CN109559629A - 一种养路机械模拟平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种养路机械模拟平台，涉及教育领域。该模拟平台包括：电气控制系统、信号采集系统、信号处理系统和结果展示系统；通过电气控制系统对虚拟养路设备进行模拟控制；通过信号处理系统根据控制信号控制虚拟养路设备进行模拟；通过结果展示系统显示模拟结果；将养路机械的结构与运行展示出来，从而方便学生了解养路机械。模拟平台可以将学生所学内容展示出来，为学生的学习提供视觉效果的冲击；还可以设置专门的情境，将理论与实践相结合。

Description

一种养路机械模拟平台

技术领域

本发明涉及教育领域，特别是涉及一种养路机械模拟平台。

背景技术

大型养路机械应用于铁路使用的后期维护期间，可实现对铁路线路捣固、稳定、配砟等自动养护作业。在一定程度上节约了人力资源，节省了铁路线路的维护时间和维护费用。但是现有了解大型养路机械的方法只有图片文字影像，无法深入了解大型养路机械；如果实地考察，则耗费时间与物资。在教育方面，学生也无法深入了解大型养路机械的构造，所以无法将理论与实践相结合。因此现有技术无法方便直接的了解大型养路机械。

发明内容

本发明的目的是提供一种养路机械模拟平台，解决了无法方便直接了解大型养路机械的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种养路机械模拟平台，包括：电气控制系统、信号采集系统、信号处理系统和结果展示系统；

所述电气控制系统的输出端与所述信号采集系统的输入端电连接；

所述信号采集系统的输出端与所述信号处理系统的输入端电连接；

所述信号处理系统的输出端与所述结果展示系统的输入端电连接；

所述电气控制系统用于对虚拟养路设备进行模拟控制；

所述信号采集系统用于采集对所述虚拟养路设备的控制信号；

所述信号处理系统用于根据所述控制信号控制所述虚拟养路设备进行模拟；

所述结果展示系统用于显示所述信号处理系统的模拟结果。

可选的，所述电气控制系统包括：电源柜、端子柜和模拟台；

所述电源柜分别与所述端子柜和所述模拟台的电源端电连接，还与所述信号采集系统、所述信号处理系统和所述结果展示系统的电源端电连接；

所述电源柜用于给所述养路机械模拟平台供电；

所述端子柜的一端与所述模拟台电连接，所述端子柜的另一端与所述信号采集系统的输入端电连接；

所述端子柜用于接收所述电源柜的电源信号和所述模拟台对所述虚拟养路设备的控制信号，以及将所述电源信号和所述控制信号输出给所述信号采集系统；

所述模拟台用于对所述虚拟养路设备进行控制操作，以及显示控制操作数据。

可选的，所述模拟台包括操纵台和控制台；

所述操纵台与所述控制台电连接；

所述操纵台用于输入对所述虚拟养路设备的操作指令；

所述控制台与所述虚拟养路设备连接；

所述控制台用于根据所述操纵台的操作指令控制所述虚拟养路设备。

可选的，所述操纵台包括台面、开关、控制手柄、键盘和显示屏；

所述开关、所述控制手柄、所述键盘和所述显示屏设置于所述台面上；

所述开关用于控制所述操纵台的开启和关闭；

所述控制手柄和所述键盘用于输入对所述虚拟养路设备的操作指令；

所述显示屏用于显示所述控制手柄和所述键盘的操作数据。

可选的，其特征在于，所述控制台包括实物控制回路和软件控制回路；

所述软件控制回路与所述实物控制回路电连接。

可选的，所述信号采集系统包括信号采集柜；所述信号采集柜与所述端子柜电连接；

所述信号采集柜用于采集所述电气控制系统对虚拟养路设备的模拟控制信号。

可选的，所述信号处理系统包括个人计算机；

所述个人计算机的输入端与所述信号采集柜的输出端电连接；

所述个人计算机用于处理所述信号采集柜采集的控制信号，并控制所述虚拟养路设备进行模拟。

可选的，所述结果展示系统包括视频展台、投影仪、电动银幕和音频系统；

所述视频展台的输出端与所述投影仪的输入端电连接；

所述视频展台用于将实物信息转换为图像信号输出到所述投影仪；

所述投影仪的输入端还与所述个人计算机的输出端电连接，所述投影仪的输出端与所述音频系统的输入端电连接；

所述投影仪用于将所述个人计算机的处理结果投放到所述电动银幕以及传输到所述音频系统进行播放；

所述电动银幕用于播放视频画面；

所述音频系统用于播放音频信息。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明公开了一种养路机械模拟平台。本发明的模拟平台包括：电气控制系统、信号采集系统、信号处理系统和结果展示系统；通过电气控制系统对虚拟养路设备进行模拟控制；通过信号处理系统根据控制信号控制虚拟养路设备进行模拟；通过结果展示系统显示模拟结果；将养路机械的结构与运行展示出来，从而方便学生了解养路机械。模拟平台可以将学生所学内容展示出来，为学生的学习提供视觉效果的冲击；还可以设置专门的情境，将理论与实践相结合。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例养路机械模拟平台的结构图；

图2为本发明实施方式养路机械设备的结构图。

其中，1、电气控制系统；2、信号采集系统；3、信号处理系统；4、结果展示系统；5、电源柜；6、端子柜；7、模拟台；8、信号采集柜；9、个人计算机；10、视频展台；11、投影仪；12、电动银幕；13、大型捣固车设备；14、动力稳定车设备；15、RM80清筛机设备；16、显示屏；17、养路机械模拟平台。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

本实施例提供一种养路机械模拟平台，该养路机械模拟平台包括：电气控制系统、信号采集系统、信号处理系统和结果展示系统。

电气控制系统的输出端与信号采集系统的输入端电连接。

信号采集系统的输出端与信号处理系统的输入端电连接。

信号处理系统的输出端与结果展示系统的输入端电连接。

电气控制系统用于对虚拟养路设备进行模拟控制。

信号采集系统用于采集对虚拟养路设备的控制信号。

信号处理系统用于根据控制信号控制虚拟养路设备进行模拟。

结果展示系统用于显示信号处理系统的模拟结果。

电气控制系统包括：电源柜、端子柜和模拟台。

电源柜分别与端子柜和模拟台的电源端电连接，还与信号采集系统、信号处理系统和结果展示系统的电源端电连接。

电源柜用于给养路机械模拟平台供电。

端子柜的一端与模拟台电连接，端子柜的另一端与信号采集系统的输入端电连接。

端子柜用于接收电源柜的电源信号和模拟台对虚拟养路设备的控制信号，以及将电源信号和控制信号输出给信号采集系统。

模拟台用于对虚拟养路设备进行控制操作，以及显示控制操作数据。

模拟台包括操纵台和控制台。

操纵台与控制台电连接。

操纵台用于输入对虚拟养路设备的操作指令。

控制台与虚拟养路设备连接。

控制台用于根据操纵台的操作指令控制虚拟养路设备。

操纵台包括台面、开关、控制手柄、键盘和显示屏。

开关、控制手柄、键盘和显示屏设置于台面上。

开关用于控制操纵台的开启和关闭。

控制手柄和键盘用于输入对虚拟养路设备的操作指令。

显示屏用于显示控制手柄和键盘的操作数据。

控制台包括实物控制回路和软件控制回路。

软件控制回路与实物控制回路电连接。

信号采集系统包括信号采集柜；信号采集柜与端子柜电连接。

信号采集柜用于采集电气控制系统对虚拟养路设备的模拟控制信号。

信号处理系统包括个人计算机。

个人计算机的输入端与信号采集柜的输出端电连接。

个人计算机用于处理信号采集柜采集的控制信号，并控制虚拟养路设备进行模拟。

结果展示系统包括视频展台、投影仪、电动银幕和音频系统。

视频展台的输出端与投影仪的输入端电连接。

视频展台用于将实物信息转换为图像信号输出到投影仪。

投影仪的输入端还与个人计算机的输出端电连接，投影仪的输出端与音频系统的输入端电连接。

投影仪用于将个人计算机的处理结果投放到电动银幕以及传输到音频系统进行播放。

电动银幕用于播放视频画面。

音频系统用于播放音频信息。

实施例2

在早期的大型养路机械的模拟平台模拟中，由于技术的缺乏及环境的限制，模拟平台存在一些缺陷，不能让学生更加详细的了解大型养路机械设备。为了让学生更加详细的了解大型养路机械设备，以及为了更好地操作大型养路机械设备，根据大型养路机械的系统原理和多媒体教学技术提供一种养路机械模拟平台。大型养路机械包括大型捣固车、动力稳定车、RM80清筛机等。

图1为本发明实施例养路机械模拟平台的结构图。参见图1，该养路机械模拟平台包括：电气控制系统1、信号采集系统2、信号处理系统3和结果展示系统4。

电气控制系统1的输出端与信号采集系统2的输入端电连接。

信号采集系统2的输出端与信号处理系统3的输入端电连接。

信号处理系统3的输出端与结果展示系统4的输入端电连接。

电气控制系统1用于对虚拟养路设备进行模拟控制。

信号采集系统2用于采集对虚拟养路设备的控制信号。

信号处理系统3用于根据控制信号控制虚拟养路设备进行模拟。

结果展示系统4用于显示信号处理系统3的模拟结果。

电气控制系统1包括：电源柜5、端子柜6和模拟台7。

电源柜5分别与端子柜6和模拟台7的电源端电连接，还与信号采集系统2、信号处理系统3和结果展示系统4的电源端电连接。

电源柜5用于给养路机械模拟平台供电。

端子柜6的一端与模拟台7电连接，端子柜6的另一端与信号采集系统2的输入端电连接。

端子柜6用于接收电源柜5的电源信号和模拟台7对虚拟养路设备的控制信号，以及将电源信号和控制信号输出给信号采集系统2。

模拟台7用于对虚拟养路设备进行控制操作，以及显示控制操作数据。

模拟台7包括操纵台和控制台。

操纵台与控制台电连接。

操纵台用于输入对虚拟养路设备的操作指令。

控制台与虚拟养路设备连接。

控制台用于根据操纵台的操作指令控制虚拟养路设备。

操纵台包括台面、开关、控制手柄、键盘和显示屏。

开关、控制手柄、键盘和显示屏设置于台面上。

开关用于控制操纵台的开启和关闭。

控制手柄和键盘用于输入对虚拟养路设备的操作指令。

显示屏用于显示控制手柄和键盘的操作数据。

控制台安装有虚拟养路设备。控制台包括实物控制回路和软件控制回路。

实物控制回路具体包括：启机回路；启动泵控制回路；燃油泵启动回路；辅助发电控制电路；空压机手动控制回路；空压机自动控制回路；温度继电器控制电路；油压保护继电器控制回路；牵引电动故障控制回路；他车重联停机控制回路。

软件控制回路与对应的实物控制回路电连接。

信号采集系统2包括信号采集柜8；信号采集柜8与端子柜6电连接。

信号采集柜8用于采集电气控制系统1对虚拟养路设备的模拟控制信号。信号收集的核心配置是信号采集柜8，主要是通过信号采集柜8采集模拟台7的输入信号。原理是将模拟台7输入信号的高电压转换成可识别的低压信号，采集各用电电器接点或线圈的电压变化监测模拟台7的状态。

信号处理系统3包括个人计算机9。

个人计算机9的输入端与信号采集柜8的输出端电连接。个人计算机9与虚拟养路设备电连接。

个人计算机9用于处理信号采集柜8采集的控制信号，并控制虚拟养路设备进行模拟。信号采集柜8采集的控制信号输入到个人计算机(PC机)9上，由PC机来进行处理。养路机械模拟平台的电路图也存放在PC机内，PC机的处理结果通过电路图上相应电器设备电路部分的线路颜色变化来显示。假设某一个电器设备状态发生变化，则从PC机的显示屏中可以明显看出电路图发生相应变化。PC机也可以实现对电路图放大、缩小、翻页等功能。

结果展示系统4包括视频展台10、投影仪11和电动银幕12。

视频展台10的输出端与投影仪11的输入端电连接。

视频展台10用于将实物信息转换为图像信号输出到投影仪11。

投影仪11的输入端还与个人计算机9的输出端电连接。

投影仪11用于将个人计算机9的处理结果投放到电动银幕12。

电动银幕12用于播放视频画面。

结果展示系统4还包括音频系统。投影仪11的输出端与音频系统的输入端电连接。音频系统用于播放音频信息。投影仪11将个人计算机9的处理结果中的音频信息传输到音频系统进行播放。

虚拟养路设备包括虚拟大型捣固车设备、虚拟动力稳定车设备和虚拟RM80清筛机设备等。

养路机械模拟平台可以单独使用，也可以与养路机械设备配合使用。本实施例提供一种养路机械模拟平台与养路机械设备配合使用的实施方式，图2为本发明实施方式养路机械设备的结构图。参见图2，养路机械设备包括大型捣固车设备13、动力稳定车设备14、RM80清筛机设备15和显示屏16。大型捣固车设备13、动力稳定车设备14、RM80清筛机设备15均与养路机械模拟平台17电连接。其中，大型捣固车设备13与虚拟大型捣固车设备电连接；动力稳定车设备14与虚拟动力稳定车设备电连接；RM80清筛机设备15与虚拟RM80清筛机设备电连接。养路机械模拟平台17与显示屏16电连接。

显示屏可以显示对大型捣固车设备、动力稳定车设备和RM80清筛机设备的操作结果，还可以显示养路机械模拟平台根据养路机械设备的操作控制虚拟养路设备进行模拟的结果。

养路机械设备可以根据教学实际实训的需求进行调整。养路机械设备上还安装有传感器和监测设备。传感器用于检测养路机械设备和模拟平台的接点电位的变化状况。监测设备用于监测养路机械设备的操作变化。

本实施例提供根据养路机械模拟平台的两种教学实施方式。两种教学实施方式分别为静态教学实施方式和动态教学实施方式。

静态教学实施方式是把各种养路机械的电路图或教程内容通过课件或者视频的方式投影到电动银幕上。动态教学实施方式为当学生或老师在养路机械模拟台进行操作后，控制信号传输给PC机处理后，将处理结果传输到各种养路机械设备上，观察传感器和监测设备的变化状态。

为了方便教学，需要对养路机械模拟平台进行测试，查看养路机械模拟平台的设备是否完好，以及能否进行操作；测试虚拟养路设备是否操作流畅；还需要查看PC机是否存在问题，电动银幕是否可以及时准时的显示教学内容等。

养路机械设备可以显示操作流程，而养路机械模拟平台按照养路机械设备的操作，通过结果显示系统将操作结果显示出来。PC机可以将养路机械设备的装置组成标记为白色，通电部位标记为红色，开关的合闭、线号等设定为标志符号，进而更加详细形象的向学生讲解和展现养路机械设备的原理图。养路机械设备的每个零件的位置、用途和操作方式等均可以通过养路机械模拟平台显示到显示屏上，而且图像或者视频可以放大或者缩小进行更仔细的观看。

学生可以直接在养路机械设备上进行操作，在PC机上观察结果，还可以操作与观察都在PC机上进行。通过养路机械模拟平台可以形象生动的判断养路机械设备的故障位置以及排除故障，也可以通过显示屏多方位观看故障点。养路机械模拟教学平台可以真实模拟养路机械设备的各方面功能。养路机械模拟平台可以具体的显示多种养路机械的工作过程，并且通过PC机进行虚拟动态显示，也可以直观的对三维视图进行分析。

现有的多媒体教学一般讲解的是文本内容和图像及视频，而养路机械模拟平台将静态教学实施方式和动态教学实施方式相结合，因此养路机械模拟平台使得教学更加形象和直观。养路机械模拟平台充分利用PC机的信息化空间及可控性和交互性等特点，使得教学内容以多种方式显示出来。

通过对模拟平台的操作动态的显示操作的各个步骤和流程，使得学生清楚和简洁的看到与养路机械设备一致的操作结果。所以模拟平台使得教学更加多样化和形象化。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种养路机械模拟平台，其特征在于，包括：电气控制系统、信号采集系统、信号处理系统和结果展示系统；

所述电气控制系统的输出端与所述信号采集系统的输入端电连接；

所述信号采集系统的输出端与所述信号处理系统的输入端电连接；

所述信号处理系统的输出端与所述结果展示系统的输入端电连接；

所述电气控制系统用于对虚拟养路设备进行模拟控制；

所述信号采集系统用于采集对所述虚拟养路设备的控制信号；

所述信号处理系统用于根据所述控制信号控制所述虚拟养路设备进行模拟；

所述结果展示系统用于显示所述信号处理系统的模拟结果。

2.根据权利要求1所述的养路机械模拟平台，其特征在于，所述电气控制系统包括：电源柜、端子柜和模拟台；

所述电源柜分别与所述端子柜和所述模拟台的电源端电连接，还与所述信号采集系统、所述信号处理系统和所述结果展示系统的电源端电连接；

所述电源柜用于给所述养路机械模拟平台供电；

所述端子柜的一端与所述模拟台电连接，所述端子柜的另一端与所述信号采集系统的输入端电连接；

所述端子柜用于接收所述电源柜的电源信号和所述模拟台对所述虚拟养路设备的控制信号，以及将所述电源信号和所述控制信号输出给所述信号采集系统；

所述模拟台用于对所述虚拟养路设备进行控制操作，以及显示控制操作数据。

3.根据权利要求2所述的养路机械模拟平台，其特征在于，所述模拟台包括操纵台和控制台；

所述操纵台与所述控制台电连接；

所述操纵台用于输入对所述虚拟养路设备的操作指令；

所述控制台与所述虚拟养路设备连接；

所述控制台用于根据所述操纵台的操作指令控制所述虚拟养路设备。

4.根据权利要求3所述的养路机械模拟平台，其特征在于，所述操纵台包括台面、开关、控制手柄、键盘和显示屏；

所述开关、所述控制手柄、所述键盘和所述显示屏设置于所述台面上；

所述开关用于控制所述操纵台的开启和关闭；

所述控制手柄和所述键盘用于输入对所述虚拟养路设备的操作指令；

所述显示屏用于显示所述控制手柄和所述键盘的操作数据。

5.根据权利要求1所述的养路机械模拟平台，其特征在于，所述控制台包括实物控制回路和软件控制回路；

所述软件控制回路与所述实物控制回路电连接。

6.根据权利要求2所述的养路机械模拟平台，其特征在于，所述信号采集系统包括信号采集柜；所述信号采集柜与所述端子柜电连接；

所述信号采集柜用于采集所述电气控制系统对虚拟养路设备的模拟控制信号。

7.根据权利要求6所述的养路机械模拟平台，其特征在于，所述信号处理系统包括个人计算机；

所述个人计算机的输入端与所述信号采集柜的输出端电连接；

所述个人计算机用于处理所述信号采集柜采集的控制信号，并控制所述虚拟养路设备进行模拟。

8.根据权利要求7所述的养路机械模拟平台，其特征在于，所述结果展示系统包括视频展台、投影仪、电动银幕和音频系统；

所述视频展台的输出端与所述投影仪的输入端电连接；

所述视频展台用于将实物信息转换为图像信号输出到所述投影仪；

所述投影仪的输入端还与所述个人计算机的输出端电连接，所述投影仪的输出端与所述音频系统的输入端电连接；

所述投影仪用于将所述个人计算机的处理结果投放到所述电动银幕以及传输到所述音频系统进行播放；

所述电动银幕用于播放视频画面；

所述音频系统用于播放音频信息。