CN215376633U - 一种高速动车组司机模拟实训系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于高速动车组驾驶技能培训技术领域，具体涉及一种高速动车组司机模拟实训系统。该实训系统包括模拟驾驶舱、智能分析评价装置、三维视景显示装置、仿真驾驶台和电源系统。智能分析评价装置包括智能分析主机、智能评价摄像机、语音采集器。智能评价摄像机包括三个摄像机，用于拍摄学员的行为动作，并将拍摄的画面传送给智能分析主机；语音采集器用于获取学员的声音，并传送给智能分析主机；智能分析主机根据摄像机拍摄的实时画面和获取的语音来对学员的操纵情况进行分析评价。相较于人工的方法，该实训系统减轻了教师的负担，评价结果更加客观，缩短了学员的培训周期，解决了铁路新岗和转岗司机以及在岗司机综合技能提升培训的难题。

Description

一种高速动车组司机模拟实训系统

技术领域

本实用新型属于高速动车组技能培训技术领域，具体涉及一种高速动车组司机模拟实训系统。

背景技术

随着高铁铁路网的建设，高铁在铁路客运中承担的运输任务越来越重，对高铁司机人才的需求也越来越大。司机年龄普遍年轻化，各种故障处理与非正常行车普遍存在于书本之中，真到用时难以熟练操作。为了减少铁路运输的风险，高速动车组司机缺少不了各种风险的演练实操。另外高铁技术发展迅速，各项管理规定和技术指标也不断升级优化，高速动车组司机也需要一套模拟实训系统，能够不断更新自身的知识，熟练掌握各项技能。

目前，大部分动车组司机实训系统均实现了正常行车实训、非正常行车及故障处理实训功能，但学员的操作都是单向性的，对于学员实训过程的动作和实训过程全靠培训老师来进行评价，没有较为客观的反馈，学员也无法对自己在实训中的操作进行全面且客观的评估，培训的针对性较弱，学习效率较低。

实用新型内容

本实用新型提供了一种高速动车组司机模拟实训系统，用以解决现有技术中无法对学员进行全面且客观评估、培训效率低的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型所包括的技术方案以及技术方案对应的有益效果如下：

本实用新型提供了一种高速动车组司机模拟实训系统，包括模拟驾驶舱、智能分析评价装置、三维视景显示装置、实训控制显示器、仿真驾驶台和电源系统；

所述模拟驾驶舱用于模拟真实高速动车组的司机室环境；

所述智能分析评价装置包括智能分析主机、智能评价摄像机和语音采集器；所述智能评价摄像机包括三个摄像机，分别设置在模拟驾驶舱内的左侧、右侧和中间位置，用于从不同角度拍摄学员的行为动作，并与智能分析主机相连，用于将拍摄的画面传送给分析主机；所述语音采集器设置在驾驶舱内，用于获取学员的声音，并与分析主机相连，用于将获取的声音传送给分析主机；所述分析主机用于根据拍摄的画面和获取的语音来对学员的操纵情况进行评价；

所述三维视景显示装置设置在模拟驾驶舱内，包括视景计算机主机和视景显示器；所述视景显示器与视景计算机主机相连，用于在视景计算机主机的控制下显示行车视景；

所述实训控制显示器与视景计算机主机相连，用于在视景计算机主机的控制下显示实训情景；

所述仿真驾驶台设置在模拟驾驶舱内，用于模拟真实高速动车组的司机驾驶台；

所述电源系统用于为需供电设备供电。

上述技术方案的有益效果为：本实用新型的高速动车组司机模拟实训系统，通过多个摄像机来多角度拍摄学员的动作和手势，并结合语音采集器获取的学员的语音，从而便于智能分析评价装置中的分析主机对学员的操纵情况进行自动分析、记录与评价，以确定学员的操纵情况是否合格，从而实现了对学员培训成果的自动化分析与评价，相较于人工的方法，减轻了培训老师的负担，评价结果更加客观和公正，提高了培训效率，缩短了培训周期。同时，还为高速动车组司机提供了非正常行车以及故障处置等各种风险演练实操的平台，快速提高了学员的技能业务水平。该实训系统中还设置有模拟驾驶舱、三维视景显示装置和仿真驾驶台，这些均与真实高速动车组极为类似，使学员更有真实感，提高了培训效果。

进一步的，所述智能分析评价装置还包括智能评价显示器。

进一步的，为了准确获取学员的声音，所述语音采集器靠近模拟驾驶舱内左侧位置的摄像头处设置。

进一步的，所述智能分析评价装置还包括交换机，所述三个摄像机和语音采集器均通过所述交换机与分析主机相连。

进一步的，为了全方位显示视景，所述视景显示器包括前向视景显示器和两个侧向视景显示器，所述前向视景显示器用于显示司机室的前窗行车视景，所述两个侧向视景显示器分别用于显示司机室的左侧向行车视景和右侧向行车视景。

进一步的，为了分担只有一个视景计算机主机时的数据处理压力，所述视景计算机主机包括第一视景计算机主机和第二视景计算机主机，所述前向视景显示器和实训控制显示器均与第一视景计算机主机相连，所述两个侧向视景显示器均与第二视景计算机主机相连。

进一步的，为了对学员进行更为直观的提示，所述智能分析评价装置还包括喇叭，与分析主机相连，用于在分析主机的控制下播放语音提示。

进一步的，所述仿真驾驶台包括操纵台司控器、开关、行车控制计算机和人机交互显示屏；

所述操纵台司控器和开关均与行车控制计算机相连，用于将学员的操纵信号传送给行车控制计算机；

所述人机交互显示屏与行车控制计算机相连，用于将行车控制计算机传送的学员操纵信息和/或状态信息进行显示。

进一步的，为了在实训时进行照明，所述模拟驾驶舱内还设置有司机室灯。

进一步的，所述模拟驾驶舱为半封闭式模拟驾驶舱。

附图说明

图1是本实用新型的高速动车组司机模拟实训系统的示意图；

其中，1-模拟驾驶舱，2-前向视景显示器，3-侧向视景显示器，4-智能评价显示器，5-智能评价摄像机，6-语音采集器，7-喇叭，8-司机室灯，9-实训控制显示器，10-仿真驾驶台。

具体实施方式

本实用新型的一种高速动车组司机模拟实训系统，如图1所示，包括模拟驾驶舱1、智能分析评价装置、三维视景显示装置、实训控制显示器9、仿真驾驶台10和电源系统。

1、模拟驾驶舱1。

模拟驾驶舱1为半封闭式模拟驾驶舱，该半封闭式模拟驾驶舱1为学员提供独立的实训空间，用于模拟真实高速动车组的司机室环境，避免外界的干扰，提高沉浸感，同时为该实训系统中的摄像机5、语音采集器6、三维视景显示装置、实训控制显示器9、喇叭7等提供安装结构。模拟驾驶舱1内设置有司机室灯8，司机室灯8由仿真驾驶台10台面上的“司机室灯扳键开关”进行控制。

而且，该半封闭式模拟驾驶舱1具有高速动车组车型的涂装特征和车型文字，用于直观反映出所对应实训车型。

2、智能分析评价装置。

智能分析评价装置包括分析主机、智能评价显示器4、智能评价摄像机5、语音采集器6、POE交换机和喇叭7。

智能评价摄像机5包括三个摄像机，分别设置在半封闭式模拟驾驶舱1内的左侧、右侧和中间位置，用于从多个角度拍摄捕捉学员的动作和状态，包括肢体关节、手势动作、面部状态等。

语音采集器6设置在左侧位置处的摄像机的旁边，用于采集学员的声音。

智能评价摄像机5本身具有音频硬件接口，本实施例中，通过外部接入语音采集器6采集声音，智能评价摄像机5将声音信号与图形信号进行混合编码形成视频信号。语音采集器6采用数字高保真拾音器，保证了声音采集的效果。

分析主机根据智能评价摄像头5采集的视频信号提取图形和声音两种数字编码信号，经过处理后直接用于分析处理。

POE交换机除了给智能评价摄像机5提供数据通信链路外，还给智能评价摄像机5提供工作电源。

喇叭7用于播放智能评价的结果，如“玩手机”、“请注意瞭望”等语音提示。由分析主机提供音频信号。

智能评价显示器4设置在模拟驾驶舱1内的左侧舱体上。

分析主机通过网络通信获取高速动车组运行的状态信息、接收仿真驾驶台10的指令，如时间、车型、司机号、公里标、速度等信息。还通过中间部位的摄像机5拍摄的画面进行学员人脸识别，与仿真驾驶台10预先采集的人脸图片进行比对，确认学员信息正确后开始进行实训。在实训操作过程中，智能评价显示器4界面可显示学员面部定位、眼部轮廓捕捉，对学员的躯干、手指的动态进行识别，并在智能评价显示器4画面实时显示标框画面，依据指令对常见手臂状态进行判断(需进行项点分析，根据给出的关键项点后，开始对算法状态进行分析统计)，根据仿真驾驶台10行车控制计算机发送的关键事件指令进行摄像机5视频的记录和存储，记录关键事件前10秒的视频，实训操作中获取仿真驾驶台10信息，通过智能评价显示器4实时显示运行曲线信息。而且，分析主机还可分析语音采集器6采集的学员的呼唤应答语音，经过算法处理，实现固定语音的识别，以及相应的语音转文字，再与标准的呼唤应答范本进行对比，给出评判结果。

另外，在获取智能评价摄像机5拍摄的画面后，还可对其进行分析处理，对实训中的不规范行为(例如玩手机、打瞌睡、注意力不集中等)进行记录，并通过喇叭7进行语音提示。本实施例中，喇叭7设置在左侧位置处的摄像机的下方。

3、三维视景显示装置。

三维视景显示装置包括视景计算机主机、视景显示器和功放。

视景计算机主机包括两个视景计算机主机，分别为第一视景计算机主机和第二视景计算机主机，这两个计算机主机均为高性能工业控制计算机，采用高性能独立显卡，为视景的高质量渲染输出提供保证；同时，这两个计算机主机通过网络接口，与仿真驾驶台10中的行车控制计算机进行TCP/IP通信，视景计算机主机中的视景程序和仿真驾驶台10中的行车控制程序两者所用的公里标对应，线路模型按真实线路建立，展现出行驶过程中加减速、雨雪天气、接触网异物等三维动态效果。

视景显示器包括前向视景显示器2和侧向视景显示器3。前向视景显示器2用于显示司机室的前窗行车视景；侧向视景显示器3有2个，分别用于展示左侧向视景和右侧向视景。前向视景显示器2通过HDMI接口连接到第一视景计算机主机的独立显卡。两个侧向视景显示器3通过HDMI接口分别连接到第二视景计算机主机的独立显卡。

为减轻第一视景计算机主机处理器负担，采用独立的声卡，功放连接到声卡上，列车运行时的仿真音效均由声卡发出。

仿真驾驶台10中的行车控制程序使用真实线路的行车数据建立用于比对的标准库，真实的行车数据是根据现场实际验证和多次优化而来的。通过将学员模拟实训的操纵记录与标准库中的行车数据进行拟合对比，对不一致处进行判断，分析出学员的操纵弱项，从而进行有针对性地学习，最终使学员在实训中掌握规范行车、平稳操纵、正点到达、准确对标的高速列车操纵技能。

4、实训控制显示器9。

实训控制显示器9用于进行实训情景的设置，如实训时选择的线路、天气设置、区间非正常事件设置、区间故障事件设置等实训情景，实训控制显示器9通过DVI及USB接口与第一视景计算机主机相连接。

5、仿真驾驶台10。

仿真驾驶台10完全根据真车造型进行制作，包括操纵台司控器、开关、数据采集装置、行车控制计算机和人机交互显示屏等硬件装置。

行车控制计算机上安装有行车控制程序。

操纵台司控器和开关均与数据采集装置相连，数据采集装置用于将司控器档位、开关转换为数字编码信号。

数据采集装置与行车控制计算机通过RS232串口进行数据交互，用于将转换后的数字编码信号传送给行车控制计算机。

人机交互显示屏与行车控制计算机相连，用于显示与实车一致的操纵界面和信息显示界面。

仿真驾驶台10为现有技术，这里不再赘述。

6、电源系统。

电源系统包括导轨电源以及电源适配器，为半封闭仿真舱上所有设备提供电源，与仿真驾驶台10同步供电和断电。导轨电源为两个150W电源，交流220V输入，直流12V输出，分别为POE交换机、智能分析评价装置的分析主机、智能评价显示器4和实训控制显示器9供电。

整体来看，本实用新型的高速动车组司机模拟实训系统，通过多个摄像机5来多角度拍摄学员的动作和手势，并结合语音采集器6获取的学员的语音，从而便于智能分析评价装置中的分析主机对学员的操纵行为进行分析、记录、评判，生成实训记录和报告，并给出建议项，使学员客观且快速确定自己的操纵是否合格。相较于人工的方法，减轻了教师的负担，评价结果更加客观和公正，提高了学员的技能水平，缩短了动车组司机的培养周期，并为非正常行车、故障处理的风险演练提供了平台和手段，有助于提升动车组司机的综合素质，提高行车安全。

Claims (10)

1.一种高速动车组司机模拟实训系统，其特征在于，包括模拟驾驶舱、智能分析评价装置、三维视景显示装置、实训控制显示器、仿真驾驶台和电源系统；

所述模拟驾驶舱用于模拟真实高速动车组的司机室环境；

所述智能分析评价装置包括智能分析主机、智能评价摄像机和语音采集器；所述智能评价摄像机包括三个摄像机，分别设置在模拟驾驶舱内的左侧、右侧和中间位置，用于从不同角度拍摄学员的行为动作，并与智能分析主机相连，用于将拍摄的画面传送给分析主机；所述语音采集器设置在驾驶舱内，用于获取学员的声音，并与分析主机相连，用于将获取的声音传送给分析主机；所述分析主机用于根据拍摄的画面和获取的语音来对学员的操纵情况进行评价；

所述三维视景显示装置设置在模拟驾驶舱内，包括视景计算机主机和视景显示器；所述视景显示器与视景计算机主机相连，用于在视景计算机主机的控制下显示行车视景；

所述实训控制显示器与视景计算机主机相连，用于在视景计算机主机的控制下显示实训情景；

所述仿真驾驶台设置在模拟驾驶舱内，用于模拟真实高速动车组的司机驾驶台；

所述电源系统用于为需供电设备供电。

2.根据权利要求1所述的高速动车组司机模拟实训系统，其特征在于，所述智能分析评价装置还包括智能评价显示器。

3.根据权利要求1所述的高速动车组司机模拟实训系统，其特征在于，所述语音采集器靠近模拟驾驶舱内左侧位置的摄像头处设置。

4.根据权利要求1所述的高速动车组司机模拟实训系统，其特征在于，所述智能分析评价装置还包括交换机，所述三个摄像机和语音采集器均通过所述交换机与分析主机相连。

5.根据权利要求1所述的高速动车组司机模拟实训系统，其特征在于，所述视景显示器包括前向视景显示器和两个侧向视景显示器，所述前向视景显示器用于显示司机室的前窗行车视景，所述两个侧向视景显示器分别用于显示司机室的左侧向行车视景和右侧向行车视景。

6.根据权利要求5所述的高速动车组司机模拟实训系统，其特征在于，所述视景计算机主机包括第一视景计算机主机和第二视景计算机主机，所述前向视景显示器和实训控制显示器均与第一视景计算机主机相连，所述两个侧向视景显示器均与第二视景计算机主机相连。

7.根据权利要求1所述的高速动车组司机模拟实训系统，其特征在于，所述智能分析评价装置还包括喇叭，与分析主机相连，用于在分析主机的控制下播放语音提示。

8.根据权利要求1所述的高速动车组司机模拟实训系统，其特征在于，所述仿真驾驶台包括操纵台司控器、开关、行车控制计算机和人机交互显示屏；

所述操纵台司控器和开关均与行车控制计算机相连，用于将学员的操纵信号传送给行车控制计算机；

所述人机交互显示屏与行车控制计算机相连，用于将行车控制计算机传送的学员操纵信息和/或状态信息进行显示。

9.根据权利要求1所述的高速动车组司机模拟实训系统，其特征在于，所述模拟驾驶舱内还设置有司机室灯。

10.根据权利要求1～9任一项所述的高速动车组司机模拟实训系统，其特征在于，所述模拟驾驶舱为半封闭式模拟驾驶舱。

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