CN109545031A - 一种基于铁路机车实物的运用与检修技能综合实训系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于铁路机车实物的运用与检修技能综合实训系统，包括整备棚、铁路机车、线路股道、登车平台，线路股道伸进或贯穿整备棚，在整备棚内顶部位于线路股道中心线的上方架设一段接触网导线，在线路股道内设置一条检查地沟，铁路机车固定安放在线路股道上,并与检查地沟的位置相对应，铁路机车的任一受电弓升起后，与接触网导线相接触，登车平台设置在铁路机车的一侧，在铁路机车上设有仿真驾驶装置和教员控制中心。本发明是一个集教学、训练、考核为一体的仿真驾驶和实物机车检修实训系统，能达到比在机务段现场进行技能教学更好的培训效果，具有较高的适用和推广价值。

Description

一种基于铁路机车实物的运用与检修技能综合实训系统

技术领域

本发明涉及轨道交通运输铁路机车教学设备技术领域，尤其涉及一种基于铁路机车实物的运用与检修技能综合实训系统。

背景技术

截止2017年12月31日，中国铁路营业里程已达到12.7万公里，预计在2020年将达到15万公里。随着轨道交通的快速发展以及高速、重载列车的运营要求不断提高，对机车司机的运用与检修技能也提出了更高的要求。实践证明，仿真驾驶培训和故障处理培训是提高机车司机运用与检修技能的一个重要手段。

目前，国内普遍采用在校内模拟培训和下现场实地教学这两种方式来提高铁路职业院校在校学生的实践技能。对于前者，仿真驾驶和故障处理培训设备设施均采用全模拟的方式，在虚拟的环境下进行操作培训，由于院校的在校学生均未真正接触过铁路机务部门的生产现场，对铁路机车缺乏感性认识，尽管模拟培训设备做得逼真形象，但还是难以达到预期的培训效果，并且，这些模拟装置的造价也是不菲的。对于后者，由于铁路现场受到安全生产、运输秩序、场地范围以及空闲时间等诸多因素的限制，大批量学生下到现场进行实地技能教学，几乎是不太可能的。

随着铁路牵引动力技术的不断发展，铁路机车也将不断更新换代。通过校企合作共建的方式，将铁路局一些闲置的铁路实物机车调拨给职业院校，既有利于院校在校学生实践技能的实训提升，又可供铁路运营机务部门职工的职后培训、技能鉴定、竞赛比武时使用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种在校学生无需去到铁路机务段生产现场也能达到实际操作效果、在铁路职业院校实训基地内建设的、基于铁路机车实物的运用与检修技能综合实训系统。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种基于铁路机车实物的运用与检修技能综合实训系统，包括整备棚1、铁路机车3、线路股道5、登车平台8,线路股道5伸进或贯穿整备棚1，在整备棚1内顶部位于线路股道5中心线的上方架设一段接触网导线2，在线路股道5内设置一条检查地沟6，铁路机车3固定安放在线路股道5上,并与检查地沟6的位置相对应，铁路机车3的任一受电弓升起后，与接触网导线2相接触，登车平台8设置在铁路机车3的一侧，在铁路机车3上设有仿真驾驶装置9和教员控制中心10。

作为优选方案之一，仿真驾驶装置9设置在铁路机车3的一端司机室31内，包括操纵台显示屏、司机控制器、开关、按钮、视景计算机、显示屏计算机、接口计算机、前向视景显示器、故障解除屏柜一体机，各设备通过交换机实现网络连接。作为该优选方案的进一步优化，操纵台显示屏包括LKJ2000型监控显示屏、LCDM制动显示屏、CIR综合无线通信设备显示屏、TCMS微机显示屏，其中，LKJ2000型监控显示屏采用机车自身的原装显示屏，LCDM制动显示屏、CIR综合无线通信设备显示屏、TCMS微机显示屏均采用替代的仿真显示屏，司机控制器、开关、按钮均采用机车自身的原装部件，视景计算机、显示屏计算机和接口计算机布置在司机操纵台的柜体内部空间，前向视景显示器固装在司机室瞭望玻璃外面的正前方，故障解除屏柜一体机布置在司机操纵台的旁边。

作为优选方案之一，教员控制中心10设置在铁路机车3另一端司机室32的司机操纵台上，教员控制中心10与仿真驾驶装置9之间通过网线和交换机相联，构成局域网。

作为优选方案之一，在整备棚内设置库内交流电源7、库内风源和充电机，其中，库内风源包括空气压缩机组和干燥器。

作为优选方案之一，登车平台8为三层结构，首层为地面层，中间层与司机室地板相平齐，顶层与机车车顶盖相平齐。

作为优选方案之一，铁路机车3首选为电力机车。

作为优选方案之一，在检查地沟6的前后两端分别设置上下台阶。

作为优选方案之一，在铁路机车3两端车钩钩头外侧下方的线路股道5上分别设置渡板4。

本发明在院校实训基地内建设基于铁路机车实物的运用与检修技能综合实训系统，为一个集教学、训练、考核为一体的仿真驾驶和实物检修系统。仿真驾驶部分既能实现学员独立实训演练，又可通过教员控制中心对学员的独立实训演练过程进行联动控制，以线路场景视觉仿真、声音仿真以及可沉浸其中的虚拟现实场景（三维）为手段，逼真地实现机车驾驶操纵，系统的所有电气、电子、机械、气动系统的逻辑、关联关系与真实情况一致，可以全面、真实地模拟机车在各种运行环境下的运行状况、操纵特性、突发事件和机车事故。实物检修部分能实现机车电气动作试验、制动机机能试验、受电弓升降弓试验以及机车各部分的静态检查。

附图说明

图1为本发明的系统组成示意图。

图2为本发明仿真驾驶装置与教员控制中心的位置关系示意图。

图3为本发明仿真驾驶装置各设备之间的网络联接关系图。

图4 为本发明仿真驾驶装置软件控制关系原理图。

图中：1-整备棚，2-接触网导线，3-铁路机车，4-渡板，5-线路股道，6-检查地沟，7-库内交流电源，8-登车平台，9-仿真驾驶装置，10-教员控制中心，31-一端司机室，32-另一端司机室。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

如图1所示，一种基于铁路机车实物的运用与检修技能综合实训系统包括整备棚1、铁路机车3、线路股道5、登车平台8,线路股道5伸进或贯穿整备棚1，在整备棚1内顶部位于线路股道5中心线的上方架设一段接触网导线2，在线路股道5内设置一条检查地沟6，铁路机车3固定安放在线路股道5上,并与检查地沟6的位置相对应，铁路机车3的任一受电弓升起后，与接触网导线2相接触，登车平台8设置在铁路机车3的一侧。

如图2～3所示，仿真驾驶装置9设置在铁路机车3的一端司机室31内，与操纵台布置在一起，包括操纵台显示屏、司机控制器、开关、按钮、视景计算机、显示屏计算机、接口计算机、前向视景显示器、故障解除屏柜一体机，各设备通过交换机实现网络连接。操纵台显示屏包括LKJ2000型监控显示屏、LCDM制动显示屏、CIR综合无线通信设备显示屏、TCMS微机显示屏，其中，LKJ2000型监控显示屏采用机车自身的原装显示屏，司机控制器、开关、按钮均采用机车自身的原装部件，所有这些原装显示屏和原装部件均保持原安装位置不变。

由于实物机车的LCDM制动显示屏、CIR综合无线通信设备显示屏、TCMS微机显示屏与仿真驾驶装置难以较好地匹配，因此，在原安装位置将其更换为替代的仿真显示屏。视景计算机、显示屏计算机和接口计算机布置在司机操纵台的柜体内部空间，前向视景显示器固装在司机室瞭望玻璃外面的正前方，故障解除屏柜一体机布置在司机操纵台的旁边。接口计算机连接到司机操纵台上的司机控制器、开关、按钮，用于通过RS485通信协议采集所有子系统设备、辅助设备的工作状态，并通过系统平台进行数据交换。

鉴于司机室内部空间有限，前向视景显示器布置在司机室外较为合理，注意要做好防水、防尘措施。

教员控制中心10设置在铁路机车3另一端司机室32的操纵台上，教员控制中心与仿真驾驶装置之间通过网线和交换机相联，构成局域网。通过设置好安装环境，比如提前安装好VC6.0软件、数据库软件等，仿真驾驶装置投入使用后软件自动运行。教员控制中心从仿真驾驶装置数据库中调取学员操作数据，检验教员发出的每一个指令，学员是否按照正确的操作步骤完成。教员控制中心设有数据处理中心，也可以对学员操作数据与标准操作数据进行比对，给出合格率、错误率、错误数据等结论，用于对学员实训成绩的考核。

仿真驾驶装置是由计算机实时控制，能正确模拟机车操纵，能复现机车运行环境，用于学习、培训和考核的模拟设备，可用于机车乘务人员驾驶技能和部分设备检修技能的学习、培训与考核，能实现标准化作业程序、机车操纵、故障处理、非正常情况下的应急处置、行车安全装备等项目的单项培训和考核，并突出在非正常情下下应急处置、作业办法的培训训练。该装置的软件平台为数据采集、报警检测、闭环控制、逻辑计算等数据的共享平台，作为装置的核心数据处理中心，衔接了其他各个模块。

如图4所示，在本实施例中，采用EmsPlus系统平台，与该平台连接的模块有：DPI深度数据包检测模块、实景程序模块、TDS地形驱动程序模块、LKJ监控程序模块、双针表串口程序模块、LCDM制动显示故障程序模块、CIR综合无线通信程序模块，各模块的基础数据存储于本地的数据库，指令由教员控制中心发出。DPI将指令转换到系统平台，确保教员控制中心实现一对多的控制；系统平台接收到相应的指令及数据后，经过自身的逻辑运算，将产生的数据共享到系统平台的数据共享中心，并将最终结果显示在前向视景显示器和LKJ2000型监控显示屏上。

在整备棚内设置库内交流电源7、库内风源和充电机。库内交流电源为3×AC380V，用于对机车上的辅助电机进行运转检查试验，总容量设计为150kW。库内风源包括空气压缩机组和干燥器，空气压缩机组产生的压缩空气经过干燥器处理后，输送到机车自带的总风缸储存起来，为受电弓升弓试验、低压电气动作试验、制动机机能试验等实训项目提供风源，空气压缩机组的设计参数为输入电压3×AC380V,额定功率24kW。充电机用于对机车自带的蓄电池进行定期充电，保证机车控制电路电源的供给。充电机的设计参数为输入电压AC380V，充电电流0～50A，充电电压0～150V，额定功率10kVA。

登车平台8为三层结构，首层为地面层，中间层与司机室地板相平齐，顶层与机车车顶盖相平齐。学员站在地面层，可对机车走行部进行静态检查或检修项目实训操作。从地面层通过楼梯上到中间层，再进入到司机室和机械间，可对车体内部的设备进行静态检查或检修项目实训操作，比如，机车低压试验、辅机启动试验、制动机机能试验等。从中间层通过楼梯上到顶层，再到机车车顶盖，可对车顶高压电器设备进行静态检查或检修项目实训操作，比如，受电弓升、降弓试验。

铁路机车3首选为电力机车，也可以适用内燃机车。

在检查地沟6的前后两端分别设置上下台阶，方便从两端台阶进出检查地沟，对机车底部进行整备检查以及对牵引电机、制动单元进行检修项目等实训操作。

在铁路机车3两端车钩钩头外侧下方的线路股道5上分别设置渡板4，可方便对机车车钩进行拆装检修与三态检查的检修项目实训操作。

本发明并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨和原则的前提下做出各种变化。

Claims (9)

1.一种基于铁路机车实物的运用与检修技能综合实训系统，包括整备棚(1)、铁路机车(3)、线路股道(5)、登车平台(8),其特征在于：所述线路股道(5)伸进或贯穿整备棚(1)，在所述整备棚(1)内顶部位于线路股道(5)中心线的上方架设一段接触网导线(2)，在所述线路股道(5)内设置一条检查地沟(6)，所述铁路机车(3)固定安放在线路股道(5)上,并与所述检查地沟(6)的位置相对应，铁路机车(3)的任一受电弓升起后，与所述接触网导线(2)相接触，所述登车平台(8)设置在铁路机车(3)的一侧，在所述铁路机车(3)上设有仿真驾驶装置(9)和教员控制中心(10)。

2.根据权利要求1所述基于铁路机车实物的运用与检修技能综合实训系统，其特征在于：所述仿真驾驶装置(9)设置在铁路机车(3)的一端司机室(31)内，包括操纵台显示屏、司机控制器、开关、按钮、视景计算机、显示屏计算机、接口计算机、前向视景显示器、故障解除屏柜一体机，所述各设备通过交换机实现网络连接。

3.根据权利要求2所述基于铁路机车实物的运用与检修技能综合实训系统，其特征在于：所述操纵台显示屏包括LKJ2000型监控显示屏、LCDM制动显示屏、CIR综合无线通信设备显示屏、TCMS微机显示屏，其中，所述LKJ2000型监控显示屏采用机车自身的原装显示屏，所述LCDM制动显示屏、CIR综合无线通信设备显示屏、TCMS微机显示屏均采用替代的仿真显示屏，所述司机控制器、开关、按钮均采用机车自身的原装部件，所述视景计算机、显示屏计算机和接口计算机布置在司机操纵台的柜体内部空间，所述前向视景显示器固装在司机室瞭望玻璃外面的正前方，所述故障解除屏柜一体机布置在司机操纵台的旁边。

4.根据权利要求1所述基于铁路机车实物的运用与检修技能综合实训系统，其特征在于：所述教员控制中心(10)设置在铁路机车(3)另一端司机室(32)的司机操纵台上，所述教员控制中心(10)与仿真驾驶装置(9)通过网线和交换机相联，构成局域网。

5.根据权利要求1所述基于铁路机车实物的运用与检修技能综合实训系统，其特征在于：在所述整备棚内设置库内交流电源(7)、库内风源和充电机，所述库内风源包括空气压缩机组和干燥器。

6.根据权利要求1所述基于铁路机车实物的运用与检修技能综合实训系统，其特征在于：所述登车平台(8)为三层结构，首层为地面层，中间层与司机室地板相平齐，顶层与机车车顶盖相平齐。

7.根据权利要求1所述基于铁路机车实物的运用与检修技能综合实训系统，其特征在于：所述铁路机车(3)首选为电力机车。

8.根据权利要求1所述基于铁路机车实物的运用与检修技能综合实训系统，其特征在于：在所述检查地沟(6)的前后两端分别设置上下台阶。

9.根据权利要求1所述基于铁路机车实物的运用与检修技能综合实训系统，其特征在于：在所述铁路机车(3)两端车钩钩头外侧下方的线路股道(5)上分别设置渡板(4)。