10.09.14 Симулятор-тренажер «Машинист маневрового тепловоза ТЭМ18-ДМ»

Описание

Управление тепловозом на участках путей, смоделированных по реальным путевым участкам работ тепловозов. Управление тепловозом с применением всех органов управления: контроллер машиниста, краны управления тормозным оборудованием, песочницей, системой охлаждения, а также системами аварийной остановки; умение контролировать состояние оборудования по приборам на пультах управления; проверка исправности работы оборудования, выходя и не выходя из кабины; проверка тормозного оборудования по приборам управления; выполнение поездной работы; выполнение маневровой работы; ведение регламентных переговоров с инструктором посредством микрофонной связи (имитация радиосвязи); сцепка тепловоза с составом; действия машиниста в связи с изменением направления движения с прицепляемыми вагонами; выполнение полного и сокращенного опробования тормозов; ведение поезда по перегонам и соединительным путям с изменением профиля пути и показаний светофоров.
Результаты:
• Снижение количества нарушений
• Снижение количества аварийных ситуаций
• Быстрое и качественное обучение нового персонала
• Повышение общего уровня подготовки сотрудников
• Получение объективной оценки знаний и умений сотрудников
• Повышение мотивации к обучению, тренировке профессиональных навыков
Программа обучения машиниста и помощника машиниста тепловоза ТЭМ18ДМ
Программа обучения состоит из пяти модулей, представленных на
Программа обучения состоит из пяти модулей:
• Теория
• Основы работы и управления
• Штатная работа
• Аварийные ситуации
• Экзамен
Модуль «Теория»
В модуле обучаемый знакомится с информацией по выполнению поставленных задач, общей информация в области техники безопасности, а также правил работы на тепловозе. Информация представлена в текстовом и графическом виде на экране компьютера.
Перечень изучаемых тем:
• Техника безопасности и риски
• Назначение тепловоза
• Общее устройство и агрегаты тепловоза
• Технические характеристики тепловоза
• Возможные неисправности в работе тепловоза, их причины и методы устранения
• Пневматическая тормозная система
• Электрическая система тепловоза
• «Сигналы и ограждения на железнодорожном транспорте»
После прохождения модуля «Теория» обучаемый проходит контрольное тестирование. Результаты тестирования (Отчет) автоматически направляется на рабочее место Инструктора.
Модуль «Основы работы и управления»

Модуль содержит следующие режимы обучения
Режим обучения (с подсказками).
В этом режиме Обучающиеся и Инструктор должны иметь возможность запроса (вызова) информационной справки по обязанностям и правилам выполнения работ, согласно нормативным документам по безопасному производству работ.
Режим контроля (без подсказок).
В этом режиме Инструктор должен иметь возможность выдать Обучающимся задание на производство работ, которые они должны выполнить самостоятельно без подсказок (и возможности запроса указанных выше ссылок). По окончании этого режима идет составление протокола с результатами выполнения задания и отправляется на рабочее место Инструктора.
Перечень заданий:
• Работы, выполняемые при выезде из депо и при смене бригад, обход тепловоза при приемке его из депо на соответствие требований ПТЭ (имитация ситуации с несколькими отклонениями для возможности определения квалификации работника)
• Проверка последовательности действия электроаппаратуры
• Пуск дизеля. Возможность запуска тепловоза с последовательностью включения аппаратов в последовательности согласно схемы запуска тепловоза серии ТЭМ –18ДМ (имитация ситуации отсутствия запуска с несколькими причинами для возможности определения квалификации работника)
• Осмотр тепловоза после пуска дизеля (при выезде из депо и при смене бригад)
• Прогрев дизеля и работа на холостом ходу
• Эксплуатация установки УПС-ТПС

• Трогание тепловоза с места, контроль за работой узлов и агрегатов по приборам на основном пульте управления (имитация ситуации с несколькими отклонениями для возможности определения квалификации работника)
• Управление электрическим тормозом
• Остановка дизеля
• Особенности эксплуатации дизеля и тепловоза в холодное время года.

Модуль «Штатная работа»
Модуль содержит следующие режимы обучения
Режим обучения (с подсказками).
В этом режиме Обучающиеся и Инструктор должны иметь возможность запроса (вызова) информационной справки по обязанностям и правилам выполнения работ согласно нормативным документам по безопасному производству работ.
Режим контроля (без подсказок).
В этом режиме Инструктор должен иметь возможность выдать Обучающимся задание на производство работ, которые они должны выполнить самостоятельно без подсказок (и возможности запроса указанных выше ссылок). По окончании этого режима идет составление протокола с результатами выполнения задания и отправляется на рабочее место Инструктора.
Перечень заданий:
• Выполнение поездной работы с возможностью управления тормозами поезда и тепловоза.
• Выполнение поездной работы при движении по перегонам вагонами вперед с использованием радиосвязи с составителем поездов
• Выполнение маневровой работы с возможностью управления тормозами тепловоза и движения вагонами с постановкой вагонов в производственные цеха комбината
• Моделирование ситуации опробования тормозов поезда по приборам (полного и сокращенного) с имитацией возможности утечек в составе.
• Имитация ведений поездов по перегонам комбината с отображением светофоров, их показаний, с учетом изменения профиля пути, кривых участков, веса поезда
• Проведение маневровых работ с операциями сцепки/расцепки состава
Модуль «Аварийные ситуации»
Модуль содержит следующие режимы обучения
Режим обучения (с подсказками).
В этом режиме Обучающиеся и Инструктор должны иметь возможность запроса (вызова) информационной справки по обязанностям и правилам выполнения работ согласно нормативным документам по безопасному производству работ.
Режим контроля (без подсказок).
В этом режиме Инструктор должен иметь возможность выдать Обучающимся задание на производство работ, которые они должны выполнить самостоятельно без подсказок (и возможности запроса указанных выше ссылок). По окончании этого режима идет составление протокола с результатами выполнения задания и отправляется на рабочее место Инструктора.
Перечень аварийных и нештатных ситуаций:
• Экстренное торможение при появлении на пути препятствия (дерево, автомобиль, люди, идущие на работу) с переводом ручки крана машинистка усл. №394 в положение экстренного торможения, перекрытие комбинированного крана, а также подачи песка и использования контротока.
• Внезапное перекрытие разрешающего сигнала светофора – умение остановить поезд (тепловоз) до перекрывшегося светофора с применением перевода ручки крана машиниста усл. №394 в положение экстренного торможения, перекрытие комбинированного крана, а также подачи песка и использования контротока.
• Особенность эксплуатации тормозов в зимний период с ухудшением видимости пути и сигналов (имитация налипания снега на колодки состава, т.е. снижение эффекта торможения)
• Прекращение подпитки ТМ в IV положении крана
• Повышение давления в УР во 2-ом положении РКМ
• Повышение давления в УР в перекрыше
• Увеличение времени ликвидации сверхзарядного давления
• Занижение давления в УР в 4-ом положении РКМ
• Обрыв ТМ в голове поезда
• Обрыв ТМ в хвосте поезда
• Перекрытие концевого крана в голове поезда
• Включение ВР на порожний режим
• Не отпуск тормозов после торможения
• Низкое давление в ТЦ локомотива в 6-ом положении КВТ
• Недостаточная производительность компрессоров
• Неправильная регулировка регулятора давления Pгр макс = 9.7 кГс/см2
• Низкая плотность ГР
• Завышенное зарядное давление
• Заниженное зарядное давление
• Полный отказ тормозов (в составе и на любом вагоне)
• Низкая плотность тормозной магистрали
• Отсутствие тормозного эффекта в течении 30 сек при торможении
• Утечка из УР
• Уменьшение тормозного нажатия
• Заужение тормозной магистрали на 30% на любом вагоне
• Заужение тормозной магистрали на 60% на любом вагоне
• Большая утечка из ЗР на любом вагоне
• Большая утечка из ТЦ на любом вагоне.
• Ведение поездов с периодическим изменением профиля пути – набор позиций при подъёме и использование тормозов при спуске с учетом фиксированной массы поезда в зависимости от данных, предоставленных по каждому из участков (перегонов).
 
Возможности организация работы тренажерного комплекса
Общий вид и схема тренажерного комплекса представлены на рисунке 2.

Рисунок 2.
В Симуляторе-тренажере «Тепловоз ТЭМ18ДМ» должна быть заложена возможность модернизации тренажера для организации работы с другими симуляторами в едином виртуальном пространстве. Работа и взаимодействие комплекса и симуляторов тренажеров должны проводиться в шлемах виртуальной реальности.
Перечень симуляторов, совместимых с симулятором-тренажером «Тепловоз ТЭМ18ДМ» :
Симулятор «Ремонтних-осмотрщик вагонов VR»
Симулятор «Помощник машинистаVR»
Симулятор «Составитель поездов 4-5 разряда VR»
Симулятор «Слесарь по ремонту 4-го разряда VR»

Рабочее место инструктора
Оснащено рабочим столом, креслом, 2 мониторами, персональным компьютером, принтером, манипулятором управления, устройством переговорной связи.
Предназначено для:
• Регистрации новых Учеников (Ф.И.О., группа, направление обучения);
• Создания и редактирования программы обучения, ввода исходных данных;
• Сбора результатов проведенных тренировочных сессий;
• Анализа и статистики по тренажерам, Пользователям, программам обучения;
• Просмотра тренировочной сессии любого тренажера и возможности оказания помощи Ученику.
• Управления несколькими тренажерными комплексами одного производителя
• Выбора участка для проведения тренировочных заданий
• Выбора тренажерных комплексов для работы в едином 3D мире
• Выбора начальных данных (станцию и путь начальной инициализации локомотива, состав, время работы, уровень обучаемого)
• Работы в режиме ДНЦ или ДСП для задания маневровых и поездных маршрутов на станциях.
• Работы в режиме составителя поездов для выполнения прицепок/отцепок к составу (закрывать/открывать концевые краны на любом вагоне, соединять/рассоединять рукава, расцеплять автосцепки между вагонами)
• Голосовой связи с рабочим местом обучаемого
• Внесения изменений в заданный сценарий тренировочного задания (включать/отключать нештатные ситуации, изменять план проведения тренировочного задания и другое)
• Наблюдения за состоянием основных органов управления на пульте машиниста
• Наблюдения за текущим местоположением локомотива (состава) на заданном участке
• Наблюдения за процессами в тормозной сети поезда в реальном времени
• Наблюдения за изменением продольно-динамических сил в поезде в реальном времени
• Наблюдения за поездной обстановкой как от первого лица (вид из локомотива — прямо, налево, направо, назад) так и в режиме свободного перемещения камеры в 3D пространстве.
• Просматривания и распечатывания протоколов тренировочного задания как во время выполнения поездки, так и после

 
Рабочее место машиниста
Рабочее место машиниста состоит из:
1. Модуля-имитатора локомотива
2. Системы визуализации и позиционирования в пространстве
3. Персонального компьютера Hi-end класса с программным обеспечением

Рисунок 3.
Модуль-имитатор локомотива ТЭМ18ДМ
Высокоточный габаритный макет реального рабочего места машиниста, оснащённый штатными органами управления. Модуль-имитатор устанавливается на базовую платформу. Вес модуля позволяет производить его смену на другой с помощью не более 2-х человек.
Форма и размеры пульта машиниста должны соответствовать реальному пульту управления локомотивом серии ТЭМ18ДМ;
Расположение органов контроля, индикации и управления на пульте машиниста должно соответствовать реальному расположению;
На пульте машиниста должны использоваться тумблеры, сигнальные лампы, органы управления соответствующие реальным. При невозможности использовать реальные компоненты допускается использование аналогов, максимально приближенных к реальным без изменения их функциональности.
Скорость реакции программного обеспечения на изменение положения органа управления должна быть не более 0,1 секунды;
Контроллер машиниста, устанавливаемый на пульте управления, должен быть аналогичен применяемому на маневровых локомотивах серии ТЭМ18ДМ;
Органы индикации должны работать в соответствии с алгоритмами работы реального пульта управления.
Стрелочные приборы должны отображать изменения контролируемых параметров, рассчитываемых программным обеспечением, с задержкой не более 0,1 секунды.

 
Система визуализации и позиционирования в пространстве
Представляет собой профессиональный шлем виртуальной реальности, со следующими характеристиками:
Дисплей — Два full-RGB LCD
Разрешение дисплея — 2448 × 2448 пикселей на глаз (4896 × 2448 на оба глаза)
Угол обзора — 120°
Частота обновления — 120 Гц
Регулировка межлинзового/фокусного расстояния -57-72 мм
Датчики — Акселерометр, гироскоп, датчик приближения, IPD сенсор для подстройки межзрачкового расстояния, cистема отслеживания SteamVR Tracking 2.0 (совместима с базовыми станциями SteamVR 1.0 и 2.0)
Интерфейсы — Bluetooth, порт USB-C для внешних устройств
Аудио -3D аудио с сертификацией Hi-Res

Система позиционирования в пространстве предназначена для совмещения виртуального и реального пространств. Виртуальный пульт машиниста с органами управления, отображаемый в шлеме виртуальной реальности должен полностью соответствовать физическому модулю-имитатору локомотива ТэМ18ДМ.
Система позиционирования в пространстве должна обеспечивать распознавание положения и жестов рук в реальном пространстве и соответственно передавать значения в виртуальное пространство. Задержка при распознавании жестов и положения рук не должна превышать более 0,015 секунды.

 
Программное обеспечение
Программное обеспечение симуляторов-тренажеров состоит из двух модулей:
• Виртуальная промышленная площадка
• Физико-математическая модель
Модуль «виртуальная промышленная площадка»
Модуль разрабатывается под условия промышленной площадки АО «ЕВРАЗ ЗСМК» (необходимо разрешение на фото и видеосъемку).
Содержит трехмерную модель реального расположения путей следования локомотива, окружающего пространства промплощадки, расположения станций, сигналов и ограждений и т.д.

Модуль «Физико-математическая модель»
В модуле используется физико-математическая модель компании «Универсальный механизм» http://www.umlab.ru
Программный комплекс «Универсальный механизм» — основной продукт Лаборатории. Это специализированное многофункциональное расчетное приложение, предназначенное для решения задач кинематики и динамики механических систем.
Используемые модули:
Модель работы автоматических тормозов грузового поезда
Математическая модель автоматических тормозов должна рассчитывать газодинамические процессы, происходящие в тормозной сети грузового поезда в зависимости от управляющих действий машиниста;
Модель должна рассчитывать изменения в узлах тормозной сети каждого вагона в составе;
Модель должна рассчитывать процессы, происходящие в воздухораспределителе на каждом вагоне.
Модель должна учитывать тип воздухораспределителя (ВР483М и ВР483А);
Модель должна учитывать положения режимных рукояток на воздухораспределителе (торможение — порожний, средний, груженый; отпуск — равнинный, горный);
Модель должна рассчитывать процессы при нажатии на выпускной клапан любого воздухораспределителя;
Модель должна учитывать утечки воздуха из тормозной сети поезда;
Модель должна позволять задавать величину зарядного давления в тормозной магистрали локомотива;
Модель должна учитывать наличие/отсутствие авторежима на грузовом вагоне;
Модель должна иметь возможность исключать тормозную сеть любого вагона из тормозной сети поезда;
Модель должна учитывать состояние концевых кранов и тормозных рукавов на каждом вагоне и рассчитывать процессы, происходящие в тормозной сети поезда при их изменении;
Модель должна реализовывать алгоритм работы компрессора, устанавливаемого на локомотиве ТЭМ18ДМ;
Модель должна рассчитывать газодинамические процессы в тормозной сети поезда при любом положении крана машиниста №395;
Модель должна получать данные из других подсистем тренажерного комплекса о положениях рукояток крана машиниста, крана вспомогательного тормоза, концевых кранов и тормозных рычагов;
Модель должна позволять динамически изменять положения рукояток управляющих приборов;
Модель должна реализовывать алгоритм работы электропневматического клапана автостопа (ЭПК -150);
Модель должна реализовывать алгоритм работы датчика №418;
Модель должна передавать расчетные данные в другие подсистемы тренажерного комплекса для использования в расчетах и отображения данных в графическом виде (ГР, УР, ТМ, ТЦ, ЗР). Данные о давлении в ТМ, ТЦ и ЗР должны передаваться по каждому вагону.
Модель должна работать в режиме реального времени;
Модель должна позволять производить расчеты газодинамических процессов в нескольких поездах одновременно в независимости от соединения с тормозной магистралью локомотива;
Модель должна позволять задавать неисправности в узлах тормозной сети поезда и неисправности тормозной сети поезда всего состава в целом.

Модель расчета продольно-динамических сил в поезде
Математическая модель расчета продольно-динамических сил в поезде должна рассчитывать продольные силы, возникающие между вагонами в составе поезда при движении;
Математическая модель должна учитывать следующие данные:
 План и профиль пути
 Длину вагона
 Загрузку вагона
 Тип поглощающего аппарата
 Величину тягового усилия
 Тормозные силы на каждом вагоне
 Тип тормозных колодок на каждом вагоне
Текущие данные должны передаваться в модель продольно-динамических сил из других подсистем тренажерного комплекса;
Выходными данными модели должны быть следующие параметры:
 Величина силы соударения/растяжения между вагонами
 Ускорение каждого вагона
 Максимальная сила в поезде в каждый момент времени с указанием вагона, на котором возникло данное усилие

Модель расчета тяговых характеристик локомотива
Модель расчета тяговых характеристик должна рассчитывать силу тяги локомотива ТЭМ18ДМ в зависимости от скорости движения и положения контроллера машиниста.
Модель должна учитывать отключение тяговых двигателей из электрической цепи локомотива;
Модель должна рассчитывать значения напряжения и тока генераторной установки локомотива;
Модель должна учитывать флаг сбора цепи тяги;
Модель должна учитывать коэффициент сцепления колеса с рельсом и в зависимости от его значения рассчитывать режимы боксования и юза колесных пар;
Модель должна получать входные данные из других подсистем тренажерного комплекса (скорость движения, положение управляющих органов и т.п.);
Расчетные данные модели должны передаваться в другие подсистемы тренажерного комплекса.
Модель расчета характеристик движения
Математическая модель расчета характеристик движения должна учитывать следующие данные:
 Величину силы тяги локомотива;
 План и профиль пути;
 Распределение состава по плану и профилю пути;
 Силы сопротивления движению;
 Тормозные силы в поезде;
 Коэффициент сцепления колеса с рельсом;
Математическая модель должна учитывать распределение состава по профилю пути;
Математическая модель должна получать входные данные из других подсистем тренажерного комплекса;
Математическая модель должна учитывать изменение профиля пути при изменении положения стрелочных переводов;
Расчетные данные модели должны передаваться в другие подсистемы тренажерного комплекса.