Admin

Тренажеры нового поколения: особенности, возможности, перспективы

Обеспечение безопасности движения поездов — важнейшая задача ОАО «РЖД». Ее решение обуславливается не только исправным содержанием всех железнодорожных сооружений, пути, подвижного состава, оборудования и механизмов, устройств СЦБ и связи, но и в не меньшей степени деятельностью персонала железных дорог, непосредственно участвующего в реализации движения поездов. От его профессиональной подготовленности, опыта, способности быстро принимать правильные решения в сложных ситуациях зависит безопасность перевозочного процесса.

Огромная ответственность за его обеспечение возложена на локомотивные бригады. Уменьшение количества ошибок машиниста в процессе работы достигается путем повышения требований к качеству и совершенствованию методов обучения.

Профессиональная подготовка включает в себя два направления — обучение в условиях штатных режимов работы и нестандартных ситуациях. Прежде всего, подготовка машинистов должна идти путем повышения навыков управления, умения грамотно и быстро действовать в случае возникновения нештатных и аварийных обстоятельств. Рационально формировать эти навыки предпочтительнее с помощью тренажерных комплексов, которые позволяют приблизить их обучение к реальным условиям движения. Они дают возможность создавать ту или иную ситуацию, повторять действия, индивидуально подойти к каждому обучаемому, воспроизвести аварийные условия работы, моделировать которые в реальном процессе движения невозможно.

ИСТОРИЯ ТРЕНАЖЕРОСТРОЕНИЯ

ПКБ ЦТ МПС с 70-х годов прошлого века выпускало теневые тренажеры для обучения машиниста, В нем изображение достигалось проецированием тени модели участка пути на экран, расположенный перед машинистом. Модель участка пути приводилась в движение приводом, управляемым электронной системой решения уравнений движения поезда. В тренажере имелась система, проецирующая на экран сигнал светофора и обеспечивающая его синхронное приближение во время поездки.

Использование таких тренажеров показало свою эффективность, но так как они были построены на жесткой логике (без применения микропроцессоров и ЭВМ), это затрудняло их модернизацию. В результате развития техники на смену таким тренажерам были разработаны мультипликационные тренажеры. Они основывались на графическом изображении объектов пути. Графика для того периода (90-е годы) находилась на достаточно высоком уровне.

В дальнейшем с развитием компьютерной техники и с появлением персональных ЭВМ с операционной системой Windows стало возможно производить оцифровку отснятого видеоизображения, что позволило создать в 1997 г. первые тренажеры с видеоизображением реального участка пути. Тренажер машиниста с видеосистемой, построенной на базе цифрового фильма, включал в себя рабочее место машиниста, состоящее из пульта управления, акустических колонок и монитора, установленного вместо лобового стекла. В состав тренажера также входило рабочее место машиниста-инструктора.

Все пневматические и механические приборы, а также органы управления на пульте машиниста были заменены электрическими. Моделирование процессов, протекающих в поезде и на пути, осуществлялось в реальном масштабе времени, а также были реализованы видео- и акустическая системы. Рабочее место машиниста-инструктора обеспечивало возможность управления работой тренажера, процессом обучения и тренировки, контроля обучаемых и объективной оценки их действий. Такие тренажеры выпускались ПКБ ЦТ вплоть до 2009 г.


Параллельно с видеотренажерами в 2007 г. был разработан тренажер на базе кабины электровоза ЭП1М, установленный в настоящее время в выставочном зале Центра научно-технической информации и библиотек (ЦНТИБ) — филиала ОАО «РЖД» в Москве (рис. 1). Это первый тренажер нового поколения, предназначенный для демонстрации как современных электровозов, так и новых тенденций в тренажеростроении.
Публикация обучающих видео на потоковых сервисах типа Twitch позволит организовать удаленное обучение работников.

Накрутка Twitch зрителей позволит увеличить охват вашей аудитории за счет привлечения новых зрителей, которые ищут обучающие видео в том числе.

Этот комплекс включает в себя кабину локомотива, пульт управления, рабочее место машиниста-инструктора, реальные устройства безопасности и микропроцессорные системы управления, систему контроля регламента переговоров, а также кресло машиниста, оборудованное динамической платформой, позволяющей имитировать динамические воздействия на машиниста в процессе движения.

Система визуализации впервые реализована на основе 3D-графики. Видеосистема использует четыре видеопроектора для вида из лобового окна и обеспечивает качественное воспроизведение картинки с реальным ощущением движения.

В 2008 г. специалисты ПКБ ЦТ совместно с ЗАО «Транзас Экспресс» и ООО «АВП Технология» разработали и изготовили опытный образец тренажера машиниста нового поколения второго уровня (электровоз BJ180C) с рабочим местом инструктора (РМИ). Данный тренажерный комплекс предназначен для обучения вождению тяжеловесных и соединенных поездов, рациональным способам управления, действиям в нештатных и аварийных ситуациях. Также на нем моделируется работа интеллектуальной системы автоматизированного вождения поездов повышенной массы и длины с распределенными по составу локомотивами (ИСАВП-РТ). Указанная система производит расчет, реализацию энергооптимальной и безопасной по продольным динамическим усилиям траектории движения, обеспечивающей выполнение графика и соблюдение норм безопасности движения.

Опытный образец тренажерного комплекса был испытан и используется в эксплуатационном локомотивном депо Лоста Северной дирекции тяги. Вид внутри кабины тренажера представлен на рис. 2.

ОСОБЕННОСТИ И ВОЗМОЖНОСТИ ТРЕНАЖЕРОВ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ

В 2009 г. ПКБ ЦТ полностью перешло на производство тренажерных комплексов нового поколения для обучения локомотивных бригад локомотивов различных серий, в том числе электровозов BJ180C, ВЛ10У, ЭП1М, 2ЭС4К, 2ЭС5К, ЭП2К, ЭП1 и тепловозов 2ТЭ116, 2ТЭ10У, ТЭП70БС. Они предназначены для профессиональной подготовки, повышения квалификации и формирования практических навыков локомотивных бригад по управлению тяговым подвижным составом в условиях, максимально приближенных к реальным условиям эксплуатации.


В созданных комплексах используется единая система математических моделей, включающая программные модели современных устройств безопасности, автоведения и управления локомотивом. Тренажеры машиниста поставляются с разборными кабинами локомотива. Созданы реальные условия работы машиниста для конкретной серии локомотива. Это позволяет обеспечивать формирование навыков управления локомотивом, обрабатывать и доводить до автоматизма действия локомотивной бригады в нестандартных ситуациях. Машинисты обучаются использованию современных систем безопасности и управления.

В составе тренажера поставляется оборудование для учебного класса, которое позволяет обучать учащихся, анализируя действия испытуемого машиниста и работу оборудования. На большом экране демонстрируется работа электрических и пневматических схем локомотивов, тормозных устройств и систем грузовых и пассажирских поездов. В программном обеспечении предусмотрен режим остановки времени и работа в пошаговом режиме.

В состав тренажера включен анализ продольной динамики с учетом работы автосцепных устройств и автотормозов по всей длине поезда. Так, для каждого вагона показываются давления в тормозной магистрали и тормозных цилиндрах, профиль пути и усилие на автосцепке (сжатие и растяжение). По величине этих усилий можно судить о предельно-допустимых значениях и определять произошел ли обрыв автосцепок или выдавливание вагонов.

Данные о поездке передаются в систему автоматизированной расшифровки кассет КПД-3 и могут использоваться для обучения расшифровщиков скоростемерных лент. Информация о поездке, записанная на кассету КПД и впоследствии расшифрованная, при необходимости может быть передана в автоматизированную систему учета нарушений безопасности движения (АСУ НБД). В новой системе АСУ НБД-2 планируется предусмотреть и хранение расшифрованных поездок на тренажере, и формирование программы, и методики обучения для машинистов на основании допущенных ими нарушений. На рис. 3 представлены электрические и пневматические схемы, демонстрируемые в процессе обучения.

Система визуализации этих тренажерных комплексов основана на видеофильме с участком пути для конкретного депо протяженностью в базовой комплектации 150 км, а также условной станцией в 3D-графике. Благодаря входящей в состав видеосистемы условной станции, стала возможной отработка машинистом не только движения по перегону, но и движения по станции со съездом на боковые пути и отражением работы стрелочных переводов, регистрация переговоров с дежурным по станции, последующим анализом и отражением выявленных нарушений.

В 2011 г. по инициативе старшего вице-президента ОАО «РЖД» В.А. Гапановича создан выставочный экземпляр тренажера для обучения локомотивных бригад (рис. 4), предназначенный для эксплуатации в передвижном выставочно-лекционном комплексе ОАО «РЖД» (ПВЛК).

Рабочее место машиниста располагается во фрагменте макета кабины электровоза ЭП1М, в котором размещены пульт управления со всеми необходимыми элементами управления, индикации и сигнализации, а также кресло машиниста, расположенное на динамической платформе для имитации воздействий на машиниста во время движения. Для копирования реальной визуальной обстановки перед рабочим местом машиниста в лобовом и боковом окне кабины машиниста располагаются экраны, на которых отображается поездная обстановка в 3D-графике.

Представленный тренажерный комплекс является более современным аналогом тренажера, установленного в выставочном зале ЦНТИБ. Все реальные устройства безопасности и микропроцессорные системы управления заменены программными моделями, что снижает расходы на их обслуживание и позволяет при внесении модификаций в программное обеспечение данных приборов по удаленному доступу корректировать работу тренажерного комплекса и используемых приборов.

Согласно плану научно-техническо-го развития ОАО «РЖД» в 2011 г. разработан имитатор локомотива для демонстрации работы устройств интервального регулирования и обеспечения безопасности движения поездов. Этот имитатор установлен в вагоне N2 9 ПВЛК, состоит из кабины локомотива ЭП1М, пульта машиниста и позволяет демонстрировать работу систем и устройств безопасности. Данный тренажер обеспечивает прием рельсовых кодов пути, выдачу информации о расположении поезда в АРМ соответствующей системы и демонстрацию всего цикла работы системы автоведения от ввода данных поездки до движения в режиме реального времени с использованием автоведения.

По инициативе старшего вице-президента ОАО «РЖД» В.А. Гапановича и вице-президента ОАО «РЖД» О.Ю. Атькова ПКБ ЦТ в 2011 г. был также разработан и изготовлен тренажерный комплекс для изучения психофизиологического состояния локомотивных бригад. В настоящее время он установлен в Отраслевом научно-практическом центре психофизиологии труда негосударственного учреждения здравоохранения (НУЗ) «Научно-клинический центр ОАО “РЖД”».

Этот комплекс выполнен на базе разборной кабины электровоза ЭП1М, состоит из реального пульта машиниста, рабочего места инструктора и имеет возможность подключения специализированного оборудования для проведения психофизиологических исследований. Тренажерный комплекс оснащен динамической платформой, позволяющей имитировать реальные воздействия движения на кресло машиниста. Система визуализации реализована на основе 3D-графики разработки ЗАО «Транзас Экспресс». Видеосистема использует четыре видеопроектора (для вида из лобового окна) и два монитора (для вида из боковых окон), обеспечивая качественное воспроизведение картинки и реальное ощущение движения. Чтобы обеспечить испытания на утомляемость, в тренажерном комплексе используется условный участок пути протяженностью 300 км. Кроме того, существует возможность создания повышенных и пониженных температур воздуха внутри кабины.

Влияние различных лекарственных препаратов на адекватность действий машиниста контролируется системой автоматического распознавания нарушений. Для искусственного создания необходимой напряженности поездки имеется возможность ввода различных нештатных ситуаций.

В 2012 г. НУЗ «Научный клинический центр ОАО “РЖД”» планирует проводить психофизиологические исследования на данном тренажерном комплексе.

На сегодняшний день сотрудниками проектно-конструкторского бюро изготовлено и поставлено в учебные центры дорог и другие подразделения ОАО «РЖД» более двухсот тренажеров.

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ

В настоящее время одно из перспективных направлений бюро — изготовление многофункционального тренажерного комплекса на базе нового локомотива ЭП20 для локомотивных бригад. Его создание включает в себя разработку данного комплекса, конструктора, формирующего видеоизображения в 3D-графике на плоской поверхности для видеосистемы, а также системы мониторинга функционального состояния обучающихся в процессе тренажерной профессиональной подготовки.

Чтобы обеспечить более качественное и действенное обучение, с точки зрения моделирования нестандартных ситуаций и оценки реакции локомотивной бригады на тренажерных комплексах, целесообразно применять видеосистему на основе многоканальной 3DО-графики на криволинейном экране и мониторах бокового вида. Однако широкому внедрению такой видеосистемы препятствует ее высокая стоимость. Она обусловлена отсутствием стандартных программных средств, автоматизирующих процесс формирования реального видеоряда, который, в свою очередь, должен отражать существующие профили путей, зданий, сооружений и т.п. каждого локомотивного депо. Решение данной задачи требует привлечения сторонних высококвалифицированных специалистов.


В рамках разработки многофункционального тренажерного комплекса планируется создание «Конструктора для формирования видеоизображений в 3D-графике на плоской поверхности», предназначенного для формирования видеоряда обученными работниками ОАО «РЖД» с отражением реальной обстановки. Опытный образец такого конструктора предназначен для использования его в качестве инженерного тренажера в ПКБ ЦТ.

Создание самого многофункционального комплекса позволит проводить оценку разрабатываемых (существующих и новых) микропроцессорных систем безопасности и управления движением с учетом эргономических показателей при различном размещении органов управления и приборов индикации на пульте машиниста. Кроме того, это даст возможность оценивать и анализировать динамику изменения психофизиологических параметров машиниста при управлении локомотивом во время опытных поездок, а также результаты обучения, чтобы в дальнейшем использовать эти данные в производстве серийных комплексов.

Из практики применения тренажеров в смежных областях транспорта известно, что наибольший эффект достигается в том случае, когда в процессе обучения учитывается функциональное состояние обучаемых, особенно при действиях в нестандартных ситуациях. При этом известны методики оценки функционального состояния как требующие, так и не требующие применения специальных средств (шлемы, очки, электроды и т.п.).

Ежегодно функциональный перечень продукции ПКБ ЦТ ОАО «РЖД», предлагаемой потребителю, неуклонно расширяется. Только на данный момент в бюро поступило уже 44 заявки на поставку тренажеров по действующему перечню продукции без учета заявок на разработку новых видов продукции.

Чтобы обеспечить устойчивое повышение качества выпускаемых тренажеров, коллектив бюро на постоянной основе ведет и продолжает сотрудничество с ведущими производителями обучающих систем и других программ.

А.Г. РОЙЗНЕР, начальник отдела микропроцессорных систем и вычислительной техники ПКБ ЦТ ОАО «РЖД»

СЦБот

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Локомотив".

Перенес: Admin