于鳳麗

（遼寧軌道交通職業(yè)學院，遼寧 沈陽 110023）

隨著鐵路事業(yè)的迅猛發(fā)展，我國鐵路養(yǎng)護手段逐漸由過去的人力到現(xiàn)代機械、由小型機械到大型機械過渡，大型養(yǎng)路機械為我國高速鐵路安全運營起到了十分重要的作用。清篩機作為道砟清篩設備得到廣泛的應用，但出于安全考慮，其標準化作業(yè)培訓無法在作業(yè)現(xiàn)場完成，因此設計開發(fā)清篩車仿真系統(tǒng)尤為重要。

1 系統(tǒng)概述

全斷面清篩車仿真系統(tǒng)采用仿真軟件與實物操作設備相結(jié)合的方式，以仿真設備、影像、圖形圖像、聲音以及可沉浸其中的虛擬現(xiàn)實場景(全三維數(shù)字化)為手段，逼真地再現(xiàn)QS-650 k 型全斷面清篩機的操縱界面、操作顯示設備、控制邏輯以及線路場景。系統(tǒng)所有電氣、電子、機械、氣動、液壓系統(tǒng)的邏輯、關聯(lián)關系與真實清篩機車輛一致，可以全面模擬清篩機車輛在各種運行環(huán)境下的運行狀況、操作特性，如：運行前檢查與整備、區(qū)間運行、工作裝置的操作與調(diào)整、現(xiàn)場作業(yè)、非正常行車、緊急故障處理演練等，具有教學指導、教學管理和考核等功能。本系統(tǒng)是一套全新、經(jīng)濟實用的大型養(yǎng)路機械實訓及考核系統(tǒng)，建設完成后可使學員在輕松、安全的環(huán)境下進行大型養(yǎng)路機械的各種學習、訓練和考核,可以幫助各號位作業(yè)人員學習掌握大型養(yǎng)路清篩機的使用方法及操作技能。

2 設計思路

本系統(tǒng)以QS-650k 型全斷面清篩機作為仿真對象。線路為非定制，采用CGI 線路場景，以約50 km 的路線為基準，虛擬線路以工務數(shù)據(jù)為基礎全三維數(shù)字化建模，線路縱斷面、曲線半徑等線路參數(shù)與實際一致。線路場景與真實一致，包括：軌道、架空線路、軌旁設備、站臺、沿線景物、橋梁、彎道等。

3 系統(tǒng)組成

硬件設備主要包括：前司機室駕駛臺及電器柜、前司機室作業(yè)操縱臺、QS-650k 司機座椅、高速數(shù)字信號采集控制系統(tǒng)、雙通道弧形幕投影系統(tǒng)、2 號～8 號作業(yè)工位操縱終端、教員終端等。教員終端設備由一臺計算機、兩臺顯示器組成，教員能夠通過教員控制臺完成對模擬駕駛系統(tǒng)的維護、成績評判、任務設置、故障設置、非正常行車設置、編制考核任務、通知學員考試、實時監(jiān)控等功能。

軟件系統(tǒng)包括：車輛運行性能仿真、運行條件仿真、控制特性仿真、控制邏輯仿真、牽引特性仿真、制動特性仿真、全三維的仿真環(huán)境、自動評判系統(tǒng)、CGI線路視景系統(tǒng)、情景化專家引導系統(tǒng)、聲音仿真、教員監(jiān)控管理系統(tǒng)等，其中教員監(jiān)控管理系統(tǒng)使教員能夠通過教員控制臺完成對任務的設置、實時設置、非正常行車設置、實時監(jiān)控等功能。

4 系統(tǒng)功能

4.1 崗位環(huán)境認知培訓

通過車輛實物和三維虛擬大型養(yǎng)路機械，可以熟悉車輛設備的布局、部件的位置、工作原理、結(jié)構及特性?？梢葬槍γ總€號位崗位職能、操作面板、開關、手柄等元件進行詳細的培訓。

4.2 運行前檢查與整備虛擬仿真演練

按照現(xiàn)場的工作流程，可以對進行檢查的內(nèi)容、要求、操作方法等學習和演練。

4.3 區(qū)間運行演練

通過模擬仿真培訓系統(tǒng)的培訓，新老司機可以掌握不同條件下的操縱方法；訓練司機在正常情況下的駕駛技巧。系統(tǒng)按照實際的操作規(guī)程，可以滿足空氣制動閥操作、換擋手柄操作、手制動的操縱等駕駛演練。

4.4 工作裝置的操作與調(diào)整

學員可以通過對不同工位設備的操作，對QS-650k 型全斷面清篩機的工作裝置進行操作與調(diào)整，使其達到標準、安全的位置，為現(xiàn)場作業(yè)做準備。

4.5 現(xiàn)場作業(yè)演練

學員可以選擇相應的崗位進行實際模擬演練。模擬操作的模式按照標準流程的要求，在相應號位控制臺上完成指定的操作。需要與其他號位進行協(xié)同工作時，完成相應協(xié)同動作，作業(yè)主要包含：作業(yè)準備、安裝挖掘鏈、調(diào)整工作裝置、檢查、清篩作業(yè)、作業(yè)速度選擇、特殊地段作業(yè)、暫停作業(yè)、重新作業(yè)、作業(yè)結(jié)束、作業(yè)走形到區(qū)間運行的轉(zhuǎn)換。

4.6 非正常情況下行車仿真演練

系統(tǒng)具備在三維仿真線路場景內(nèi)進行非正常演練的功能，也就是系統(tǒng)可以讓司機在三維的環(huán)境下，按照實際的操作流程及方法進行操作。下車后，系統(tǒng)能夠進行自然切換并具備完善的視景交互操作界面，以方便人物車下漫游及進行非正常演練。

針對大型養(yǎng)路機械在運行過程中發(fā)生的非正?，F(xiàn)象進行的演練處理模塊，例如：大霧、大雪、人員傷亡、線路險情等。可以鍛煉受訓司機的應急處理與反應能力。

4.7 應急故障處理仿真演練

主要培養(yǎng)學員在遇到QS-650k 型全斷面清篩機電路、氣路、液壓、機械故障等問題時的解決排除故障的能力。內(nèi)置的清篩機數(shù)字電路、氣路、液壓采用完全仿真的解決方案。設置故障采用在教師端用鼠標點擊設置計算機邏輯模擬產(chǎn)生現(xiàn)象的方法。主要特點如下：

（1）在全三維環(huán)境下，能夠按照故障排查流程逐步排查故障并進行處理。

（2）采用“專家引導、學員跟隨”的方式，專家系統(tǒng)以引導欄的方式給出每一步的操作提示，包含操作方法、設備位置、產(chǎn)生的現(xiàn)象和結(jié)果等，學員根據(jù)提示進行演練。引導信息符合有關規(guī)章，處理步驟、操作方法與實際作業(yè)程序、作業(yè)標準、作業(yè)規(guī)范一致。

（3）可對標準化操作步驟逐步評判對錯，并給出成績。

5 結(jié) 語

綜上所述以及培訓實踐證明，全斷面清篩機仿真實訓系統(tǒng)以其操作性強、規(guī)范性好、安全可靠等優(yōu)點，得到鐵路線路大修企業(yè)員工和鐵路職業(yè)院校相關專業(yè)學生的青睞，必將為鐵路線路的維修和大修作出應有的貢獻。