RU108682U1

RU108682U1 - TRAINING SIMULATOR FOR MOTOR TRAILERS IN MOTOR TRANSPORT

Info

Publication number: RU108682U1
Application number: RU2011102157/11U
Authority: RU
Inventors: Денис Дмитриевич Тананаев; Виктор Иванович Кожевников; Иван Викторович Кожевников; Роман Юрьевич Василенко
Priority date: 2011-01-20
Filing date: 2011-01-20
Publication date: 2011-09-20

Abstract

Тренажер для контраварийной подготовки на автотранспорте, характеризующийся применением стандартных органов управления автомобилем на рабочем месте обучаемого, наличием электромеханической динамической платформы модуля водителя, наличием компьютера и акустической системы, динамиков для воспроизведения звуковой обстановки водителя, системы вибрации для имитации динамических воздействий на обучаемого при работе двигателя, рулевого колеса с системой имитации обратной связи, широкоэкранной системы визуализации, использующей светопередающие экраны и проекторы разрешением 1920×1080 пикселей, изображение формируется непосредственно на ветровом и боковых стеклах, отличающийся тем, что расчеты математической модели параметров движения, заданных в компьютер, передаются через блок согласования на приводы тренажера, тем самым достоверно имитируя заданные условия, тренажер включает в себя блок сравнения и оценки правильности выполнения уровней подготовки, позволяющий автоматически оценить действия испытуемого по окончании выполнения упражнения, и блок опасных сигналов в плоскостях движения, предотвращающий критические перегрузки в тренажере, способные привести к травмированию испытуемого. A simulator for emergency training on motor vehicles, characterized by the use of standard vehicle controls at the student’s workplace, the presence of an electromechanical dynamic platform of the driver module, the presence of a computer and speaker system, speakers to reproduce the driver’s sound environment, a vibration system to simulate dynamic effects on the student when the engine is running, steering wheel with feedback simulation system, widescreen visualization system using light transmitting screens and projectors with a resolution of 1920 × 1080 pixels, the image is formed directly on the windshield and side windows, characterized in that the calculations of the mathematical model of the motion parameters specified in the computer are transmitted through the matching unit to the simulator drives, thereby reliably simulating the specified conditions, the simulator includes a unit for comparing and evaluating the correctness of the performance levels, which allows you to automatically evaluate the actions of the subject at the end of the exercise, and a block of dangerous signals in motion planes, which prevents critical overloads in the simulator, which can lead to injury to the subject.

Description

Полезная модель относится к тренажерам для обучения управлению транспортными средствами. The utility model relates to simulators for training in driving.

Известна полезная модель RU 43990 (опубл. 10.02.2005) тренажер для обучения вождению автомобиля в экстремальных условиях включающий рабочий стол, кресло водителя, основные органы управления, состоящие из рулевого колеса с механизмом его крепления, механизма переключения передач, имитирующего действия механической коробки передач, механизма стоянового тормоза, педальной группы, содержащей педаль сцепления, педаль тормоза, акселератор, отличающийся тем, что механизм крепления рулевого колеса обеспечивает вращение руля без ограничения в обе стороны и меняет наклон руля от вертикального до горизонтального положения, а механизм переключения передач имеет прорези, позволяющие выполнять шесть положений рычага, и четыре пружины, которые фиксируют рычаг в рабочем положении. Недостатком данного тренажера является отсутствие обратной связи.Known utility model RU 43990 (publ. 10.02.2005) a simulator for learning how to drive a car in extreme conditions, including a desktop, a driver’s chair, the main controls, consisting of a steering wheel with a mounting mechanism, a gear shift mechanism that simulates the action of a mechanical gearbox, the parking brake mechanism, a pedal group comprising a clutch pedal, a brake pedal, an accelerator, characterized in that the steering wheel attachment mechanism allows the steering wheel to rotate without restriction in both directions it changes the tilt of the steering wheel from vertical to horizontal position, and the gearshift mechanism has slots that allow you to perform six lever positions, and four springs that fix the lever in the working position. The disadvantage of this simulator is the lack of feedback.

Наиболее близким аналогом является полезная модель RU 82910 (опубл. 10.05.2009) - тренажер вождения грузового автомобиля КАМАЗ 4350/5350. Тренажер предназначен для обучения основным навыкам вождения и для совершенствования приемов вождения грузового автомобиля КАМА3-4350/5350 в различных ландшафтных, дорожных и погодных условиях, в различное время года и суток, без расхода моторесурса и горюче-смазочных материалов, в условиях учебного класса. Тренажер представляет собой учебно-тренировочный программно-аппаратный комплекс, состоящий из модуля инструктора и модуля водителя. Тренажер характеризуется применением штатных органов управления и КИП на рабочем месте обучаемого, использованием рулевого колеса с системой обратной связи, наличием компьютерной акустической системы, состоящей из высоко- и низкочастотных динамиков для воспроизведения звуковой обстановки и команд инструктора, использованием микрофонов с аппаратной оцифровкой сигнала и широкоэкранной системы визуализации. В систему визуализации входят: 4 проектора разрешением 1280×1024 пикселей (для формирования фронтального обзора и для левого и правого бокового обзора); светопередающие экраны, усиливающие яркость изображения и устанавливаемые вместо стекол кабины автомобиля; система определения положения головы водителя для формирования закабинного изображения с учетом перемещения точки наблюдения водителя. Кабина расположена на трехстепенной (шестистепенной) электромеханической динамической платформе, имитирующей движение КАМАЗа. В тренажере используется система вибрации для имитации динамических воздействий на обучаемого при работе двигателя. Модуль инструктора включает в себя программные и аппаратные средства блокировки динамической платформы.The closest analogue is the utility model RU 82910 (published on May 10, 2009) - a KAMAZ 4350/5350 truck driving simulator. The simulator is designed to teach basic driving skills and to improve the driving techniques of the KAMA3-4350 / 5350 truck in various landscape, road and weather conditions, at different times of the year and day, without the consumption of motor resources and fuels and lubricants, in a classroom setting. The simulator is a training software and hardware complex, consisting of an instructor module and a driver module. The simulator is characterized by the use of standard controls and instrumentation at the student’s workplace, the use of a steering wheel with a feedback system, the presence of a computer acoustic system consisting of high and low frequency speakers for reproducing the sound environment and instructor commands, using microphones with hardware-based digitization of the signal and wide-screen system renderings. The visualization system includes: 4 projectors with a resolution of 1280 × 1024 pixels (for forming a front view and for a left and right side view); light-transmitting screens that enhance the brightness of the image and are installed instead of the glass of the car cabin; a system for determining the position of the driver’s head to form an indented image taking into account the movement of the driver’s observation point. The cab is located on a three-degree (six-degree) electromechanical dynamic platform that simulates the movement of KAMAZ. The simulator uses a vibration system to simulate dynamic effects on the learner during engine operation. The instructor module includes software and hardware for locking the dynamic platform.

Основным недостатком существующих сегодня методов обучения приемам КАЛ является не только высокая стоимость обучения на специальных полигонах, но и опасность процесса обучения, которой подвергаются обучаемые. В качестве полезной модели предлагается устройство, которое позволяет в камеральных условиях произвести приобретения правильных навыков управления движения автомобиля посредством работы водителя с автомобилем имитатором.The main disadvantage of the existing methods of teaching KAL techniques today is not only the high cost of training at special training grounds, but also the danger of the learning process to which students are exposed. As a utility model, a device is proposed that allows in the office environment to acquire the right skills to control the movement of the car through the work of the driver with the car simulator.

Техническим результатом полезной модели является достоверная имитация поведения различных видов автомобилей в экстремальных условиях, а так же отсутствие необходимости наблюдения инструктора, для контроля безопасности работы тренажера и оценки действий испытуемого.The technical result of the utility model is a reliable simulation of the behavior of various types of cars in extreme conditions, as well as the lack of the need for instructor observation to monitor the safety of the simulator and evaluate the actions of the subject.

Технический результат достигается тем, что расчеты математической модели параметров движения заданных в компьютер передаются через блок согласования на приводы тренажера, тем самым достоверно имитируя заданные условия. Отсутствует необходимость в инструкторе, так как тренажер включает в себя блок сравнения и оценки правильности выполнения уровней подготовки, позволяющий автоматически оценить действия испытуемого по окончании выполнения упражнения, и блок опасных сигналов в плоскостях движения, предотвращающий критические перегрузки в тренажере способные привести к травмированию испытуемого (чрезмерный уклон, резкое вращение).The technical result is achieved by the fact that the calculations of the mathematical model of the motion parameters specified in the computer are transmitted through the matching unit to the simulator drives, thereby reliably simulating the specified conditions. There is no need for an instructor, since the simulator includes a unit for comparing and evaluating the correctness of the training levels, which allows you to automatically evaluate the actions of the subject at the end of the exercise, and a block of dangerous signals in the motion planes that prevents critical overloads in the simulator that can lead to injury to the subject (excessive slope, sharp rotation).

Тренажер для контраварийной подготовки на автотранспорте, характеризуется применением стандартных органов управления автомобилем на рабочем месте обучаемого, наличием электромеханической динамической платформы модуля водителя, наличием компьютера и акустической системы, динамиков для воспроизведения звуковой обстановки водителя, системы вибрации для имитации динамических воздействий на обучаемого при работе двигателя, рулевого колеса с системой имитации обратной связи, широкоэкранной системы визуализации, использующей светопередающие экраны и проекторы разрешением 1920×1080 пикселей, изображение формируется непосредственно на ветровом и боковых стеклах. При этом согласно изобретению расчеты математической модели параметров движения, заданных в компьютер, передаются через блок согласования на приводы тренажера, тем самым достоверно имитируя заданные условия, тренажер включает в себя блок сравнения и оценки правильности выполнения уровней подготовки, позволяющий автоматически оценить действия испытуемого по окончании выполнения упражнения, и блок опасных сигналов в плоскостях движения, предотвращающий критические перегрузки в тренажере, способные привести к травмированию испытуемого.The simulator for emergency training on vehicles is characterized by the use of standard vehicle controls at the student’s workplace, the presence of an electromechanical dynamic platform for the driver module, the presence of a computer and speaker system, speakers for reproducing the driver’s sound environment, a vibration system to simulate dynamic effects on the student when the engine is running, steering wheel with feedback simulation system, widescreen visualization system using a light edayuschie screens and projectors 1920 × 1080 pixels, an image is formed directly on the windscreen and side windows. Moreover, according to the invention, the calculations of the mathematical model of the motion parameters specified in the computer are transmitted through the matching unit to the simulator drives, thereby simulating the specified conditions reliably, the simulator includes a unit for comparing and evaluating the correctness of the training levels, allowing you to automatically evaluate the actions of the subject at the end of execution exercises, and a block of dangerous signals in the motion planes, which prevents critical overloads in the simulator, which can lead to trauma go.

Полезная модель поясняется чертежами. На рисунке 1 изображен общий вид тренажера для контраварийной подготовки (КАЛ). На рисунке 2 - блок-схема программы для задания основных параметров движения автомобиля. На рисунке 3 - блок-схема работы модулей тренажера для контраварийной подготовки водителей. На рисунке 4 - схема поведения автомобиля, при торможении, повороте.The utility model is illustrated by drawings. Figure 1 shows a general view of the simulator for contra-emergency training (CAL). Figure 2 is a block diagram of a program for setting the basic parameters of a car’s movement. Figure 3 is a block diagram of the operation of simulator modules for driver emergency training. Figure 4 is a diagram of a car’s behavior when braking and turning.

Тренажер (рис.1) состоит из: кабины 1, верхней платформы 2, нижней платформы 3, гидравлических цилиндров 4, электродвигателя 5, кресла водителя 6, ремня безопасности 7, рулевого колеса 8, педали газа 9, педали тормоза 10, рычага переключения передач 11, фронтального монитора визуализации 12, периферийных мониторов 13, резиновой гармошки 14.The simulator (Fig. 1) consists of: cab 1, upper platform 2, lower platform 3, hydraulic cylinders 4, electric motor 5, driver's seat 6, seat belt 7, steering wheel 8, gas pedal 9, brake pedal 10, gear lever 11, front visualization monitor 12, peripheral monitors 13, rubber accordion 14.

Полезная модель работает следующим образом.The utility model works as follows.

Тренажеру через компьютерную систему задаются, в зависимости от сложности упражнения, внешние и внутренние параметры, значения которых определяются внешними условиями, определяемыми зрительно через монитор, заданием радиусов кривых, уклонов дороги, коэффициентов сцепления с дорогой и прочими условиями (рис.2). Таким образом, получают реальную автомобильную дорогу и реального водителя, взаимодействующие через органы управления с математической моделью, которая в реальном режиме времени получая информацию системы управления автомобилем через блоки согласования сигналов, производит расчет параметров положения автомобиля в пространстве. Важнейшим элементом обучения водителей является наличие обратной связи между результатами управления автомобилем и работой математической модели через механические воздействия параметров движения автомобиля в процессе выполнения упражнения. Например: при скольжении вбок рассчитанные математической моделью боковые уклоны передаются через систему гидропривода на платформу в боковом направлении.Depending on the complexity of the exercise, the trainer is given the external and internal parameters, the values of which are determined by the external conditions determined visually through the monitor, by setting the radii of the curves, the slopes of the road, the coefficients of adhesion to the road and other conditions (Fig. 2). Thus, they get a real road and a real driver, interacting through the controls with a mathematical model, which, in real time, receiving information from the car control system through signal matching blocks, calculates the vehicle's position in space. The most important element of driver training is the presence of feedback between the results of driving and the mathematical model through the mechanical effects of vehicle motion parameters during the exercise. For example: when sliding sideways, the lateral slopes calculated by the mathematical model are transmitted through the hydraulic drive system to the platform in the lateral direction.

Указанные операции воздействия на водителя, информируют его о допущенных ошибках и позволяют ускорить процесс камерального обучения. Детальный разбор правильности управляющих воздействий на автомобиль позволяет сделать подпрограмма математической модели анализа ошибок допущенных справа и критических слева (рис.3).These operations affecting the driver, inform him of the mistakes made and allow to accelerate the process of cameral training. A detailed analysis of the correctness of control actions on the car allows you to make a subroutine of a mathematical model for analyzing errors made on the right and critical on the left (Fig. 3).

Для определения параметров движения автомобиля в экстренных ситуациях, таких как действия водителя при контраварийной подготовке, использовалась математическая модель, построенная на основе четырехмассовой расчетной схеме (рис.4).To determine the parameters of the car’s movement in emergency situations, such as the driver’s actions during emergency training, a mathematical model was used based on a four-mass calculation scheme (Fig. 4).

В модели учитывались следующие степени свободы: продольные и поперечные перемещение автомобиля, поворот продольной оси автомобиля, крен, дифферент и вертикальное перемещение кузова передних колес и средней точки заднего моста, поворот заднего моста, вращение колес.The following degrees of freedom were taken into account in the model: longitudinal and transverse movement of the car, rotation of the longitudinal axis of the car, roll, trim and vertical movement of the body of the front wheels and the midpoint of the rear axle, rotation of the rear axle, rotation of the wheels.

Claims

A simulator for emergency training on motor vehicles, characterized by the use of standard vehicle controls at the student’s workplace, the presence of an electromechanical dynamic platform of the driver module, the presence of a computer and speaker system, speakers to reproduce the driver’s sound environment, a vibration system to simulate dynamic effects on the student when the engine is running, steering wheel with feedback simulation system, widescreen visualization system using light transmitting screens and projectors with a resolution of 1920 × 1080 pixels, the image is formed directly on the windshield and side windows, characterized in that the calculations of the mathematical model of the motion parameters specified in the computer are transmitted through the matching unit to the simulator drives, thereby reliably simulating the specified conditions, the simulator includes a unit for comparing and evaluating the correctness of the performance levels, which allows you to automatically evaluate the actions of the subject at the end of the exercise, and a block of dangerous signals in motion planes, which prevents critical overloads in the simulator, which can lead to injury to the subject.