1.00)]/(0.15-0.56)。其中，上述公式中的“(2.00-4.00)”指的是数字2.00与数字4.00之间的任意数值，例如2.55，3.84等，“(3.00-5.00)”指的是数字3.00与数字5.00之间的任意数值，例如3.68，4.25等，“(0.50-1.00)”指的是数字0.50与数字1.00之间的任意数值，例如0.60，0.85等，“(0.15-0.65)”指的是数字0.15与数字0.65之间的任意数值，例如0.35，0.55等。

在更优选的情况下，N_stan＝(N-2.99)/3.93，T_stan＝(T-0.74)/0.3。

Div＝D/T；

依据下列公式计算综合数值C：

C＝N_stan*0.4+T_stan*0.4+Div*0.2。

数值C反应了驾驶人员对预定信号的熟悉度以及在遇到该预定信号时所作出反应的准确度和灵敏度。

另外，本发明还公开了一种对轨道交通列车的驾驶人员进行驾驶适应性培训的方法，包括：在步骤201中，显示构件显示预定信号；在步骤202中，操作构件响应驾驶人员的操作而产生相应的输入信号I_x，其中x＝1，2，…n；在步骤203中，处理构件判断所述输入信号与所述预定信号是否一致；在步骤204中，计时构件在所述输入信号与所述预定信号一致时记录产生所述输入信号的时间t_x，其中x＝1，2，…n。

在优选实施例中，所述方法进一步包括，在步骤205中，计次构件记录所述输入信号与所述预定信号不一致时的错误次数N和第二次数V，所述错误次数N的初始值设置为零，且被设置为在所述输入信号I_x与所述预定信号不一致时加1。

进一步地，所述方法进一步包括，在步骤206中，计算如下数据：

(a)计算平均反应时间T及其标准差D：

T＝(t₁+t₂+…t_n)/n；

$D=\sqrt{\frac{1}{n-1}\underset{x=1}{\overset{n}{\Σ}}{(t_x-T)}^2};$

(b)计算所述错误次数N的标准化分数N_stan、所述平均反应时间T的标准化分数T_stan和变异系数Div：

N_stan＝(N-N_avg)/D；

T_stan＝(T-T_avg)/D；

在优选的情况下，N_stan＝[N-(2.00-4.00)]/(3.00-5.00)，T_stan＝[T-(0.50-1.00)]/(0.15-0.56)。其中，上述公式中的“(2.00-4.00)”指的是数字2.00与数字4.00之间的任意数值，例如2.55，3.84等，“(3.00-5.00)”指的是数字3.00与数字5.00之间的任意数值，例如3.68，4.25等，“(0.50-1.00)”指的是数字0.50与数字1.00之间的任意数值，例如0.60，0.85等，“(0.15-0.65)”指的是数字0.15与数字0.65之间的任意数值，例如0.35，0.55等。

在更优选的情况下，N_stan＝(N-2.99)/3.93，T_stan＝(T-0.74)/0.3。

Div＝D/T；

(c)依据下列公式计算综合数值C：

C＝N_stan*0.4+T_stan*0.4+Div*0.2。

进一步地，所述方法进一步包括，步骤201还可以包括声音构件产生声音信号201’。当所述声音构件产生声音信号时且当所述操作构件产生了所述输入信号时，所述计时构件不作动且所述计次构件记录的所述错误次数N加1。

优选地，所述显示构件为电脑的显示屏；所述操作构件为电脑的外接设备。其中，外接设备包括鼠标或键盘。声音构件集成在电脑中，例如是电脑的扬声器。

本领域技术人员可以理解，本发明适于对各种轨道交通列车的驾驶人员进行培训，轨道交通列车包括但不限于铁路机车、动车组、高速铁路列车、普速客货运列车的机车即普速客货运列车的牵引车、养路维护作业车辆牵引车、大型养路机械、特种作业车牵引车、轨道车、接触网作业车、地铁、轻轨、市郊铁路、有轨电车、磁悬浮列车等所有带有驾驶设备的列车。

本发明的申请人结合说明书附图对本发明的实施例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施例仅为发明的一种实施例，仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以变化的，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明的精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明精神所作的任何改进或修饰以及等同变换和改进均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (21)

1.一种对轨道交通列车驾驶人员驾驶适应性培训的装置，其特征在于，包括：

显示构件，所述显示构件用于显示预定信号；

操作构件，所述操作构件响应所述驾驶人员的操作而产生输入信号I_x，其中x＝1，2，…n；

处理构件，所述处理构件判断所述输入信号I_x与所述预定信号是否一致；以及

计时构件，所述计时构件在所述输入信号I_x与所述预定信号一致时记录产生所述输入信号的时间t_x。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包括：

计次构件，所述计次构件记录错误次数N和第二次数V，所述错误次数的初始值设置为零，且被设置为在所述输入信号I_x与所述预定信号不一致时加1。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，进一步包括计算构件，所述计算构件执行下列步骤：

(a)依据下列公式计算平均反应时间T及其标准差D：

T＝(t₁+t₂+…t_n)/n；

$D=\sqrt{\frac{1}{n-1}\underset{x=1}{\overset{n}{\Σ}}{(t_x-T)}^2};$

(b)依据下列公式计算所述错误次数N的标准化分数N_stan、所述平均反应时间T的标准化分数T_stan和变异系数Div：

N_stan＝(N-N_avg)/D；

T_stan＝(T-T_avg)/D；

Div＝D/T；

(c)依据下列公式计算综合数值C：

C＝N_stan*0.4+T_stan*0.4+Div*0.2。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，N_stan＝(N-[2.00-4.00])/[3.00-5.00]。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，T_stan＝(T-[0.50-1.00])/[0.15-0.56]。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述预定信号包括红灯信号、黄灯信号和蓝灯信号，所述显示构件随机显示所述红灯信号、所述黄灯信号和所述蓝灯信号中的任一者。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括声音构件，所述声音构件用于产生声音信号。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，当所述声音构件产生所述声音信号时且当所述操作构件产生了所述输入信号时，所述计时构件不作动且所述计次构件记录的所述错误次数N加1；或者，当所述声音构件产生所述声音信号时而所述操作构件没有产生所述输入信号时，所述计时构件不作动且所述计次构件记录的第二次数V加1。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述显示构件为电脑的显示屏。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述操作构件为电脑的外接设备。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述外接设备包括鼠标和键盘中的一者或两者。

12.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述声音构件集成在电脑中。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的装置，其特征在于，所述轨道交通列车包括：高速铁路列车、动车组、普速客货运列车的机车、养路维护作业车辆牵引车、特种作业车牵引车、地铁、轻轨、磁悬浮列车或有轨电车。

14.一种对轨道交通列车驾驶人员驾驶适应性培训的方法，其特征在于，包括：

显示构件显示预定信号；

操作构件响应所述驾驶人员的操作而产生输入信号I_x，其中x＝1，2，…n；

处理构件判断所述输入信号与所述预定信号是否一致；以及

计时构件在所述输入信号与所述预定信号一致时记录产生所述输入信号的时间t_x。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，进一步包括：

计次构件，所述计次构件记录错误次数N和第二次数V，所述错误次数的初始值设置为零，且被设置为在所述输入信号I_x与所述预定信号不一致时加1。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，进一步包括计算如下数据：

(a)计算平均反应时间T及其标准差D：

T＝(t₁+t₂+…t_n)/n；

$D=\sqrt{\frac{1}{n-1}\underset{x=1}{\overset{n}{\Σ}}{(t_x-T)}^2};$

(b)计算所述错误次数N的标准化分数N_stan、所述平均反应时间T的标准化分数T_stan和变异系数Div：

N_stan＝(N-N_avg)/D；

T_stan＝(T-T_avg)/D；

Div＝D/T；

(c)依据下列公式计算综合数值C：

C＝N_stan*0.4+T_stan*0.4+Div*0.2。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，N_stan＝(N-[2.00-4.00])/[3.00-5.00]。

18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，T_stan＝(T-[0.50-1.00])/[0.15-0.65]。

19.根据权利要求14至18中任一项所述的方法，其特征在于，所述预定信号包括红灯信号、黄灯信号和蓝灯信号，所述显示构件随机显示所述红灯信号、所述黄灯信号和所述蓝灯信号中的任一者。

20.根据权利要求14至18中任一项所述的方法，其特征在于，进一步包括：

声音构件产生声音信号；

其中，当所述声音构件产生声音信号时且当所述操作构件产生了所述输入信号时，所述计时构件不作动且所述计次构件记录的所述错误次数N加1；或者，当所述声音构件产生所述声音信号时而所述操作构件没有产生所述输入信号时，所述计时构件不作动且所述计次构件记录的第二次数V加1。

21.根据权利要求14至18中任一项所述的方法，其特征在于，所述显示构件为电脑的显示屏；所述操作构件包括鼠标或键盘；所述声音构件集成在电脑中。