Тренажерный комплекс подвижного состава Российский патент 2025 года по МПК G09B9/04 G09B9/52 

Изобретение относится к области тренажерной техники, в частности к устройствам для обучения персонала железнодорожного транспорта и может быть использовано для повышения эффективности и качества обучения специалистов и работников железнодорожного транспорта.

Из уровня техники известен наиболее близкий аналог, а именно тренажер машиниста железнодорожной техники (патент RU 148672, дата публикации 10.12.2014), выполненный в форме кабины локомотива и включающий в себя камеру для возможности наблюдения за испытуемыми машинистами, модуль имитации звуковых сигналов, прибором, считывающим психофизиологические показания у машиниста, при этом кабина содержит рабочее место машиниста, которое состоит из динамической платформы, на которой установлено кресло машиниста и приборная панель, из связанных между собой мониторов левой стороны и мониторов правой стороны для формирования внешнего изображения, монитора визуализации профильной путевой обстановки, мониторов отображения приборов кабины, системы управления, в состав которой входит компьютер, выполненный с возможностью управлять тренажером и в память которого заложено множество вариантов окружающей действительности, в результате которой можно регулировать погодные условия, имитируя снег или дождь, или же менять время суток, и блок анализа результатов обучения; системных блоков управления изображением, системного блока контроля состояния органов управления, монитора контроля железнодорожной техники на маршруте, при этом тренажер выполнен с возможностью соединяться с модулем рабочего места инструктора, оснащенного программным обеспечением и состоящего из сервера, монитора контроля действий машиниста, монитора задания сценария и нестандартных ситуаций с помощью компьютерной сети.

Данный тренажер способен повысить эффективность и качество обучения машиниста за счет возможности обзора железной дороги со всех сторон.

Однако с учетом современного развития железнодорожного транспорта в указанном тренажере были выявлены следующие недостатки:

- прорисовка объектов железнодорожного пути и окружающего мира лишь до степени узнаваемости;

- психофизиологическое состояние машиниста лишь записывается прибором во время создания различных экстренных ситуаций, а их ознакомление и анализ на предмет ошибок осуществляться после завершения тренировочного процесса;

- отсутствие интеллектуальных систем, оказывающим помощь машинисту в процессе тренировки.

Задачей настоящего изобретения является устранение описанных выше недостатков.

Техническим результатом настоящего изобретения является создание тренировочных условий, наиболее близким к реальности.

Дополнительным техническим результатом является повышение эффективности и качества обучения тренируемого лица.

Такая задача и технические результаты решается и достигаются благодаря тренажерному комплексу подвижного состава, выполненному в форме подвижного состава или его части и включающего в себя камеру наблюдения, модуль имитации звуковых сигналов, модуль неисправностей, рабочее место тренируемого лица или рабочие места тренируемых лиц, динамическую платформу, на которой установлены кресло тренируемого лица или кресла тренируемых лиц и приборная панель с монитором для имитации объектов железнодорожного пути и окружающего мира, при этом тренажерный комплекс выполнен с возможностью соединяться с пультом инструктора, а также содержит системные блоки для инициирования процессов визуальных, звуковых и осязательных эффектов, а также анализа психофизического состояния тренируемого лица и оказания ему помощи в реальном времени, которые функционально связаны между собой, а также с камерой наблюдения, модулем имитации звуковых сигналов, рабочим местом тренируемого лица или рабочими местами тренируемых лиц, креслом тренируемого лица или креслами тренируемых лиц, приборной панелью с монитором для имитации объектов железнодорожного пути и окружающего мира, модулем неисправностей и пультом инструктора.

Кроме того, системные блоки могут быть объединены в нейронную сеть.

Под выполнением в форме подвижного состава или его части понимается целый локомотив либо кабина подвижного состава (локомотива), либо платформа управления подвижного состава.

Под тренируемым лицом понимается машинист и его помощник, а также оператор и помощник оператора путевых машин железнодорожного транспорта.

На фиг. 1 (вид сзади), 2 (вид сверху) показан пример реализации заявленного тренажерного комплекса подвижного состава, где:

- поз. 1 – пульт инструктора;

- поз. 2 – корпус тренажера в форме кабины локомотива;

- поз. 3 – приборная панель;

- поз. 4 – монитор для имитации объектов железнодорожного пути и окружающего мира;

- поз. 5 - модуль неисправностей;

- поз. 6 - кресло тренируемого лица;

- поз. 7 - кресло тренируемого лица;

- поз. 8 – системные блоки для инициирования процессов визуальных, звуковых и осязательных эффектов, а также анализа психофизического состояния тренируемого лица и оказания ему помощи в реальном времени;

- поз. 9 - камера наблюдения;

- поз. 10 – динамическая платформа.

Модуль имитации звуковых сигналов не показан.

Ниже приведена таблица, подробно поясняющая причинно-следственную связь между признаками заявленного тренажерному комплексу подвижного состава и указанным техническим результатом.

признак причинно-следственная связь содержит рабочие места и кресла тренируемых лиц Такое конструктивное исполнение имитирует состав бригады (машинист с помощником машиниста, машинист с оператором, машинист с помощником машиниста и оператором, машинист с помощником машиниста и оператором с помощником оператора и т.д.), а также позволяет присутствовать помощнику тренируемого лица или обучающему персоналу в очном формате при обучении тренируемого лица. Таким образом, обеспечивается приближение к реальным условиям в процессе обучения, что позволяет тренируемому лицу легко переходить с тренажера на железнодорожный состав вследствие наличия приобретенного в процессе обучения опыта, связанного с ощущением нахождения в реальном подвижном составе, а также передача опыта вождения от обучающего персонала в случае отсутствия подсказок от системных блоков для инициирования процессов визуальных, звуковых и осязательных эффектов, а также анализа психофизического состояния тренируемого лица и оказания ему помощи в реальном времени. приборная панель с монитором для имитации объектов железнодорожного пути и окружающего мира, наличие камеры наблюдения, системных блоков для инициирования процессов визуальных, звуковых и осязательных эффектов, а также анализа психофизического состояния тренируемого лица и оказания ему помощи в реальном времени, которые функционально связаны между собой, а также с камерой наблюдения, указанным монитором, модулем имитации звуковых сигналов, рабочим местом и креслом тренируемого лица или рабочими местами и креслами тренируемых лиц Наличие таких элементов позволяет анализировать через камеру контроля видимую область глаз тренируемого лица и на всю ее площадь имитировать железнодорожный путь, окружающий мир и экстренные ситуации до степени близкой к реальной, а также при необходимости отображать информацию для обучения в виде дополненной реальности и/или звуковым сопровождением. Кроме того, происходит анализ в реальном времени действий тренируемого лица и его психофизиологических показаний и по результатам такого анализа в случае, когда тренируемое лицо начинает не справляться с управлением подавать ему визуальные и звуковые сообщения, направленные на стабилизацию его состояния и восстановления управления в штатном режиме. Также в случае, когда тренируемое лицо справляется со всеми инициированными ситуациями или выходит на стадию восстановления управления ему подаются визуальные и звуковые сообщения поощрительного характера, создающие в его памяти условные рефлексы, стимулирующие его к более быстрому обучению профессии. тренажерный комплекс подвижного состава содержит модуль неисправностей и системные блоки для инициирования процессов визуальных, звуковых и осязательных эффектов, а также анализа психофизического состояния тренируемого лица и оказания ему помощи в реальном времени, которые функционально связаны между собой, а также с модулем неисправностей, камерой наблюдения, модулем имитации звуковых сигналов Наличие данного оборудования обеспечивает визуализацию электромеханическую составляющую имитируемого подвижного состава, позволяет создавать имитацию неисправностей подвижного состава (электрические и/или механические), а также прослеживает и анализирует в реальном времени действия тренируемого лица по устранению этих неисправностей. В случае, когда тренируемое лицо не может устранить неисправность, ему в виде визуального и/или звукового сообщения демонстрируется причина появления неисправности и инструкция для ее устранения. При этом если тренируемое лицо справляется самостоятельно со всеми инициированными неисправностями или с помощью упомянутых подсказок ему подаются визуальные и звуковые сообщения поощрительного характера, создающие в его памяти условные рефлексы, стимулирующие его к более быстрому обучению профессии. системные блоки для инициирования процессов визуальных, звуковых и осязательных эффектов, а также анализа психофизического состояния тренируемого лица и оказания ему помощи в реальном времени, которые функционально связаны между собой Наличие такого оборудования и его количество обусловлено необходимостью дублирования в случае выхода из строя других блоков, а также размерами имитации подвижного состава. Для некоторых видов подвижного состава достаточно и двух блоков, а для других – более двух. Такое количество блоков за счет того, что размер подвижного состава или его части совпадает с реальным, создает для тренируемого лица чувства реальности происходящих событий, связанных с восприятием именно подвижного состава или его части, по своей конструкции и функционалу повторяющей реальный подвижной состав, либо его кабину, либо его платформу управления. тренажерный комплекс подвижного состава, выполненный в форме подвижного состава или его части и включающий в себя камеру наблюдения, модуль имитации звуковых сигналов, модуль неисправностей, рабочее место тренируемого лица или рабочие места тренируемых лиц, динамическую платформу, на которой установлены кресла тренируемого лица или кресла тренируемых лиц и приборная панель с монитором для имитации объектов железнодорожного пути и окружающего мира, при этом тренажер выполнен с возможностью соединяться с пультом инструктора, а также содержит системные блоки для инициирования процессов визуальных, звуковых и осязательных эффектов, а также анализа психофизического состояния тренируемого лица и оказания ему помощи в реальном времени, которые функционально связаны между собой, а также с камерой наблюдения, модулем имитации звуковых сигналов, рабочим местом тренируемого лица или рабочими местами тренируемых лиц и креслом тренируемого лица или креслами тренируемых лиц, приборной панелью, модулем неисправностей и пультом инструктора. Благодаря такому выполнению стало возможным имитировать целый подвижной состав, например, локомотив типа паровоз, тепловоз, электровоз, или путевых машин железнодорожного транспорта, либо кабину перечисленных типов и машин, либо часть этих устройств, либо платформы управления железнодорожного транспорта, а также обучать и тренировать машиниста или оператора, машиниста с его помощником, машиниста с оператором, машиниста с его помощником и оператором, машиниста с его помощником и оператором с его помощником и т.д. тренажер выполнен с возможностью соединяться с пультом инструктора, а также содержит системные блоки для инициирования процессов визуальных, звуковых и осязательных эффектов, а также анализа психофизического состояния тренируемого лица и оказания ему помощи в реальном времени, которые функционально связаны между собой, а также с камерой наблюдения, модулем имитации звуковых сигналов, рабочим местом тренируемого лица или рабочими местами тренируемых лиц и креслом тренируемого лица или креслами тренируемых лиц, приборной панелью, модулем неисправностей и пультом инструктора. Наличие такого оборудования позволяет инструктору через пульт инструктора мониторить, анализировать и осуществлять процесс обучения тренируемого лица динамическая платформа, на которой установлены рабочее место тренируемого лица или рабочие места тренируемых лиц, кресло тренируемого лица или кресла тренируемых лиц, наличие системных блоков для инициирования процессов визуальных, звуковых и осязательных эффектов, а также анализа психофизического состояния тренируемого лица и оказания ему помощи в реальном времени, которые функционально связаны между собой, а также с камерой наблюдения, модулем имитации звуковых сигналов Наличие такого оборудования позволяет моделировать движение подвижного состава при прохождении стрелочных переводов, кривых, наклонных участков пути, продольных усилий, действующих на обучаемого при движении подвижного состава, а также анализировать в реальном времени действия и состояние тренируемого лица. системные блоки могут быть объединены в нейронную сеть Такое исполнение позволяет тренажерному комплексу с нейронной сетью анализировать процессы, связанные с обучением машиниста. В результате обучаться и находить оптимальные решения, которые можно будет применить для более эффективного и качественного обучения машиниста.

Используемые в заявленном тренажерном комплексе подвижного состава машиниста железнодорожной техники средства раскрыты в предшествующем данному комплексе уровне техники, а именно форма кабины подвижного состава выбирается из конструктивного исполнения известного подвижного состава (локомотив типа паровоз, тепловоз, электровоз, выправочно-подбивочно-рихтовочная машина и т.д. и т.п.), камера наблюдения выбирается, например, из любой цифровой камеры с высоким разрешением, модуль имитации звуковых сигналов, например JQ6500-16P, рабочие места тренируемых лиц и приборная панель выбирается из конструктивного исполнения известных рабочих мест подвижного состава, динамическая платформа, например, типа «RusTrain Simulation», пульт инструктора, например, из тренажера 2ТЭ116У, монитор для имитации объектов железнодорожного пути и окружающего мира, например, из тренажера 2ТЭ116У без разделительных экранов, модуль неисправностей, например, в виде монитора, системные блоки для инициирования процессов визуальных, звуковых и осязательных эффектов, а также анализа психофизического состояния тренируемого лица и оказания ему помощи в реальном времени, которые функционально связаны между собой, например, системные блоки из тренажера 2ТЭ116У с программно-аппаратной составляющей полиграфического типа, нейронная сеть, например, программно-аппаратное объединение указанных системных блоков, построенное по принципу организации биологических нейронных сетей.

Заявленный тренажерный комплекс подвижного состава работает следующим образом.

Обучаемое тренируемое лицо (машинист или оператор или несколько тренируемых лиц) во время поездки, находясь на своем рабочем месте в тренажере, осуществляет действия, связанные с вождением согласно инструкции. При этом программно-аппаратный комплекс тренажера имитирует окружающий мир и экстренные ситуации до степени близкой к реальной, анализирует действия тренируемого лица и при необходимости инициирует вышеуказанные подсказки, а также сообщения поощрительного характера. После завершения поездки программно-аппаратный комплекс тренажера анализирует ее результаты и делает заключение о завершении обучения или этапа обучения или повтора обучения через определенный промежуток времени исходя из психофизиологических показаний обучаемого.

Эмпирические испытания заявленного тренажерного комплекса подвижного состава показали, что по сравнению с указанным выше аналогом на 10-15% сократилось время сократилось время обучения, а обучаемый объект не чувствовал разницы между управлением реальным подвижным составом и тренажером.

Эти сведения показывают, что заявленный тренажерный комплекс подвижного состава описан в полной степени, позволяющей специалисту в данной области техники его осуществить, а также промышленно применить.

Изобретение относится к тренажерам для обучения управлению железнодорожным транспортом Тренажерный комплекс подвижного состава выполнен в форме подвижного состава и включает в себя камеру наблюдения, модуль имитации звуковых сигналов, модуль неисправностей, рабочее место тренируемого лица или рабочие места тренируемых лиц, динамическую платформу, на которой установлены кресло тренируемого лица или кресла тренируемых лиц и приборная панель с монитором, системные блоки для инициирования процессов визуальных, звуковых и осязательных эффектов, а также анализа психофизического состояния тренируемого лица и оказания ему помощи в реальном времени, которые функционально связаны между собой, а также с камерой наблюдения, модулем имитации звуковых сигналов, рабочим местом тренируемого лица, приборной панелью, модулем неисправностей и пультом инструктора. При этом тренажерный комплекс выполнен с возможностью соединяться с пультом инструктора. Технический результат заключается в создании тренировочных условий, наиболее близких к реальности, и повышении эффективности и качества обучения тренируемого лица. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

1. Тренажерный комплекс подвижного состава, выполненный в форме подвижного состава или его части и включающий в себя камеру наблюдения, модуль имитации звуковых сигналов, модуль неисправностей, рабочее место тренируемого лица или рабочие места тренируемых лиц, динамическую платформу, на которой установлены кресло тренируемого лица или кресла тренируемых лиц и приборная панель с монитором для имитации объектов железнодорожного пути и окружающего мира, при этом тренажерный комплекс выполнен с возможностью соединяться с пультом инструктора, а также содержит системные блоки для инициирования процессов визуальных, звуковых и осязательных эффектов, а также анализа психофизического состояния тренируемого лица и оказания ему помощи в реальном времени, которые функционально связаны между собой, а также с камерой наблюдения, модулем имитации звуковых сигналов, рабочим местом тренируемого лица или рабочими местами тренируемых лиц, креслом тренируемого лица или креслами тренируемых лиц, приборной панелью с монитором для имитации объектов железнодорожного пути и окружающего мира, модулем неисправностей и пультом инструктора.

2. Тренажерный комплекс подвижного состава по п. 1, отличающийся тем, что системные блоки могут быть объединены в нейронную сеть.