CN204332141U - 一种高铁驾驶模拟系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高铁驾驶模拟系统，包括模拟控制仓，该模拟控制仓内设有驾驶台，驾驶台设有交互控制模块，该交互控制模块用于采集并处理各传感器信号以及模拟控制列车的行驶状态，驾驶台内设有主计算机、副计算机以及连接在主计算机和副计算机之间的交换机，该交互控制模块与主计算机相连接，该主计算机连接有第一显示模块与音频设备，该副计算机连接有第二显示模块，该交换机连接有远程计算机，本实用新型真实模拟了高铁驾驶的整个过程，减少在教学培训中误操作带来的损害，还能使人们了解高铁的驾驶相关背景知识，更好地利用高铁交通工具便利出行，达到培训教学目的，使用机动灵活。

Description

一种高铁驾驶模拟系统

技术领域

本实用新型涉及多媒体设备的技术领域，尤指一种虚拟地下铁道、地下站台三维视景仿真，以及模拟高铁驾驶启动、加速、减速和停靠站台过程的一种高铁驾驶模拟系统。

背景技术

轨道交通蕴含着丰富的科学内涵，在动车车厢模型内可进行动车模拟驾驶，同时还可通过图文版和视频了解轨道交通的知识，包括：火车、高铁、轻轨、高铁等轨道交通的科学。

高速铁路，简称高铁，是指通过改造原有线路（直线化、轨距标准化），使最高营运速率达到不小于每小时200公里，或者专门修建新的“高速新线”，使营运速率达到每小时至少250公里的铁路系统。高速铁路除了在列车在营运达到一定速度标准外，车辆、路轨、操作都需要配合提升。

通过在三维逼真的虚拟场景中，由操作者/列车驾驶员真实体验高铁的模拟驾驶，感受到列车高速运行中周围环境的变化，同时通过完成计算机提出的各项任务，了解作为一个合格的列车驾驶员，所必需达到的身体素质和操作技能。在模拟驾驶过程中达到培训教学目的。

在以往的模拟器设计中，一般只是对某个阶段对高铁驾驶的模拟仿真，不能完成地模拟高铁驾驶整个过程中的操作仿真，路段的视景仿真效果差，不能较真实地对高铁路况、周围环境进行多方位仿真显示，如公告号CN2884373Y的中国专利，其揭示了一种站台视景模拟装置，仅能模拟站台视景以及站台与列车之间的实际关系，使驾驶者能够完全相同与现场处理方式进行站台状况处理的练习或考核，并不能给使用者提供高铁整个驾驶过程的体验。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足之处而提供一种高铁驾驶模拟系统， 该系统真实模拟了高铁驾驶的整个过程，减少在教学培训中误操作带来的损害，还能使人们了解高铁的驾驶相关背景知识，更好地利用高铁交通工具便利出行，达到培训教学目的，使用机动灵活。

为实现上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：

一种高铁驾驶模拟系统，包括模拟控制仓，该模拟控制仓内设有驾驶台，所述驾驶台设有交互控制模块，该交互控制模块用于采集并处理各传感器信号以及模拟控制列车的行驶状态，驾驶台内设有主计算机、副计算机以及连接在主计算机和副计算机之间的交换机，该交互控制模块与主计算机相连接，该主计算机用于接收并处理电气控制信号以及传输音像信号，该主计算机连接有第一显示模块与音频设备，该第一显示模块用于虚拟高铁行驶状态的前方三维视景，该副计算机连接有第二显示模块，该第二显示模块用于虚拟高铁行驶状态的侧面三维视景，该交换机连接有远程计算机，该远程计算机用于为主计算机和副计算机提供列车相应行驶状态的影音数据信号。

所述交互控制模块包括控制面板和电控箱，控制面板设于驾驶台上，该控制面板包括推杆组、按钮组、指示灯以及设于驾驶台下方的警示踏板，电控箱设于驾驶台内，该电控箱中设有控制器、推杆模拟量传感器以及制动模拟量传感器，该控制器与主计算机相连接，该控制器用于采集数据以及向主计算机传送收集到的数据，该推杆模拟量传感器用于采集和传输推杆组的操作信号，该制动模拟量传感器用于采集和传输制动控制信号。

所述交互控制模块之推杆组包括一牵引推杆和一制动推杆，该牵引推杆用于模拟控制列车加速状态，该制动推杆用于模拟控制列车减速状态，该牵引推杆、制动推杆一同与推杆模拟量传感器相连接。

所述交互控制模块之控制按钮包括有制动按钮、按钮开关器以及继电器开关，该制动按钮用于模拟驾驶员遇到意外情况时能紧急刹车制动，该制动按钮与制动模拟量传感器相连接。

所述第一显示模块包含有第一显示器、第二显示器和第三显示器，该第一显示器设于驾驶台上的正前方，该第二显示器和第三显示器设于第一显示器两边且对称设置。

所述第二显示模块包含有第四显示器和第五显示器，该第四显示器和第五显示器顺序设于模拟控制仓的其中一内侧面。

所述模拟控制仓为一模拟的高铁驾驶仓外形的壳体结构，该模拟控制仓内的驾驶台前设有一座位，该座位用于使用者乘坐，该驾驶台顶面还设有照明设备，该照明设备用于为模拟驾驶仓内照明，所述远程计算机外设于模拟控制仓。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型通过三维视景模块以及交互控制模块相互作用，软硬件多媒体相结合，模拟高铁启动前的检查，以及启动、加速、减速、停靠以及紧急制动各行驶过程中的驾驶状态，完整地模拟出高铁驾驶有始发站开始，中途经过多个站点，到最后到达终点站，为驾驶者提供整个高铁驾驶过程的真实体验，可以不用在真实的列车环境中真正驾驶列车，既达到了培训教学目的，机动灵活，减少在教学培训过程中误操作带来的损害，同时还可以作为科普工具，使人们了解高铁的驾驶相关背景知识，更好地利用高铁交通工具便利出行。

附图说明

图1 是本实用新型的结构关系示意图。

图2 是本实用新型的电气系统流程图。

图3 是本实用新型的控制系统框图。

图4 是本实用新型之控制仓的结构示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本实用新型作进一步说明：

如图1-4所示，本实用新型关于一种高铁驾驶模拟系统，包括模拟控制仓1，模拟控制仓1为一模拟的高铁驾驶仓外形的壳体结构，该模拟控制仓1内设有驾驶台2，驾驶台2前设有一座位3，该座位3用于使用者乘坐，该驾驶台2顶面还设有照明设备4，该照明设备4用于为模拟驾驶仓内照明。

如图1-3所示，驾驶台2设有交互控制模块5，该交互控制模块5用于采集并处理各传感器信号以及模拟控制列车的行驶状态，驾驶台2内设有主计算机61、副计算机62以及连接在主计算机61和副计算机62之间的交换机63，该交互控制模块5与主计算机61相连接，该主计算机61用于接收并处理电气控制信号以及传输音像信号，该主计算机61连接有第一显示模块64与音频设备65，该第一显示模块64用于虚拟高铁行驶状态的前方三维视景，该副计算机62连接有第二显示模块66，该第二显示模块66用于虚拟高铁行驶状态的侧面三维视景，该交换机63连接有远程计算机7，该远程计算机7用于为主计算机61和副计算机62提供列车相应行驶状态的影音数据信号，该远程计算机7外设于模拟控制仓1，主计算机61、副计算机62、第一显示模块64和第二显示模块66一同构成三维视景显示模块6，其中，交换机63作为主计算机61和副计算机62之间进行通信的设备，远程计算机7作为本实用新型所述整个设备的监控设备，启动设备及检测该台设备的故障，并反馈给远程计算机7。

如图1-3所示，其中，交互控制模块5包括控制面板51和电控箱52，控制面板51设于驾驶台2上，该控制面板51包括推杆组511、按钮组512、指示灯513以及设于驾驶台2下方的警示踏板514，电控箱52设于驾驶台2内，该电控箱52中设有控制器521、推杆模拟量传感器522以及制动模拟量传感器523，该控制器521通过RS485总线（或网络接口）与主计算机61相连接，该控制器521用于采集数据以及向主计算机61传送收集到的数据，该推杆模拟量传感器522用于采集和传输推杆组511的操作信号，该制动模拟量传感器523用于采集和传输制动控制信号。

其中，该控制器521为一PLC，通过控制器521，将采集到的各种传感器的信号传输给各计算机，配合各计算机实现列车启动、减速、加速和紧急制动的模拟控制，按钮组512和指示灯513作为本地控制的开关指示信号，通过它可进行远程和本地的切换。

如图1-3所示，进一步地，交互控制模块5之推杆组511包括一牵引推杆5111和一制动推杆5112，该牵引推杆5111用于模拟控制列车加速状态，根据牵引动力学，当加速到一定速度下，由于列车输出功率一定，速度就稳定在一个数值上，达到最大速度，通过牵引推杆5111的操作，模拟列车从加速到保持最大速度恒速前进的状态；该制动推杆5112用于模拟控制列车减速状态，当达到某一高铁站，推动制动推杆5112，模拟列车减速并停靠在站台的状态，其中，该牵引推杆5111、制动推杆5112一同与推杆模拟量传感器522相连接；在加速或减速过程中，三维视景也随之变化，完全模拟在真实列车上的视觉体验。

如图1-3所示，进一步地，交互控制模块5之控制按钮包括有制动按钮5121、按钮开关器5122以及继电器开关5123，该制动按钮5121用于模拟驾驶员遇到意外情况时能紧急刹车制动，该制动按钮5121与制动模拟量传感器523相连接。

如图1-3所示，其中，第一显示模块64包含有第一显示器641、第二显示器642和第三显示器643，该第一显示器641设于驾驶台2上的正前方，该第二显示器642和第三显示器643设于第一显示器641两边且对称设置。

如图1-3所示，其中，第二显示模块66包含有第四显示器661和第五显示器662，该第四显示器661和第五显示器662顺序设于模拟控制仓1的其中一内侧面，该第二显示模块66通过分布式技术，与主计算机61同步显示三维视景。

主计算机61控制第一显示模块64，通过第一显示模块64主要虚拟视景中的正前方120°的三维视景，副计算机62控制第二显示模块66，通过第二显示模块66虚拟视景中侧面的三维视景，实现显示较大范围的视野，使得模拟高铁驾驶体验更接近真实高铁驾驶情况。

在高铁模拟驾驶过程中，通过前方、侧面的各显示器，观察地下铁道路况和周围环境，在启动前，计算机系统模拟启动前的状况，模拟在一个起始站出发，在检查列车一切就绪后（实际是检查各种模拟传感器信号是否正常，是否处于初始状态，来模拟列车的就绪状态），就可以按下启动按钮，开始模拟驾驶。

计算机系统还提示驾驶员，在出现意外情况下，将作出相应操作，或减速，或按下制动按钮5121，还根据真实情况（高铁驾驶室里，司机脚下有一个按钮，要求司机在一定时间内就得踩一次，一旦超出规定时间没有踩，该按钮就会发出警示，提示司机作出反应。如果司机在几秒之内没有作出回应，列车就会自动停车），在一定时间间隔内，驾驶员必须踩下警示踏板514，否则，模拟显示中出现警告信号，提示驾驶员按规定正常、安全操作；整个模拟过程，由始发站开始，中途经过多个站点，最后达到终点站，完成整个驾驶体验。

在使用时，首先，驾驶者坐在座位3上，激活第一显示器641上显示的一级菜单展项，会出现包括【移动“制动”操作杆进入操作说明】、【移动“牵引”操作杆进入虚拟驾驶体验】的选项，并伴有提示音，系统处于待机状态。

接着，选择【移动“制动”操作杆进入操作说明】进入操作说明界面，以某两地旅途中的真实风景为三维视景，画面上会通过文字提示操作者左手控制“制动”操作杆（即制动推杆5112），右手控制“牵引”操作杆（即牵引推杆5111），画面左下方始终提示“每30秒踩脚下司机警惕装置踏板（即警示踏板514）”并伴有三十秒倒计时，随时注意路况和屏幕上显示的驾驶提示，推动牵引推杆5111，进入虚拟驾驶体验，画面跳转到沿途第一视觉的沿途三维视景，伴有欢迎音乐。

此时，画面与音频设备65同步提示“一切仪表正常，高铁准备就绪，请开车！”，列车从车站开始向站外驶出，窗外（即各显示器）的三维视景缓慢后移消失，随后，系统通过音频设备65提示驾驶者“高铁已正常运行，请提速行驶”，继续推动牵引推杆5111，窗外（即各显示器）的三维视景消失的速度越来越快，当速度达到300km/h时，不再提速，匀速行驶。

在行驶过程中，如果未按照“30秒每次踩踏板”操作，即未按照每30秒踩踏一次警示踏板514，画面中出现提示语“请按照规定踩踏司机警惕装置踏板”，并伴有警报声；当风速超过警戒线，系统会通过音频设备65提示驾驶者“风速超过警戒线，请降速行驶”，此时，驾驶者需拉动制动推杆5112降速，画面中沿途三维视景消失速度减慢。

当列车将要到达目的地时，画面与音频设备65同时提示列车将要到达终点站某某站，请减速进站，拉动制动推杆5112，屏幕（即各显示器）中风景消失的速度减慢，终点站的站台映入眼帘，屏幕中终点站站内景画面，画面定格，站台上出现离站的乘客，画面与音频设备65同步提示“火车到站，体验结束”，至此完成驾驶体验。

以上所述仅是对本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型的范围进行限定，故在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型所述的构造、特征及原理所做的等效变化或装饰，均应落入本实用新型申请专利的保护范围内。

Claims (7)

1.一种高铁驾驶模拟系统，包括模拟控制仓，该模拟控制仓内设有驾驶台，其特征在于：所述驾驶台设有交互控制模块，该交互控制模块用于采集并处理各传感器信号以及模拟控制列车的行驶状态，驾驶台内设有主计算机、副计算机以及连接在主计算机和副计算机之间的交换机，该交互控制模块与主计算机相连接，该主计算机用于接收并处理电气控制信号以及传输音像信号，该主计算机连接有第一显示模块与音频设备，该第一显示模块用于虚拟高铁行驶状态的前方三维视景，该副计算机连接有第二显示模块，该第二显示模块用于虚拟高铁行驶状态的侧面三维视景，该交换机连接有远程计算机，该远程计算机用于为主计算机和副计算机提供列车相应行驶状态的影音数据信号。

2.根据权利要求1所述的一种高铁驾驶模拟系统，其特征在于：所述交互控制模块包括控制面板和电控箱，控制面板设于驾驶台上，该控制面板包括推杆组、按钮组、指示灯以及设于驾驶台下方的警示踏板，电控箱设于驾驶台内，该电控箱中设有控制器、推杆模拟量传感器以及制动模拟量传感器，该控制器与主计算机相连接，该控制器用于采集数据以及向主计算机传送收集到的数据，该推杆模拟量传感器用于采集和传输推杆组的操作信号，该制动模拟量传感器用于采集和传输制动控制信号。

3.根据权利要求1或2所述的一种高铁驾驶模拟系统，其特征在于：所述交互控制模块之推杆组包括一牵引推杆和一制动推杆，该牵引推杆用于模拟控制列车加速状态，该制动推杆用于模拟控制列车减速状态，该牵引推杆、制动推杆一同与推杆模拟量传感器相连接。

4.根据权利要求1或2所述的一种高铁驾驶模拟系统，其特征在于：所述交互控制模块之控制按钮包括有制动按钮、按钮开关器以及继电器开关，该制动按钮用于模拟驾驶员遇到意外情况时能紧急刹车制动，该制动按钮与制动模拟量传感器相连接。

5.根据权利要求1所述的一种高铁驾驶模拟系统，其特征在于：所述第一显示模块包含有第一显示器、第二显示器和第三显示器，该第一显示器设于驾驶台上的正前方，该第二显示器和第三显示器设于第一显示器两边且对称设置。

6.根据权利要求1所述的一种高铁驾驶模拟系统，其特征在于：所述第二显示模块包含有第四显示器和第五显示器，该第四显示器和第五显示器顺序设于模拟控制仓的其中一内侧面。

7.根据权利要求1所述的一种高铁驾驶模拟系统，其特征在于：所述模拟控制仓为一模拟的高铁驾驶仓外形的壳体结构，该模拟控制仓内的驾驶台前设有一座位，该座位用于使用者乘坐，该驾驶台顶面还设有照明设备，该照明设备用于为模拟驾驶仓内照明，所述远程计算机外设于模拟控制仓。