ТРЕНАЖЕР ВОДИТЕЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 1994 года по МПК G09B9/04 

Изобретение относится к тренажерам и может быть использовано для совершенствования мастерства вождения в опасных дорожно-транспортных ситуациях.

Известный тренажер позволяет в безопасных условиях и при взаимодействии с другими транспортными средствами, двигающимися как в попутном, так и встречном направлении обучать водителя действиям, необходимым для совершения объезда и обгона транспортного средства. При этом обстановка обучения максимально приближена к реальному дорожному движению.

Недостатком известного устройства является невозможность его использования на этапе совершенствования мастерства вождения, т.е. при обучении водителей действиям в типичных опасных дорожно-транспортных ситуациях, возникающих в условиях объездов и обгонов. Например, при объезде неожиданно остановившегося двигающегося впереди автомобиля или при неожиданном увеличении скорости движения обгоняемого транспортного средства в момент обгона при одновременном наличии встречного движения.

Цель изобретения - повышение эффективности процесса совершенствования мастерства вождения транспортных средств в опасных дорожно-транспортных ситуациях, возникающих при взаимодействии на дороге с другими участниками движения в условиях объездов и обгонов.

Цель достигается тем, что тренажер водителя транспортного средства, содержащий испытательную трассу с защитным ограждением, объемные макеты транспортных средств, путепроводы, размещенные за пределами защитного ограждения по обе стороны от испытательной трассы, подвижные тележки, установленные на путепроводах и имеющие вертикальные стойки, на которых шарнирно установлены поворотные головки с датчиками столкновения, связанные посредством рычагов с объемными макетами транспортных средств, электроприводы перемещения подвижных тележек с блоками фиксирующих крайнее положение последних концевых выключателей, включенных в цепи изменения режима работы электродвигателей два блока управления, многопозиционный дорожный знак, блок контроля, включающий два блока памяти, элемент задержки, сумматор, блок сравнения и звуковой сигнализатор, задатчик программ, три датчика рубежа, последовательно расположенные на испытательной трассе, первый из которых подключен к дополнительным входам блоков управления, второй и третий - соответственно к первому и второму входам блока контроля, третий и четвертый входы которого соединены с двумя датчиками столкновения, прямой выход первого блока памяти подключен к первому входу блока сравнения, выход которого соединен с входом звукового сигнализатора и с выходом блока контроля, связанным с входом задатчика программ, второй вход блока сравнения и вход элемента задержки подключен к второму входу блока контроля, третий и четвертый входы которого соединены с первым и вторым входами сумматора, выход элемента задержки подключен к установочным входам первого и второго блоков памяти, а выход сумматора - к основному входу второго блока памяти, инверсный выход которого подключен к третьему входу блока сравнения, выходы блоков управления подключены к входам электроприводов перемещения подвижных тележек, а основной вход второго блока управления - к первому выходу задатчика программ, к второму выходу которого подключен многопозиционный дорожный знак [1].

На фиг.1 изображена общая схема тренажера водителя транспортного средства для упражнения "Объезд неожиданно остановившегося транспортного средства при встречном движении"; на фиг.2 - общая схема тренажера для упражнения "Обгон транспортного средства при неожиданном увеличении скорости его движения"; на фиг.3 - структурная схема устройства управления и контроля.

На испытательной трассе 1 (фиг.1,2) установлено защитное ограждение (бордюр) 2, за которыми размещены путепроводы 3, выполненные в виде рельсов. На рельсах установлены подвижные тележки 4 и 5. На одном конце путепроводов смонтированы электроприводы 6 и 7, посредством закольцованных тросов 8 и 9 осуществляющие перемещение тележек 4 и 5. На подвижных тележках закреплены вертикальные стойки с шарнирно установленными поворотными головками 10 и 11, жестко связанными с рычагами 12 и 13. На вертикальных стойках размещены датчики 14 и 15 столкновения (фиг.3), состоящие из неподвижных элементов (герконов), размещенных непосредственно на стойках, и подвижных элементов (магнитов), установленных на поворотных головках 10 и 11 (фиг.1,2).

С рычагами 12 и 13 жестко связаны объемные макеты 16 и 17 транспортных средств, опирающиеся на испытательную трассу 1 посредством колес. Объемные макеты выполнены в натуральную величину из легкого материала. На испытательной трассе 1 скрытно установлены три датчика 18-20, формирующие электрический сигнал в момент наезда на них колес учебного транспортного средства 21. На обочине испытательной трассы установлен многопозиционный дорожный знак 22.

Тренажер содержит также два блока 23 и 24 управления (фиг.3), три блока памяти 25-27, сумматор 28, два элемента задержки 29 и 30, три блока 31-33 сравнения, задатчик 34 программ, два формирователя импульсов 35, 36 и звуковой сигнализатор 37. Элементы 25, 26, 28, 29, 31 и 37 входят в состав блока 38 контроля.

Первый формирователь 35 импульсов и второй элемент 30 задержки подключены к первому и второму основным входам соответствующих магнитных пускателей блока 23, дополнительные входы которых соединены с первым датчиком 18 рубежа. К входу первого формирователя импульсов подключен выход второго блока 32 сравнения, входы которого соединены с третьим выходом задатчика 34 программ и с датчиком 18 рубежа, соединенного с одним из входов третьего блока 33 сравнения. Другой вход блока 33 соединен с четвертым выходом задатчика 34 программ, а выход через второй формирователь импульсов связан с входом второго элемента 30 задержки. Основной вход третьего блока 27 памяти соединен с датчиком 20 рубежа, а установочный вход - с концевым выключателем электропривода 6, формирующего электрический сигнал в крайнем положении подвижной тележки 4. Выход блока 27 соединен с установочным входом первого блока 23 управления. Основной вход первого элемента 25 памяти подключен к датчику 18 рубежа, а второй датчик рубежа 19 соединен с третьим входом сумматора 28.

Формирователи 35 и 36 могут быть выполнены, например, в виде ждущих генераторов одиночных импульсов, длительность которых может регулироваться. В качестве блоков 32 и 33 сравнения могут использоваться логические элементы И, в качестве блока 27 памяти - Т-триггер с установочными входами. Элемент 30 задержки может быть выполнен в виде интегрирующей цепочки.

Тренажер работает следующим образом.

Упражнение "Объезд неожиданно остановившегося транспортного средства при встречном движении".

В исходном положении объемные макеты транспортных средств 16 и 17 находятся на начальных участках путепроводов (фиг.1). На лицевой панели многопозиционного дорожного знака 22 изображен знак "Обгон запрещен". На третьем выходе задатчика 34 программ, соединенном с вторым блоком 32 сравнения, и на первом выходе, соединенном с блоком 24 управления, установлены единичные уровни напряжения, а на четвертом выходе, соединенном с блоком 33 сравнения, - нулевой уровень напряжения. Блоки 25-27 памяти установлены в нулевое состояние, а контакты датчиков 18-20 рубежа и контакты датчиков 14, 15 столкновения - разомкнуты. При этом на выходах третьего датчика 20 рубежа и первого блока 25 памяти установлены нулевые уровни напряжения, на инверсном выходе второго блока 26 памяти - единичный уровень напряжения, а на выходе блока 31 сравнения - нулевой уровень напряжения.

При управлении учебным транспортным средством 21 водитель должен руководствоваться предписаниями многопозиционного знака 22. В момент наезда колес учебного транспортного средства 21 на первый датчик 18 рубежа контакты датчика замыкаются и формируют импульс напряжения, поступающий в блоки 23-25, 32 и 33. Так как на втором входе блока 32 сравнения установлен единичный уровень напряжения, импульс проходит через блок 32 и запускает формирователь 35. На выходе блока 35 формируется одиночный импульс напряжения, длительность которого t_имп.1 определяется выражением
t_b < t_имп.1 < t_c, (1) где t_b - момент подъезда макета 16 к датчику 19;
t_c - момент подъезда макета 16 и датчику 20.

Длительность импульса по выражению (1) выбирается с таким условием, чтобы при правильно выполненном водителем упражнении исключался наезд колес учебного транспортного средства на датчик 19 рубежа. Сформированный импульс поступает на основной вход первого магнитного пускателя блока 23 и совместно с импульсом датчика 18 обеспечивает срабатывание этого пускателя. Пускатель через устройство регулирования скорости вращения включает электропривод 6, который перемещает макет 16 по траектории 39 с первой скоростью, например 40 км/ч. Одновременно через соответствующий пускатель блока 24 включается второй электропривод 7 и макет 17 начинает двигаться по траектории 40, т.е. навстречу учебному транспортному средству 21. Импульс датчика 18 также переводит блок 25 памяти в единичное состояние и на первом входе блока 31 устанавливается единичный уровень напряжения.

В соответствии с предписанием дорожного знака 22 водитель на транспортном средстве 21 по траектории 41 следует за макетом 16, соблюдая при этом безопасную дистанцию. В момент окончания одиночного импульса напряжения, сформированного в блоке 35 в соответствии с неравенством (1), магнитный пускатель блока 23 выключается и макет 16 неожиданно для водителя останавливается. В соответствии с возникшей дорожной обстановкой водитель должен экстренно остановить учебное транспортное средство 21, пропустить двигающийся навстречу макет 17 и произвести по траектории объезд остановившегося макета 16.

После завершения объезда колеса учебного транспортного средства 21 наезжают на третий датчик 20 рубежа, который формирует импульс напряжения. Импульс поступает на вход элемента 29 задержки, на вход блока 27 памяти и на второй вход блока 31 сравнения. Таким образом, на всех входах блока 31 устанавливаются единичные уровни напряжения и на его выходе формируется сигнал, поступающий затем на входы задатчика 34 программ и звукового сигнализатора 37. В результате включается звуковой сигнализатор 37, информирующий водителя о правильно выполненных действиях в неожиданно возникшей дорожно-транспортной ситуации, а задатчик 34 программ переключается на следующее упражнение. Одновременно на выходе блока 27 памяти устанавливается единичный уровень напряжения, который подается на соответствующий магнитный пускатель блока 23, обеспечивающий включение электропривода 6 в обратном направлении и возврат макета 16 в исходное положение. При достижении этого положения срабатывает концевой выключатель электропривода 6 и формируемый им электрический сигнал устанавливает блок 27 памяти в начальное (нулевое) состояние. Блоки 25 и 26 памяти устанавливаются в начальное состояние сигналом с элемента 29 задержки, который обеспечивает задержку импульса на время переключения блока 31. Возврат макета 17 в исходное положение производится за счет срабатывания концевого выключателя электропpивода 7 в момент достижения подвижной тележкой 5 крайнего левого положения.

Если при выполнении упражнения водитель совершает неправильные действия (несмотря на предписания дорожного знака 22 производит обгон макета 16, при движении за макетом не соблюдает безопасную дистанцию, не готов к экстренной остановке учебного транспортного средства или вместо остановки производит выезд на полосу встречного движения), то от колес учебного транспортного средства срабатывает второй датчик 19 рубежа или срабатывает один из датчиков 14, 15 столкновения (в момент столкновения учебного транспортного средства с макетом 16 или 17), и сформированный этими датчиками сигнал проходит через сумматор 28 и переводит второй блок 26 памяти в единичное состояние. На инверсном выходе этого блока устанавливается нулевой уровень напряжения, поступающий на третий вход блока 31 сравнения. Поэтому после неправильного выполнения водителем упражнения на третьем входе блока 31 устанавливается нулевой уровень напряжения и в момент появления сигнала с третьего датчика 20 рубежа напряжение на выходе блока 31 не изменяется. Звуковой сигнализатор 37 не срабатывает, а задатчик 34 программ не переключается и остается в прежнем состоянии.

Так как при неправильном выполнении водителем упражнения или при столкновении учебного транспортного средства с макетами они не повреждаются (за счет перемещения на поворотных головках 10 и 11), а задатчик 34 программ сохраняет для следующего заезда прежнюю программу функционирования, водитель получает возможность повторить заезд и отработать правильные действия по объезду неожиданно остановившегося транспортного средства.

Упражнение "Обгон транспортного средства при неожиданном увеличении скорости его движения".

В исходном положении объемные макеты транспортных средств 16 и 17 находятся на начальных участках путепроводов (фиг.2). На лицевой панели многопозиционного дорожного знака 22 изображен знак "Ограничение минимальной скорости 50 км/ч". На первом, третьем и четвертом выходах задатчика 34 программ, соединенных с блоками 32, 33 сравнения и блоком 24 управления, установлены единичные уровни напряжения. Остальные элементы схемы управления и контроля находятся в таком же состоянии, как и в предыдущем упражнении.

В момент наезда колес учебного транспортного средства 21 на первый датчик 18 рубежа контакты датчика замыкаются и формируют импульс напряжения, поступающий в блоки 23-25, 32 и 33. Так как на вторых входах блоков 32 и 33 сравнения установлены единичные уровни напряжения, импульс проходит через эти блоки и запускает формирователи 35 и 36. На выходе блока 35 формируется одиночный импульс напряжения, длительность которого t_имп.1 определяется выражением (1). На выходе блока 36 формируется одиночный импульс t_имп.2, поступающий на вход элемента 30 задержки. Длительность импульса определяется выражением
t_имп.2 ≥t_c - t_g, где t_g - момент начала ускорения макета 16;
t_c - момент подъезда макета 16 к крайнему правому положению.

Длительность импульса по выражению (2) выбирается с таким условием, чтобы включаемый им магнитный пускатель обеспечил проезд макета 16 до крайнего положения путепровода (остановку его напротив датчика 20 рубежа). При таком положении макета при правильно выполненном водителем управлении датчик 20 сработает в момент наезда на него колес учебного транспортного средства.

Сформированный импульс t_имп.2 так же, как и в первом упражнении, с блока 35 поступает на основной вход первого магнитного пускателя блока 32 и совместно с импульсом датчика 18 рубежа обеспечивает срабатывание этого пускателя. Пускатель через устройство регулирования скорости вращения включает электропривод 6, который перемещает макет 16 по траектории 42 со скоростью 40 км/ч. Одновременно через соответствующий пускатель блока 24 включается второй электропривод 7 и макет 17 начинает двигаться по траектории 40. Импульс датчика 18 также переводит блок 25 памяти в единичное состояние и на первом входе блока 31 устанавливается единичный уровень напряжения.

В соответствии с предписанием дорожного знака 22 водитель на транспортном средстве 21 по траектории 43 начинает обгон макета 16. В момент времени t_зад, определяемый элементом 30 задержки, с его выхода задержанный импульс t_имп.2 поступает на входы второго магнитного пускателя блока 23, который отключает первый пускатель и через устройство регулирования скорости вращения включает электропривод 6, который начинает перемещать макет 16 с повышенной скоростью, например 70 км/ч. Длительность задержки t_зад определяется неравенством
t_a < t_зад ≅t_g, (3)
где t_a - момент наезда колес учебного транспортного средства 21 на датчик 18.

Длительность задержки импульса устанавливается таким образом, чтобы при правильных действиях водителя в создавшейся ситуации исключить срабатывание датчика 19 рубежа от колес учебного транспортного средства 21.

При неожиданном увеличении скорости обгоняемого макета 16 водитель должен прекратить обгон, направить учебное транспортное средство 21 на занимаемую до обгона полосу движения и следовать за макетом 16. Таким образом, предотвращается столкновение с двигающимся навстречу макетом 17. В этом случае датчик 19 рубежа не срабатывает.

При подъезде макета 16 к крайнему положению срабатывает соответствующий концевой выключатель электропривода 6 и макет останавливается. Водитель производит объезд остановившегося транспортного средства. При этом срабатывает третий датчик 20 рубежа и формирует соответствующий импульс напряжения. Как и в предыдущем упражнении, импульс поступает на входы элементов 27, 29 и 31. На выходе блока 31 формируется сигнал, переключающий задатчик 34 программ на следующее упражнение и включающий звуковой сигнализатор 37, информирующий водителя о правильно выполненных действиях в неожиданно возникшей дорожной ситуации. Блок 27 через соответствующий магнитный пускатель обеспечивает возврат макета 16 в исходное положение, при достижении которого за счет срабатывания концевого переключателя производится установка блока 27 в начальное состояние. Макет 17 возвращается в исходное положение при срабатывании концевого выключателя электропривода 7 в момент достижения подвижной тележкой 5 крайнего левого положения. Блоки 25 и 26 памяти устанавливаются в исходное состояние через элемент 29 задержки.

Если при выполнении упражнения водитель совершает неправильные действия (не перестраивается в первоначальный ряд при увеличении скорости обгоняемого макета или совершает столкновение с макетом 16 или 17), то срабатывает датчик 19 рубежа или датчики 14 и 15 столкновения, формирующие сигнал ошибки. В связи с этим, как и в предыдущем упражнении, на третьем входе блока 31 устанавливается нулевой уровень напряжения и в момент появления сигнала с третьего датчика 20 рубежа напряжение на выходе блока 31 не изменяется. Звуковой сигнализатор 37 не срабатывает, а задатчик 34 программ не переключается и остается в прежнем состоянии. Поэтому водитель получает возможность повторить заезд и отработать правильные действия в условиях обгона транспортного средства, неожиданно увеличивающего скорость движения в момент обгона.

Назначение: изобретение относится к тренажерам водителей транспортных средств и может быть использовано для совершенствования мастерства вождения в опасных дорожно-транспортных ситуациях. Сущность изобретения: тренажер содержит испытательную трассу с защитным ограждением, объемные макеты транспортных средств, путепроводы, подвижные тележки с вертикальными стойками, несущими поворотные головки с датчиками столкновения, электроприводы перемещения тележек, блоки управления, многопозиционный дорожный знак, блоки памяти, элементы задержки, сумматор, блоки сравнения, формирователи импульсов, звуковой сигнализатор, задатчик программ, датчики рубежа, последовательно расположенные на испытательной трассе. Определенное соединение элементов схемы устройства дает возможность после совершения водителем неправильных действий повторить упражнение и отработать правильные действия в условиях различных дорожно-транспортных ситуаций. 3 ил.

ТРЕНАЖЕР ВОДИТЕЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащий испытательную трассу с защитным ограждением, объемные макеты транспортных средств, путепроводы, размещенные за пределами защитного ограждения по обе стороны от испытательной трассы, подвижные тележки, установленные на путепроводах и имеющие вертикальные стойки, на которых шарнирно установлены поворотные головки с датчиками столкновения, связанные посредством рычагов с объемными макетами транспортных средств, электропроводы перемещения подвижных тележек с блоками фиксирующих крайнее положение последних концевых выключателей, включенных в цепи изменения режима работы электродвигателей, два блока управления, многопозиционный дорожный знак, блок контроля, включающий два блока памяти, элемент задержки, сумматор, блок сравнения и звуковой сигнализатор, задатчик программ, три датчика рубежа, последовательно расположенные на испытательной трассе, первый из которых подключен к дополнительным входам блоков управления, второй и третий - соответственно к первому и второму входам блока контроля, третий и четвертый входы которого соединены с двумя датчиками столкновения, прямой выход первого блока памяти подключен к первому входу блока сравнения, выход которого соединен с входом звукового сигнализатора и с выходом блока контроля, связанным с входом задатчика программ, второй вход блока сравнения и вход элемента задержки подключены к второму входу блока контроля, третий и четвертый входы которого соединены с первым и вторым входами сумматора, выход элемента задержки подключен к установочным входам первого и второго блоков памяти, а выход сумматора - к основному входу второго блока памяти, инверсный выход которого подключен к третьему входу блока сравнения, выходы блоков управления подключены к входам электроприводов перемещения подвижных тележек, а основной вход второго блока управления - к первому выходу задатчика программ, к второму выходу которого подключен многопозиционный дорожный знак, отличающийся тем, что он снабжен двумя формирователями импульсов, вторым и третьим блоками сравнения, вторым элементом задержки и третьим блоком памяти, основной вход которого подключен к третьему датчику рубежа, установочный вход - к выходу блока концевых выключателей первого электропривода, а выход - к установочному входу первого блока управления, первый основной вход которого соединен с выходом первого формирователя импульсов, к входу которого подключен выход второго блока сравнения, один вход которого соединен с третьим выходом задатчика программ, а другой - с первым датчиком рубежа, соединенным с одним из выходов третьего блока сравнения, другой вход которого связан с четвертым выходом задатчика программы, а к выходу подключен вход второго формирователя импульсов, выход которого через второй элемент задержки соединен с вторым основным входом первого блока управления, основной вход первого блока памяти, являющийся пятым входом блока контроля, соединен с первым датчиком рубежа, а третий вход сумматора - с первым входом блока контроля.