CN109272798A - 一种适用于动车组的电气示教培训系统及其培训方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于动车组的电气示教培训系统及其培训方法，属于动车组检修培训领域，包括中央控制单元、电气系统组件、故障模拟控制组件和故障模拟监测组件，以及仿真教学单元，由各部件的对应连接和协调工作，可有效实现电气示教培训的理论培训和实务培训。本发明的电气示教培训系统，其结构简单，设置简便，控制准确性高，提升了示教培训方法的合理性和系统性，同时实现了电气示教培训的实物培训和理论培训在室内完成，大大提升了电气示教培训的效率和质量，减少了电气示教培训的成本，提升了动车组随车人员的技术能力，继而保证了动车组电气系统故障的及时发现和准确处理，实现了动车组的稳定、高效运行，具有极好的应用推广价值。

Description

一种适用于动车组的电气示教培训系统及其培训方法

技术领域

本发明属于动车组检修领域，具体涉及一种适用于动车组的电气示教培训系统及其培训方法。

背景技术

随着我国轨道交通技术研究的不断深入，铁路交通、尤其是以动车组为主体的快速轨道交通得到了迅速的发展和广泛的应用，已经极大地影响并改变着人们日常的出行和物品的运输，产生了明显的经济效益和社会效益。

动车组在实际运行过程中，往往具有载客量高、输送力强、速度较快、安全性好、正点率高、舒适方便以及能耗较低等优点，而带来上述优点必然少不了动车组各部件的协调、稳定运行。电气系统是动车组得以稳定运行的基础部件，通过电气系统各部件的协调工作，可实现动车组动力系统、电力系统等的正常运行。

在动车组的实际应用过程中，由于动车组运行速度快，运行过程中的外界环境往往实时发生着变化，因而对各部件的运行状态往往会产生一定的影响，再加上电气系统在长期运行过程中可能出现元器件损坏、设备老化等故障，因而可能会发生某些电气故障。因此，需要定期对动车组的电气系统进行检修，并且制定电气故障应急处理办法。

在电气系统的故障应急处理、检修维护过程中，往往少不了列车乘务员和/或检修人员的专业操作，而列车乘务员和检修人员专业技术的好坏直接决定了电气系统工作状态的好坏和动车组列车的正常运行。因此，对乘务人员和检修人员进行电气系统故障检修、故障分析、故障应急处理的培训便显得十分重要，这也成为了近年来动车组运营中被广泛关注的一个重要课题。目前，针对乘务人员和检修人员进行的电气示教培训大多还是理论加实训的组合形式，即先在室内进行理论教学，再到列车上进行传统的跟车实训或者现场检修培训，以之来保证动车组列车和列车上电气系统的正常运行，然而，经过长期的验证表明，上述培训方法存在着较大的弊端，主要体现在如下几个方面：1、电气示教培训的理论培训很难与实务培训实时对照，理论培训的系统性较差，不能直观地反应电气系统的结构原理和工作特点，造成培训效果较差；2、电气示教培训的跟车培训往往需要被培训人员长时间呆在动车组列车上，培训的环境较差，往往依赖于实际的故障进行分析和演练，不仅培训的效果较差，还影响着列车的安全、稳定运行，造成理论与实际无法得到有效结合，极大地影响着电气系统培训的效率和质量，间接制约了电气系统的正常使用，影响了动车组的稳定运行，存在较大的局限性。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本发明提供了一种适用于动车组的电气示教培训系统及其培训方法，其中通过设置电气系统组件、中央控制单元、故障模拟监测组件等模块，可有效实现电气系统结构和原理的教学，并实现电气系统常见故障的教学，保证电气示教培训的系统性和准确性，提升电气示教培训的质量。

为实现上述目的，本发明的一个方面，提供一种适用于动车组的电气示教培训系统，其特征在于，包括：

中央控制单元，用于电气示教培训系统各部件的控制并接收、处理来自对应部件的数据反馈；

电气系统组件，包括与动车组上电气系统对应的各电气元件，各所述电气元件之间以电连接，以模拟动车组上的电气系统；

故障模拟控制组件，其分别与所述中央控制单元和所述电气系统组件以电连接，用于在所述中央控制单元控制下完成所述电气系统组件的正常工作控制和故障控制，以模拟动车组上的电气故障；

故障模拟监测组件，其分别与所述中央控制单元和所述电气系统组件以电连接，用于实时监测所述电气系统组件的工作状态，收集该电气系统组件的工作参数，并对应将所述工作状态和所述工作参数反馈到所述中央控制单元，以完成对所述电气系统组件工作状态的实时监测和显示。

作为本发明的进一步改进，还包括仿真教学单元，其可建立所述动车组的三维可拆解模型，显示所述电气系统的设置位置、连接状态，以及各部件的结构特点。

作为本发明的进一步改进，对应所述仿真教学单元还设置有原理教学模块，其包括设置在所述仿真教学单元中的电路结构示图、电路原理示图、故障原理示图，以及对应设置的电路结构示教板、电路原理示教板、故障原理示教板。

作为本发明的进一步改进，对应所述仿真教学单元设置有考核测评模块，其包括试题单元和测评单元，所述试题单元可提供多种试题以供学员进行考核，并可由所述测评单元对所述试题的考核结果进行测评，以及可将测评结果经由所述仿真教学单元发送到所述中央控制单元。

作为本发明的进一步改进，所述故障模拟监测组件包括状态监测单元和信号指示单元；

所述状态监测单元分别与所述电气系统组件和所述中央控制单元以电连接，用于实时监测所述电气系统组件的工作状态和采集所述电气系统组件的工作参数，并可将所述工作状态和所述工作参数对应传递到所述中央控制单元；

所述信号指示单元包括多个信号指示灯，各所述信号指示灯分别对应所述电气系统组件的各工作状态，用于所述电气系统组件对应工作状态及故障状态的实时显示。

作为本发明的进一步改进，对应所述中央控制单元设置有远程控制单元，所述远程控制单元与所述中央控制单元以电连接，用于教员远程操作中央控制单元并完成所述电气系统组件的控制。

作为本发明的进一步改进，所述电气系统组件包括拖车组件和动车组件，用于分别模拟所述动车组拖车上的电气系统和所述动车组动车上的电气系统。

作为本发明的进一步改进，所述故障模拟控制组件包括可用于控制所述电气系统组件正常工作的正常工作控制模块和用于控制所述电气系统组件发生故障的故障控制模块。

本发明的另一个方面，提供一种适用于动车组的电气示教培训方法，其利用所述的适用于动车组的电气示教培训系统来实现，步骤如下：

S1：打开所述电气示教培训系统，使所述中央控制单元、所述仿真教学单元、所述电气系统组件、所述故障模拟监测组件处于待机状态；

S2：控制所述中央控制单元发送指令到所述仿真教学单元，并由所述仿真教学单元完成对所述动车组电气系统的理论培训；

S3：由所述中央控制单元发送指令到所述故障模拟控制组件，以其控制所述电气系统组件分别正常工作和产生故障，并由所述故障模拟监测单元分别监测正常工作和故障下的工作数据和工作状态，完成学员对于所述电气系统组件正常工作和故障下工作数据和工作状态的学习；

S4：当电气系统组件发生故障时，由所述故障模拟控制组件控制所述电气系统组件，调整所述电气系统组件，直至所述故障模拟监测组件显示工作状态正常，完成学员对所述电气系统组件的故障实际操作培训，即实物培训；

S5：对学员的理论培训和实物培训进行考核，评定学员的学习成绩。

作为本发明的进一步改进，所述故障包括瞬间电气故障、短路、断路、接地、间歇性故障、器件损坏、信号干扰。

上述改进技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)本发明的适用于动车组的电气示教培训系统，其通过对应设置中央控制单元、电气系统组件、故障模拟监测组件和故障模拟控制组件，有效实现了动车组电气系统正常工作和故障发生的准确模拟控制，实现了学员在室内对电气系统的控制，以及对故障状态分析、故障应急处理等过程的模拟培训，避免了学员的跟车培训，保证了培训的系统性和完整性，提升了培训的效率和培训的质量；

(2)本发明的适用于动车组的电气示教培训系统，其通过对应中央控制单元设置仿真教学单元和原理教学模块等组件，有效实现了学员对于电气系统相关的理论、原理学习，保证了电气示教培训的系统性和完整性，保证了学员学习的理论基础，进一步提升电气示教培训的培训质量；

(3)本发明的适用于动车组的电气示教培训系统，其通过对应设置考核测评模块，由其完成对学院学习效果和对知识掌握情况的直观反馈，使学员充分了解自己对培训内容的掌握情况，了解自己还需进一步学习的内容，也使得教员可准确得到学员的学习情况，为后续的培训提供依据，进一步提升了电气示教培训的效率和质量；

(4)本发明的适用于动车组的电气示教培训系统，其通过设置故障模拟控制组件和电气系统组件对应工作，使得学员可实际操作来应对电气故障，提升学员的应急处理能力和动手能力，保证了学员可将理论和实际操作相结合，实现学以致用，完成电气系统的系统化培训；

(5)本发明的适用于动车组的电气示教培训系统及其培训方法，其示教系统的结构简单，设置简便，控制准确性高，提升了示教培训方法的合理性和系统性，同时实现了电气示教培训的实物培训和理论培训，使得两个培训均在室内完成，大大提升了电气示教培训的效率和质量，减少了电气示教培训的成本，提升了动车组随车人员的技术能力，继而保证了动车组电气系统故障的及时发现和准确处理，实现了动车组的稳定、高效运行，具有极好的应用推广价值。

附图说明

图1是本发明实施例中适用于动车组的电气示教培训系统的整体结构示意图；

图2是本发明实施例中适用于动车组的电气示教培训方法的流程示意图；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明优选实施例中适用于动车组的电气示教培训系统的整体结构如图1中所示，其中，电气示教培训系统可对应设置在相应的培训室内，其优选包括中央控制单元和电气系统组件，电气系统组件与中央控制单元对应以电连接，可由中央控制单元对应发送工作指令到电气系统组件上，控制电气系统组件上的各部件或者各电路相应工作，以模拟电气系统的实际工作过程。

进一步地，优选实施例中的电气系统组件包括拖车组件和动车组件，以分别模拟动车组拖车和动车上电气系统的连接，其包括客车车载48V电源、负载箱、蓄电池组、充电机、单相逆变器、三相逆变器、信号发生系统柜、DC600V电源装置以及线槽等部件，各部件对应动车组上的电气系统进行对应的连接或组装，实现电气系统的有效模拟。

具体地，优选实施例中的拖车组件包括依次以电连接的受流器、库用电源、母线高速断路器、母线高压连接器、辅助开关熔断器、辅助逆变器SIV、接地装置、蓄电池、负载、控制连接器、交流负载、交流连接器，各部件按照在动车组上的连接方式对应连接，以模拟拖车中电气系统的连接结构；且动车组件中的母线开关熔断器、避雷针、受流器、滤波电抗器、牵引逆变器VVVF、接地装置、HSCB高速断路器、主开关熔断器、牵引电视、制动电阻、扩展供电箱等部件也优选按照各自在动车组上的连接方式对应以电连接，以模拟动车中电气系统的连接结构；进一步地，拖车组件和动车组件通过母线高压连接器、控制连接器、交流连接器对应连接，形成统一的电气系统，从而模拟整个动车组实际运行过程中电气系统的连接状态。

进一步地，优选实施例中对应电气系统组件设置有故障模拟控制组件，其分别与中央单元、电气系统组件以电连接，可在接收中央控制单元指令的情况下控制电气系统组件各部件正常工作，或者模拟电气系统中可能发生的常见故障；进一步具体地，优选实施例中的故障模拟控制组件包括正常工作控制模块和故障控制模块，两模块独立设置，并分别以控制连接器连接中央控制单元和电气系统组件，从而实现电气系统组件的正常工作和故障模拟。

进一步地，对应电气系统组件设置有故障模拟监测组件，其分别与电气系统组件和中央控制单元以电连接，可实时监测电气系统组件的工作状态，收集电气系统组件的工作数据，判断其是否有故障产生，并对应将监测结果实时传动到中央控制单元；进一步地，优选实施例中的故障模拟监测组件包括状态监测单元和信号指示单元，状态监测单元对应与电气系统组件、中央控制单元以电连接，由其收集电气系统组件各部件的工作数据，监测电气系统组件各部件的工作状态，并对应将工作数据和工作状态对应反馈到中央控制系统，而信号指示单元对应与状态监测单元以电连接，其对应电气系统工作过程中的各工作电路/各部件分别设置指示灯，并可根据状态监测单元监测的数据实时显示电气系统组件中对应工作电路/对应部件的工作状态是否异常，以此直观显示电气系统组件的工作状态。

相应地，对应在状态监测单元和信号指示单元之间设置有连接开关，通过连接开关的开闭，可实现信号指示单元工作状态和脱机状态的转换，以此来辅助培训学员的培训过程，如当电气系统组件模拟为故障状态时，状态监测单元将对应的工作参数反馈到中央控制单元，学员可根据工作参数先判断是否发生故障、发生的是哪种故障等，充分发挥学员的思考能力和分析能力，继而再控制信号指示单元工作，由显示的结果验证学员的分析是否正确，或者在学员分析完以后，由中央控制单元将数据分析的结果显示，以此来判断学员的分析是否正确；进一步地，学员可通过控制故障模拟控制组件来调整或者修复电气系统组件，使得电气系统组件的工作趋于正常，并通过故障模拟监测组件和中央控制单元来判断故障应急处理过程是否正确，是否已经排除掉电气系统组件的故障，从而提升电气示教培训的效果，培养学员的思考能力和问题处理能力。

进一步地，优选实施例中的故障模拟控制组件中的故障控制模块可控制电气系统组件发生瞬间电气故障、短路、断路、接地、间歇性故障、器件损坏、信号干扰等故障，并分别由故障模拟监测组件实时监测各种故障情况，保证故障的准确控制和实时显示，确保培训的准确性；进一步优选地，优选实施例中对应电气系统组件设置有模拟负载组件，可有效模拟动车组处于空载、半载、满载等负载情况，提升电气系统组件控制方案的多样性，保证学员可进行系统、全面的电气示教培训。

进一步地，对应中央控制单元还设置有仿真教学单元，其与中央控制单元以电连接，以用来进行电气示教培训的网上教学，其可通过建立动车组的三维可拆解模型，将电气系统组件的各部件、各电路分别对应设置在该三维可拆解模型中，使得学员可准确掌握电气系统组件在动车组上的安装位置、设置形式、连接状态等，避免了学员必须身处动车组实物上才能掌握电气系统组件结构的情形，提升了培训的效率，且通过三维可拆解模型的拆解或局部拆装，可实现对电气系统组件核心部件的结构教学。

进一步优选地，对应仿真教学单元设置有原理教学模块和考核测评模块，其中，原理教学模块优选包括实物教学模块和理论教学模块，实物教学模块包括对应设置的各核心部件的比例模型、电路连接示教板等，用于学员直观了解各部件的外形、结构，理论教学模块包括各主要电路的连接原理、工作原理、故障原理等，充分实现理论与实务相结合。

进一步优选地，对应仿真教学单元还设置有考核测评模块，其包括各种考核试题，如部件结构考核、电路连接原理考核、工作状态判断考核、故障紧急处理考核等，并对应设置有参考答案和对比评价模块，可对学院的测试结果进行准确评价，评价的结果经由仿真教学单元反馈到中央控制单元，再对应传送到教员的系统中，以保证教员可实时监测学员的学习状态和知识掌握程度，提升培训的质量和准确性。

进一步优选地，对应中央控制单元还设置有远程控制单元，其与中央控制单元以电连接，并可远程控制对中央控制单元的操作过程，以保证教员可远程控制电气示教培训并完成对学员的教学，提升电气示教培训的效率和适用性。

利用本发明优选实施例中适用于动车组的电气示教培训系统来进行学员的电气示教培训，其可优选通过如下步骤来实现：

S1：打开电气示教培训系统的电源，使中央控制单元、仿真教学单元、电气系统组件等部件开始处于工作前的待机状态，以完成电气示教培训的前期准备；

S2：控制中央控制单元发送指令到仿真教学单元，由仿真教学单元建立动车组的三维可拆解模型，显示电气系统的实际连接状态、设置位置，优选实施例中可对应仿真教学单元设置显示屏、显示幕布等显示部件，或者直接将学员的电脑连接在仿真教学单元上，实现三维可拆解模型在幕布或者学员电脑上的显示，继而依次完成电气系统结构原理、结构部件、连接方式等的教学；

S3：控制原理教学模块工作，生成各工作电路、各部件的示图，并结合各实物示教板，完成对电气系统原理的教学培训；

S4：由中央控制单元控制电气系统组件正常工作，并由故障模拟监测单元检测采集电气系统组件的工作数据，检测其工作状态，从而完成学员对于电气系统组件正常工作状态的学习和参数、状态的学习；

S5：由中央控制单元控制故障模拟控制组件，再由故障模拟控制组件控制电气系统组件完成对应的故障模拟，并由故障模拟监测组件显示各种故障下的信号指示，以及由中央控制单元显示各种故障下的故障参数，并由控制故障模拟控制组件来进行应急处理，使各故障得以排出，电气系统可以正常运行，以完成学员对于电气系统组件故障的模拟演练和分析学习，了解各种故障的信号指示、处理方法，从而完成学员的实际操作培训；

S6：从考核测评模块中选择对应的试题，由学员对应进行解答，并继而由考核测评模块完成对学院测试结果的核对、测评，从而完成对学员的测试，得到学员的测试结果，并由中央控制单元对测试结果评级，以使得教员可掌握学员的培训掌握情况。

本发明中适用于动车组的电气示教培训系统及其培训方法，示教系统的结构简单，设置简便，控制准确性高，提升了示教培训方法的合理性和系统性，同时实现了电气示教培训的实物培训和理论培训，使得两个培训均在室内完成，大大提升了电气示教培训的效率和质量，减少了电气示教培训的成本，提升了动车组随车人员的技术能力，继而保证了动车组电气系统故障的及时发现和准确处理，实现了动车组的稳定、高效运行，具有极好的应用推广价值。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于动车组的电气示教培训系统，其特征在于，包括：

中央控制单元，用于电气示教培训系统各部件的控制并接收、处理来自对应部件的数据反馈；

电气系统组件，包括与动车组上电气系统对应的各电气元件，各所述电气元件之间对应以电连接，以模拟动车组上的电气系统；

故障模拟控制组件，其分别与所述中央控制单元和所述电气系统组件以电连接，用于在所述中央控制单元控制下完成所述电气系统组件的正常工作控制和故障控制，以模拟动车组上的电气故障；

故障模拟监测组件，其分别与所述中央控制单元和所述电气系统组件以电连接，用于实时监测所述电气系统组件的工作状态，收集该电气系统组件的工作参数，并对应将所述工作状态和所述工作参数反馈到所述中央控制单元，以完成对所述电气系统组件工作状态的实时监测和显示。

2.根据权利要求1所述的适用于动车组的电气示教培训系统，其中，还包括仿真教学单元，其可建立所述动车组的三维可拆解模型，显示所述电气系统的设置位置、连接状态，以及各部件的结构特点。

3.根据权利要求2所述的适用于动车组的电气示教培训系统，其中，对应所述仿真教学单元还设置有原理教学模块，其包括设置在所述仿真教学单元中的电路结构示图、电路原理示图、故障原理示图，以及对应设置的电路结构示教板、电路原理示教板、故障原理示教板。

4.根据权利要求3所述的适用于动车组的电气示教培训系统，其中，对应所述仿真教学单元设置有考核测评模块，其包括试题单元和测评单元，所述试题单元可提供多种试题以供学员进行考核，并可由所述测评单元对所述试题的考核结果进行测评，以及可将测评结果经由所述仿真教学单元发送到所述中央控制单元。

5.根据权利要求2～4中任一项所述的适用于动车组的电气示教培训系统，其中，所述故障模拟监测组件包括状态监测单元和信号指示单元；

所述状态监测单元分别与所述电气系统组件和所述中央控制单元以电连接，用于实时监测所述电气系统组件的工作状态和采集所述电气系统组件的工作参数，并可将所述工作状态和所述工作参数对应传递到所述中央控制单元；

所述信号指示单元包括多个信号指示灯，各所述信号指示灯分别对应所述电气系统组件的各工作状态，用于所述电气系统组件对应工作状态及故障状态的实时显示。

6.根据权利要求2～4中任一项所述的适用于动车组的电气示教培训系统，其中，对应所述中央控制单元设置有远程控制单元，所述远程控制单元与所述中央控制单元以电连接，用于教员远程操作中央控制单元并完成所述电气系统组件的控制。

7.根据权利要求2～4中任一项所述的适用于动车组的电气示教培训系统，其中，所述电气系统组件包括拖车组件和动车组件，用于分别模拟所述动车组拖车上的电气系统和所述动车组动车上的电气系统。

8.根据权利要求2～4中任一项所述的适用于动车组的电气示教培训系统，其中，所述故障模拟控制组件包括可用于控制所述电气系统组件正常工作的正常工作控制模块和用于控制所述电气系统组件发生故障的故障控制模块。

9.一种适用于动车组的电气示教培训方法，其利用权利要求2～8中任一项所述的适用于动车组的电气示教培训系统来实现，步骤如下：

S1：打开所述电气示教培训系统，使所述中央控制单元、所述仿真教学单元、所述电气系统组件、所述故障模拟监测组件处于待机状态；

S2：控制所述中央控制单元发送指令到所述仿真教学单元，并由所述仿真教学单元完成对所述动车组电气系统的理论培训；

S3：由所述中央控制单元发送指令到所述故障模拟控制组件，以其控制所述电气系统组件分别正常工作和产生故障，并由所述故障模拟监测单元分别监测正常工作和故障下的工作数据和工作状态，完成学员对于所述电气系统组件正常工作和故障下工作数据和工作状态的学习；

S4：当电气系统组件发生故障时，由所述故障模拟控制组件控制所述电气系统组件，调整所述电气系统组件，直至所述故障模拟监测组件显示工作状态正常，完成学员对所述电气系统组件的故障实际操作培训，即实物培训；

S5：对学员的理论培训和实物培训进行考核，评定学员的学习成绩。

10.根据权利要求9所述的适用于动车组的电气示教培训方法，其中，所述故障包括瞬间电气故障、短路、断路、接地、间歇性故障、器件损坏、信号干扰。