專利名稱：列車模擬駕駛系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種駕駛培訓(xùn)系統(tǒng)，尤其涉及一種列車模擬駕駛系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
鐵路運輸是目前僅次于海運的一種主要運輸方式。運量較大，運輸 速度較快，運輸風(fēng)險較小，能常年保持運營。尤其是隨著集裝箱運輸和 國際多式聯(lián)運的發(fā)展使得鐵路運輸對物流運輸業(yè)、甚至對一國的國民經(jīng) 濟的發(fā)展都有著愈發(fā)重大的意義。
由于鐵路運輸與其他運輸方式相比對整體效率以及運行安全性的 要求更高，而鐵路運輸又要面對諸多自身獨有的困難，比如，部分區(qū)間 高坡區(qū)段多、橋隧多、曲線路線多，部分機車載重量大、掛接車廂長等 等。所以在鐵路運輸中對安全運營歷來十分重視。
在鐵路運輸?shù)倪^程中，列車操縱作業(yè)、車站作業(yè)和行車調(diào)度作業(yè)是 鐵路運輸作業(yè)中不可缺少的三個環(huán)節(jié)，是鐵^^運輸生產(chǎn)任務(wù)能否安全順 利完成的重要保證。因此，如何有效對上述三個環(huán)節(jié)中的工作人員進行 培訓(xùn)是一項重要的工作。
進入20世紀(jì)90年代以來，尤其是隨著城市軌道交通的迅速發(fā)展， 迫切需要對駕駛?cè)藛T、進行業(yè)務(wù)技能考核，對已上崗人員也需要每年定 期進行技能鞏固培訓(xùn)。傳統(tǒng)的培訓(xùn)方式是對駕駛?cè)藛T進行實地培訓(xùn)，這 種培訓(xùn)方式成本高、周期長，已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代社會的需求。因此，根 據(jù)鐵路運輸及城市軌道交通的發(fā)展情況以及對相關(guān)工作人員要求的不 斷提高，實有必要研發(fā)一種列車模擬駕駛系統(tǒng)，用于培訓(xùn)列車駕駛員以 及城市輕軌或地鐵駕駛員在運輸作業(yè)過程中的主要作業(yè)技能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的，是在于提供一種列車模擬駕駛系統(tǒng)以便于培訓(xùn)
從事列車或城市軌道交通的駕駛?cè)藛T。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的列車模擬駕駛系統(tǒng)是這樣設(shè)計的 一種列車模擬駕駛系統(tǒng)，包括主控裝置、數(shù)據(jù)采集輸出裝置和視景
仿真裝置，所述數(shù)據(jù)采集輸出裝置接收模擬駕駛輸入數(shù)據(jù)，并將所述駕 駛輸入數(shù)據(jù)發(fā)送到所述主控裝置；所述主控裝置根據(jù)模擬駕駛輸入數(shù)據(jù) 生成仿真數(shù)據(jù)，并將該仿真數(shù)據(jù)發(fā)送到視景仿真裝置以建立列車運行模 擬場景。
作為優(yōu)選實施例，所述視景仿真裝置包括用于播放預(yù)先存儲列車運 行視頻圖像的視頻播放單元。
作為優(yōu)選實施例，所述^L景仿真裝置包括用于實時生成列車運行模 擬場景的場景生成單元，該場景生成單元將其產(chǎn)生的模擬場景數(shù)據(jù)發(fā)送 到所述視景仿真裝置的視頻播放單元。
作為優(yōu)選實施例，包括與所述主控裝置連接的車載計算機仿真裝 置，該車載計算機仿真裝置從所述主控裝置接收數(shù)據(jù)并發(fā)送至所述視景 仿真裝置。
作為優(yōu)選實施例，所述系統(tǒng)還包括聲音仿真裝置，所述聲音仿真裝 置從所述主控裝置接收指令并把聲音信號發(fā)送到揚聲器。
作為優(yōu)選實施例，所述系統(tǒng)還包括運動仿真裝置，所述運動仿真裝 置從所述主控裝置接收運動指令并向液壓傳動機構(gòu)發(fā)送運動指令。
作為優(yōu)選實施例，所述系統(tǒng)還包括故障處理裝置，該故障處理裝置 向所述主控裝置發(fā)送預(yù)先設(shè)置的錯誤指令，所述主控裝置向相應(yīng)指示面 板發(fā)送警報信號。
作為優(yōu)選實施例，所述系統(tǒng)還包括教員監(jiān)控裝置，該教員監(jiān)控裝置 與所述主控裝置交換數(shù)據(jù)。
作為優(yōu)選實施例，所述系統(tǒng)還包括學(xué)員觀摩裝置，該學(xué)員觀摩裝置 從所述主控裝置和所述數(shù)據(jù)采集輸出裝置接收數(shù)據(jù)。
作為優(yōu)選實施例，所述列車模擬駕駛系統(tǒng)安裝在駕駛輪中。
本發(fā)明的功效在于，該列車模擬駕駛系統(tǒng)可以用于培訓(xùn)列車駕駛員 以及城市軌道交通的駕駛?cè)藛T在運輸作業(yè)過程中的主要作業(yè)技能，從而
確保所述駕駛?cè)藛T具有較高的業(yè)務(wù)水平以及較高的處理突發(fā)事件的能 力。


下面結(jié)合附圖以及具體實施方式
對本發(fā)明的列車模擬駕駛系統(tǒng)進
行詳細(xì)說明
圖l是本發(fā)明的列車模擬駕駛系統(tǒng)的方框圖。
具體實施例方式
如圖l所示，列車模擬駕駛子系統(tǒng)由一個中央控制裝置即主控裝置 10和其他8個不同功能的裝置組成。
列車模擬駕駛子系統(tǒng)1作為電力機車駕駛技能的培訓(xùn)工具，具有視 景、聲音與動感仿真功能，培訓(xùn)環(huán)境和內(nèi)容與實際工作應(yīng)該做到盡可能 的一致，因此它包括主控裝置IO、負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)輸入、輸出的數(shù)據(jù)采集輸 出裝置102、車載計算機仿真裝置103、視景仿真裝置104、音頻播放裝 置105、運動仿真裝置106、故障處理裝置107、教員監(jiān)控裝置108、學(xué) 員觀摩裝置109以及其他必要的輔助設(shè)備、電源設(shè)備等。
主控裝置10:它是列車模擬駕駛子系統(tǒng)的核心，承擔(dān)著列車模擬駕 駛子系統(tǒng)中列車仿真實時計算、視景、聲音、運動系統(tǒng)控制參數(shù)的實時 計算與網(wǎng)絡(luò)通訊控制等繁重的任務(wù)，它與其他裝置的控制計算機保持最 為頻繁的信息交換，是系統(tǒng)性能得以保證的根本所在。所述主控系統(tǒng)IO 不但是列車模擬駕駛子系統(tǒng)的中樞而且同時用于處理車站作業(yè)仿真子 系統(tǒng)2、列車調(diào)度指揮仿真培訓(xùn)子系統(tǒng)3的部分?jǐn)?shù)據(jù)，以協(xié)調(diào)上述3個 子系統(tǒng)協(xié)同工作，共同模擬鐵路運行的完整系統(tǒng)。
數(shù)據(jù)采集輸出裝置102:該裝置選用PC工控機，實現(xiàn)對駕駛員操 縱臺輸入的數(shù)據(jù)采集，并且管理儀表、指示燈、顯示設(shè)備的驅(qū)動控制， 同時兼顧計算機顯示界面仿真和列車控制邏輯運算。
所述數(shù)據(jù)采集輸出裝置102與所述主控裝置IO通過網(wǎng)絡(luò)相互連接， 使得所述主控裝置10可以實時監(jiān)控駕駛員通過操縱臺輸入的數(shù)據(jù)，并
且根據(jù)其輸入反饋回信息到操作臺的相應(yīng)的指示燈、儀表盤上或是為其 他的驅(qū)動設(shè)備提供指令。
車載計算機仿真裝置103:使用軟件方式仿真車載計算機顯示系統(tǒng)， 可以通過不斷的從所述主控裝置10接受數(shù)據(jù)并發(fā)送至顯示裝置以便實 時顯示最新的模擬路況信息，比如前方區(qū)間是否已經(jīng)被閉塞等。通過此 類信息提示駕駛員接下來應(yīng)該選擇進行何種操作。顯示屏幕可以選用與 原車顯示屏設(shè)備類似的代用品。
視景仿真裝置104:由視景生成與控制設(shè)備和視景顯示設(shè)備共同組 成。其中，視景生成與控制設(shè)備包括視頻播放單元與場景生成單元。所 述視頻播放單元采用直接放像技術(shù)，將線路實景事先錄制在錄像帶、激 光視盤等物理介質(zhì)上，再利用相應(yīng)的放像設(shè)備重放出來；所述場景生成 單元采用計算機圖像生成技術(shù)，通過計算機軟件及相應(yīng)的硬件顯示設(shè) 備，建立列車運行線路的三維場景模型，由計算機實時計算生成虛擬線 路視景實現(xiàn)列車運行時的場景模擬，該場景生成單元將其產(chǎn)生的模擬場 景數(shù)據(jù)發(fā)送到所述視景仿真裝置的視頻播放單元以便顯示圖象。而視景 顯示設(shè)備則采用三通道板塊式視景顯示系統(tǒng)，視景系統(tǒng)全部位于運動平 臺上，其中DLP投影設(shè)備、正投系統(tǒng)以及全封閉的前向投影室有較寬 的視景并給人較強的沉浸感。所述視景顯示設(shè)備用于接受并顯示所述視 景生成與控制設(shè)備傳送的圖像信息。
該視景仿真裝置104通過接收所述主控裝置10的指令來確定正在 模擬的列車速度等信息，從而控制視頻文件的播放速度，以達到所述視 景仿真裝置104能夠真實再現(xiàn)列車環(huán)境的目的。所述數(shù)據(jù)采集輸出裝置 102接收模擬駕駛輸入數(shù)據(jù)，并將所述駕駛輸入數(shù)據(jù)發(fā)送到所述主控裝 置；所述主控裝置根據(jù)模擬駕駛輸入數(shù)據(jù)生成仿真數(shù)據(jù)，并將該仿真數(shù) 據(jù)發(fā)送到視景仿真裝置以建立列車運行模擬場景。
音頻播放裝置105:采用數(shù)字式音響發(fā)生器，模擬方式有線傳輸、 數(shù)字方式記錄與回放的聲音模擬系統(tǒng)。所述音頻播放裝置105配備支持 5.1聲道輸出的高檔音頻處理卡，功放采用獨立5.1聲道的環(huán)繞立體聲功 放，揚聲器采用六支高保真的同軸共面揚聲器，確保聲音信號的高質(zhì)量
還原。
該音頻播放裝置105的工作方式與上述視景仿真裝置104類似，通 過接收所述主控裝置10的指令來確定正在模擬的列車速度等信息，從 而控制音頻文件的播放頻率、音效等，以達到所述視景仿真裝置104能 夠盡量真實再現(xiàn)列車駕駛室內(nèi)音效環(huán)境的目的。
運動仿真裝置106:運動仿真裝置106從所述主控裝置IO接受運動 指令并向液壓傳動機構(gòu)發(fā)送運動指令。主控裝置10指示所述運動仿真 裝置106帶動模擬駕駛室產(chǎn)生相應(yīng)的俯仰、橫滾、搖擺、升降、縱向平 移和側(cè)向平移的運動。該運動仿真裝置106具有優(yōu)越的運動仿真性能、 高可靠性和易維護性。
所述模擬駕駛室內(nèi)部的結(jié)構(gòu)、尺寸、操縱臺設(shè)備及其布置、室內(nèi)裝 飾燈與原車基本一致，給操縱者強烈的身臨其境的感覺，以便本發(fā)明能
夠達到最佳的模擬效果。
故障處理裝置107:故障設(shè)置與處理功能正是列車模擬駕駛子系統(tǒng) 1的優(yōu)勢所在，它能夠培訓(xùn)駕駛?cè)藛T對故障分析、判斷及實時查找和排 除的能力。
列車模擬駕駛子系統(tǒng)i采用配置實物與軟件模擬相結(jié)合的方式滿足
培訓(xùn)的需要。利用計算機多媒體技術(shù)，能夠?qū)嵨镫娖鞴褚远S或者三
維模型形式展示給受訓(xùn)駕駛員，并配置實物電控制動管路屏拒，將列車 邏輯控制與實物模型相結(jié)合，允許司機在電器柜模型中通過交互方式查
找、判斷和排除故障。故障設(shè)制的方式采用即時產(chǎn)生式和故障預(yù)設(shè)式相 結(jié)合的方法，故障設(shè)制的工作量小，教員還可以根據(jù)實時狀況隨意設(shè)置、 才欽銷或者恢復(fù)故障狀態(tài)，具有^L強的靈活性。
所述故障處理裝置107可以預(yù)設(shè)或隨機產(chǎn)生若干故障，從而向所述 主控裝置IO發(fā)出相應(yīng)的故障信號，該主控裝置10又把故障反應(yīng)在指示 面板、儀表之上，當(dāng)在操作人員查找到并排除了預(yù)設(shè)的故障后指示面板 恢復(fù)正常。
教員監(jiān)控裝置108:該教員監(jiān)控裝置108承擔(dān)著列車模擬駕駛子系 統(tǒng)l的全方位監(jiān)管、控制和系統(tǒng)維護的任務(wù)。監(jiān)控數(shù)據(jù)包括所述數(shù)據(jù)采 集輸出裝置102的輸入數(shù)據(jù)、車載計算機仿真裝置103的輸入數(shù)據(jù)、故 障處理裝置107的輸入數(shù)據(jù)等。該教員監(jiān)控裝置108能夠最大量的提供 整個系統(tǒng)的各種信息，以便教員高效無誤的工作。
學(xué)員觀摩裝置109:該學(xué)員觀摩裝置109可以從所述主控裝置和所 述數(shù)據(jù)采集輸出裝置接收數(shù)據(jù)。該學(xué)員觀摩裝置109采用主動式觀摩系 統(tǒng)，利用顯示設(shè)備、耳機桌椅等用以接收來自除所述教員監(jiān)控裝置108 以外各裝置的輸入及輸出信息，并配備多i某體教室利用網(wǎng)絡(luò)終端拓展教 學(xué)的內(nèi)容，使眾多學(xué)員能夠了解模擬操縱的駕駛員的駕駛過程并進行評 價，極大的提高學(xué)員學(xué)習(xí)的興趣。
該列車模擬駕駛子系統(tǒng)1的各裝置均與所述主控裝置10連接。這
種分布式的星狀網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)具有可靠性、易用性高、維護方便和便于 拓展等優(yōu)點，其中任意一個裝置出現(xiàn)故障后不影響其他裝置的正常功 能。它能夠較為真實地從視覺、聽覺、操縱真實感等方面模擬列車在各 種環(huán)境與工況下的運行狀況、操縱特性、牽引/制動特性、控制邏輯特性；
既可才莫擬單機運4亍，又可才莫擬列車運行。
權(quán)利要求
1.一種列車模擬駕駛系統(tǒng)，其特征在于所述列車模擬駕駛系統(tǒng)包括主控裝置、數(shù)據(jù)采集輸出裝置和視景仿真裝置，所述數(shù)據(jù)采集輸出裝置接收模擬駕駛輸入數(shù)據(jù)，并將所述駕駛輸入數(shù)據(jù)發(fā)送到所述主控裝置；所述主控裝置根據(jù)模擬駕駛輸入數(shù)據(jù)生成仿真數(shù)據(jù)，并將該仿真數(shù)據(jù)發(fā)送到視景仿真裝置以建立列車運行模擬場景。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的列車模擬駕駛系統(tǒng)，其特征在于所述視 景仿真裝置包括用于播放預(yù)先存儲列車運行視頻圖像的視頻播放單元。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的列車模擬駕駛系統(tǒng)，其特征在于所述視 景仿真裝置包括用于實時生成列車運行模擬場景的場景生成單元，該場 景生成單元將其產(chǎn)生的模擬場景數(shù)據(jù)發(fā)送到所述視景仿真裝置的視頻 播放單元。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任何一項所述的列車模擬駕駛系統(tǒng)，其特征 在于包括與所述主控裝置連接的車載計算機仿真裝置，該車載計算機 仿真裝置從所述主控裝置接收數(shù)據(jù)并發(fā)送至所述視景仿真裝置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任何一項所述的列車模擬駕駛系統(tǒng)，其特征 在于所述系統(tǒng)還包括聲音仿真裝置，所述聲音仿真裝置從所述主控裝 置接收指令并把聲音信號發(fā)送到揚聲器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任何一項所述的列車模擬駕駛系統(tǒng)，其特征 在于所述系統(tǒng)還包括運動仿真裝置，所述運動仿真裝置從所述主控裝 置接收運動指令并向液壓傳動機構(gòu)發(fā)送運動指令。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任何一項所述的列車模擬駕駛系統(tǒng)，其特征 在于所述系統(tǒng)還包括故障處理裝置，該故障處理裝置向所述主控裝置 發(fā)送預(yù)先設(shè)置的錯誤指令，所述主控裝置向相應(yīng)指示面板發(fā)送警報信 號。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l-3中任何一項所述的列車模擬駕駛系統(tǒng)，其特征 在于所述系統(tǒng)還包括教員監(jiān)控裝置，該教員監(jiān)控裝置與所述主控裝置 交換數(shù)據(jù)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l-3中任何一項所述的列車模擬駕駛系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)還包括學(xué)員觀摩裝置，該學(xué)員觀摩裝置從所述主控裝置 和所述數(shù)據(jù)采集輸出裝置接收數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求1中任何一項所述的列車模擬駕駛系統(tǒng)，其 特征在于所述列車模擬駕駛系統(tǒng)安裝在駕駛搶中。
全文摘要
一種列車模擬駕駛系統(tǒng)，包括主控裝置、數(shù)據(jù)采集輸出裝置和視景仿真裝置，所述數(shù)據(jù)采集輸出裝置接收模擬駕駛輸入數(shù)據(jù)，并將所述駕駛輸入數(shù)據(jù)發(fā)送到所述主控裝置；所述主控裝置根據(jù)模擬駕駛輸入數(shù)據(jù)生成仿真數(shù)據(jù)，并將該仿真數(shù)據(jù)發(fā)送到視景仿真裝置以建立列車運行模擬場景。該列車模擬駕駛系統(tǒng)可以用于培訓(xùn)列車駕駛員以及城市輕軌或地鐵駕駛員在運輸作業(yè)過程中的主要作業(yè)技能，從而確保所述工作人員具有較高的業(yè)務(wù)水平以及較高的處理突發(fā)事件的能力。
文檔編號G09B9/04GK101201983SQ20061016819
公開日2008年6月18日 申請日期2006年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月15日
發(fā)明者付建林, 棟 吳, 寧興良, 強 康, 張智善, 忤澤林, 朱金陵, 王建華, 薛繼連, 霜 賈, 郭玉生, 陳海濱 申請人:中國神華能源股份有限公司;朔黃鐵路發(fā)展有限責(zé)任公司