一种机车制动机综合培训方法及系统装置与流程

本发明涉及到一种机车部件现场培训教学方法及装置，尤其是指一种机车制动机综合培训方法及装置，主要用于培训学员能更快更好地掌握机车制动机工作原理、熟练掌握操作技能；提升机车司乘人员、检修人员的故障判断和处理能力培训，适用各铁路局、铁路院校对于机务专业技能培训，属于教学培训方法及教具技术领域。

背景技术：

随着铁路电气化的全面推广，电力机车已经在全国范围得到了普遍的推广使用，尤其是在我们国内的高铁技术走向世界以后，在电气化铁路的电力机车操作、维修和保养等方面急需培训大量的人才，培养大量合格的司乘人员和检修人员迫在眉睫。然而，经过调研，目前针对铁路和谐型电力机车乘务员应急处置及检修人员的技能实训，各铁路局、大专院校、机务段普遍缺乏系统直观的实训设施、设备，完全还是靠传统的跟车或现场检修进行学习培训，没有系统的培训手段和现代化的培训设施、设备，这样一则培训的机会很有限，只有在于设备检修的时候才能相应的培训学习，二则是这样的现场培训只能是根据现场实际所发生的状况来进行相应的培训学习，不能系统全面的进行培训学习，因此对机车乘务员、检修人员的故障判断和处理能力亟待提高。

通过专利检索没发现有与本发明相同技术的专利文献报道，与本发明有一定关系的专利主要有以下几个：

1、专利号为CN201510191287.5，名称为“机车制动机模拟及培训方法” 的发明专利，该专利公开了一种机车制动机模拟及培训方法，旨在将现有实车机车复杂的控制方式，通过电子模拟出与实车制动机相似的动作和显示，达到培训学员的目的，把所有的故障现象，列入模拟系统中，使学员切实学会和掌握正常操作，故障的分析，判断，及处理方法。在学习过程中随机建立学员学习档案和教学过程的管理档案。

2、专利号为CN201521068137.7，名称为“交流传动内燃机车培训用模拟操纵系统” 的发明专利，该专利公开了一种交流传动内燃机车培训用模拟操纵系统，包括操纵台总成(1)、电气控制设备(2)、柴油机模拟设备(3)、空气制动设备(4)、辅助电源设备(5)和空气辅助设备(6)，操纵台总成(1)控制电气控制设备(2)和空气制动设备(4)，辅助电源设备(5)为柴油机模拟设备(3)和空气辅助设备(6)供电，电气控制设备(2)控制柴油机模拟设备(3)和空气辅助设备(6)；采用了原有机车的设备，减少了开发费用，同时更能接近真实的机车，使乘务员在培训时身临其境，克服了传统模拟驾驶装置的缺点，使机车乘务员不但能够接触整车大部分真实部件，进行故障处理也是真实的部件，提高了该模拟驾驶装置的模拟真实度。

3、专利号为CN201510627767.1， 名称为“机车及轨道监控装置仿真培训系统”的发明专利，该专利公开了一种机车及轨道监控装置仿真培训系统，属于铁路职教培训领域。该系统由监控装置仿真模拟培训操作设备组成的培训考试模块，独立的培训题目设置模块，监控装置仿真模拟培训操作设备链接铁路前方线路实景视频播放模块、监控装置仿真模拟培训操作设备链接铁路站场3D电子沙盘同步控制模块组成。该专利解决了目前机务系统在机车监控装置仿真模拟培训方面存在的问题，机务人员通过对本系统的操作与练习，能更好的学习、熟悉与应对实际操作中的各种操作手法与突发状况。

4、专利号为CN201320200031.2， 名称为“机车乘务员车上模拟培训考试装置”的实用新型专利，该专利公开了一种机车乘务员车上模拟培训考试装置，提供了一种连接在机车列车管上就可以对机车乘务员进行制动机试验、非正常情况下行车办法及LKJ装置培训及考试、连接简单、方便操作的教学设备，包括检测装置、数据处理装置、执行机构和、人机对话板和地面信号装置，乘务员可以在不挂车列时，通过日常的制动机试验或操作机车制动系统，通过对列车管的排风时间，准确判断出折角塞门的状态及列车管的保压能力，并可根据地面信号的模拟，进行机车运行操作，提高机车乘务员对制动机的操作水平及判断能力，提高乘务员的非正常情况下行车办法的运用能力，提高乘务员LKJ的运用能力，满足铁路机务系统机车乘务员培训的需求

上述这些专利虽然都涉及到一些有关机车事务的培训，而且名称为“机车乘务员车上模拟培训考试装置”，专利号为CN201320200031.2，实用新型专利公开了一种利用连接在机车列车管上的教学设备，对机车乘务员进行制动机试验、非正常情况下行车办法及LKJ装置培训及考试的教学设备，但通过仔细分析，这种设备必须通过实际的机车来进行作业，而且只是通过对列车管的排风时间，准确判断出折角塞门的状态及列车管的保压能力，并可根据地面信号的模拟，进行机车运行操作培训，所以应用十分有限，尚没有关于电力机车制动机综合实训教育的培训方法及系统，因此仍有待进一步加以改进。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有机车乘务员、检修人员的制动机综合培训所存在的问题，提出一种机车制动机综合培训方法及系统装置，该种机车制动机综合培训方法及系统装置可以不用去现场就可以知道制动机的结构和工作原理，互动性强，提高了学员的兴趣，使学员不再被动地学习，而是主动地参与练习，强化学习效果。

为了达到这一目的，本发明提供了一种机车制动机综合培训方法，通过一套实训设备进行机车制动机综合培训，实训设备包括仿真的司机操作台、制动机实物模型、投影设备；司机操作台内安装有模拟制动机操作软件及模拟动画系统，通过司机操作台模拟各种制动工况的操作指令，使制动机按照机车实际制动逻辑进行制动作业；同时将试验步骤能够通过制动屏和投影设备显示出来；直观的演示制动机的组成和各部分的功能作用及其控制关系，并展示各组件的结构特点和工作原理，达到机车制动机综合教学培训的目的。

进一步地，所述的操作台外形按照仿真机车车辆司机操作台制作；在操作台内配置了高性能工业控制计算机、触摸显示器、可编程控制器（PLC）；同时在操作台内设置了高度智能化的模拟制动机操作软件与人性化的人机交互模块化教学软件，通过司机操作台模拟各种制动工况的操作指令，使制动机按照机车实际制动逻辑进行制动作业；将试验步骤能够通过制动屏和投影设备显示出来；直观的演示制动机的组成和各部分的功能作用及其控制关系，并展示各组件的结构特点和工作原理，司机操作台、制动机、投影设备三者联锁动作。

进一步地，所述的高性能工业控制计算机、触摸显示器、可编程控制器（PLC）属于试验台的上位机构，用于对实物模型、投影设备下位机构的控制与显示。

进一步地，所述的人机交互模块化教学软件采用面向对象的可视化开发工具作为主设计平台、辅以三维动画制作和图形处理软件，建成由高度仿真的制动机各部件三维立体模型、动画、软件管理系统部分组成的高度智能化与人性化的人机交互模块化教学软件。

进一步地，所述的制动机各部件的外形形状、内部结构采用三维建模，通过教学软件与实物模型、投影仪配合，在高性能工业控制计算机内三维建模，并通过触摸显示器大屏幕液晶触摸显示器显示出来。

进一步地，所述的制动机原理采用三维动画来演示制动机各部件在不同工作状态下的动作过程与状态。

进一步地，所述的人机交互模块化教学软件中设有软件管理系统，通过软件管理系统对软件操作权限的管理，防止非操作人员对软件系统进行教学以外的无关操作，保护软件系统。

进一步地，所述的制动机实物模型依据制动机为原型，外形进行全尺寸模拟仿造；制动机仿真实物采用机械加工而成，表面在经过喷涂处理，实现模型与实物的高度仿真；并对制动机重要部件的关键部位进行动作逻辑仿真，在操作台的控制下可以演示部件的动作原理，以便让学员对制动机的内部结构在视觉感官上有一个直观的了解与认识。

进一步地，所述的投影设备：该投影设备与操作台配合使用，用于制动机各模块和阀的原理和动作演示；投影仪将计算机上的原理和动画、制动机操作软件界面投射到幕墙上，给学员一个直观的认识。

一种机车制动机综合培训系统装置，包括仿真司机操作台、制动机仿真实物和投影设备；所述的操作台外形按照仿真机车车辆司机操作台制作；在操作台内配置了高性能工业控制计算机、触摸显示器、可编程控制器（PLC）；同时在操作台内设置了高度智能化的模拟制动机操作软件与人性化的人机交互模块化教学软件，通过司机操作台模拟各种制动工况的操作指令，使制动机按照机车实际制动逻辑进行制动作业；将试验步骤能够通过制动屏和投影设备显示出来；直观的演示制动机的组成和各部分的功能作用及其控制关系，并展示各组件的结构特点和工作原理，司机操作台、制动机、投影设备三者联锁动作；所述的制动机仿真实物依据制动机为原型，外形进行全尺寸模拟仿造；制动机仿真实物模型采用机械加工而成，表面在经过喷涂处理，实现模型与实物的高度仿真；并对制动机重要部件的关键部位进行动作逻辑仿真，在操作台的控制下可以演示部件的动作原理，以便让学员对制动机的内部结构在视觉感官上有一个直观的了解与认识；所述的投影设备：该投影设备与操作台配合使用，用于制动机各模块和阀的原理和动作演示；投影仪将计算机上的原理和动画、制动机操作软件界面投射到幕墙上，给学员一个直观的认识。

进一步地，所述的高性能工业控制计算机、触摸显示器、可编程控制器（PLC）属于试验台的上位机构，用于对实物模型、投影设备下位机构的控制与显示。

进一步地，所述的人机交互模块化教学软件采用面向对象的可视化开发工具作为主设计平台、辅以三维动画制作和图形处理软件，建成由高度仿真的制动机各部件三维立体模型、动画、软件管理系统部分组成的高度智能化的模拟制动机操作软件与人性化的人机交互模块化教学软件。教学软件用于与实物模型、投影仪配合来演示制动机组成、控制原理、以及制动机的综合作用原理。

进一步地，所述的制动机各部件的外形形状、内部结构采用三维建模，通过教学软件与实物模型、投影仪配合，在高性能工业控制计算机内三维建模，并通过触摸显示器显示出来。

进一步地，所述的制动机原理采用三维动画来演示制动机各部件在不同工作状态下的动作过程与状态。

进一步地，所述的人机交互模块化教学软件中设有软件管理系统，通过软件管理系统对软件操作权限的管理，防止非操作人员对软件系统进行教学以外的无关操作，保护软件系统。

进一步地，所述的模拟制动机操作软件完全按照机车制动显示屏界面进行仿真制作，可对机车制动机工作状态、数据、信息进行仿真图文显示，达到仿真制动机操作培训的目的。

本发明的优点在于：

本发明通过仿真操作台、制动机仿真实物和投影设备的配合，以及人机交互模块化教学软件协调软件模拟动画系统与制动机实物模型和投影设备三者的联锁动作，来演示制动机组成、控制原理、以及制动机的综合作用原理的综合培训教学，以此来对学员进行模拟现场的培训教学，具有真实程度高，可以集中将各种结构原理和动作再现，有利于解决目前现场教学中的诸多难题；主要有以下一些优点：

1、可以在一套仿真实训系统上将各种制动机的部件结构和动作原理模拟再现，便于学生全面了解制动机的全面情况，互动性强，提高了学员的兴趣，使学员不再被动地学习，而是主动地参与练习，强化学习效果；

2、通过仿真制动机实物，可以直观的看到制动机内部结构，便于学员对制动机的内部结构、安装方式等有更加深刻的认识；

3、仿真实训系统设置在培训室，便于在室内进行制动机的实训，不收现场条件的影响；

4、投影设备与操作台配合使用，主要用于制动机各模块和阀的原理和动作演示。投影仪将计算机上的原理和动画、制动机操作软件界面投射到幕墙上，给学员一个直观的认识。

附图说明

图1是本发明的原理结构示意图；

图2是本发明仿真形的机车司机操作台结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来进一步阐述本发明。

实施例一

通过附图1可以看出，本发明涉及一种机车制动机综合培训系统装置，包括仿真司机操作台3、制动机仿真实物2和投影设备4；仿真司机操作台3、制动机仿真实物2和投影设备4安装在试验台1上；所述的操作台外形按照仿真机车车辆司机操作台制作；在操作台内配置了高性能工业控制计算机5、触摸显示器6、可编程控制器（PLC）；同时在操作台内设置了高度智能化的模拟制动机操作软件与人性化的人机交互模块化教学软件，通过司机操作台模拟各种制动工况的操作指令，使制动机按照机车实际制动逻辑进行制动作业；也可将试验步骤能够通过制动屏和投影设备4显示出来；可直观的演示制动机的组成和各部分的功能作用及其控制关系，并展示各组件的结构特点和工作原理，三者可联锁动作；所述的制动机仿真实物依据制动机为原型，外形进行全尺寸模拟仿造；制动机仿真实物采用机械加工而成，表面在经过喷涂处理，实现模型与实物的高度仿真；并对制动机重要部件的关键部位进行动作逻辑仿真，在操作台的控制下可以演示部件的动作原理，以便让学员对制动机的内部结构在视觉感官上有一个直观的了解与认识；所述的投影设备：该投影设备与操作台配合使用，用于制动机各模块和阀的原理和动作演示；投影仪将计算机上的原理和动画、制动机操作软件界面投射到幕墙上，给学员一个直观的认识。

进一步地，所述的高性能工业控制计算机、触摸显示器、可编程控制器（PLC）属于试验台的上位机构，用于对实物模型、投影设备下位机构的控制与显示。

进一步地，所述的人机交互模块化教学软件采用面向对象的可视化开发工具作为主设计平台、辅以三维动画制作和图形处理软件，建成由高度仿真的制动机各部件三维立体模型、动画、软件管理系统部分组成的高度智能化与人性化的人机交互模块化教学软件。

进一步地，所述的制动机各部件的外形形状、内部结构采用三维建模，通过教学软件与实物模型、投影仪配合，在高性能工业控制计算机内三维建模，并通过触摸显示器大屏幕液晶触摸显示器显示出来。

进一步地，所述的制动机原理采用三维动画来演示制动机各部件在不同工作状态下的动作过程与状态。

进一步地，所述的人机交互模块化教学软件中设有软件管理系统，通过软件管理系统对软件操作权限的管理，防止非操作人员对软件系统进行教学以外的无关操作，保护软件系统。

进一步地，所述的制动机实物模型依据制动机为原型，外形进行全尺寸模拟仿造；制动机仿真实物采用机械加工而成，表面在经过喷涂处理，实现模型与实物的高度仿真；并对制动机重要部件的关键部位进行动作逻辑仿真，在操作台的控制下可以演示部件的动作原理，以便让学员对制动机的内部结构在视觉感官上有一个直观的了解与认识。

进一步地，所述的投影设备：该投影设备与操作台配合使用，用于制动机各模块和阀的原理和动作演示；投影仪将计算机上的原理和动画、制动机操作软件界面投射到幕墙上，给学员一个直观的认识。

上述所列实施例，只是结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

通过上述实施例可以看出，本发明还涉及到一种机车制动机综合培训方法，通过一套实训设备进行机车制动机综合培训，实训设备包括仿真的司机操作台、制动机实物模型、投影设备；司机操作台内安装有模拟制动机操作软件及模拟动画系统，通过司机操作台模拟各种制动工况的操作指令，使制动机按照机车实际制动逻辑进行制动作业；同时将试验步骤能够通过制动屏和投影设备显示出来；直观的演示制动机的组成和各部分的功能作用及其控制关系，并展示各组件的结构特点和工作原理，达到机车制动机综合教学培训的目的。

进一步地，所述的操作台外形按照仿真机车车辆司机操作台制作；在操作台内配置了高性能工业控制计算机、触摸显示器、可编程控制器（PLC）；同时在操作台内设置了高度智能化的模拟制动机操作软件与人性化的人机交互模块化教学软件，通过司机操作台模拟各种制动工况的操作指令，使制动机按照机车实际制动逻辑进行制动作业；将试验步骤能够通过制动屏和投影设备显示出来；直观的演示制动机的组成和各部分的功能作用及其控制关系，并展示各组件的结构特点和工作原理，司机操作台、制动机、投影设备三者联锁动作。

进一步地，所述的高性能工业控制计算机、触摸显示器、可编程控制器（PLC）属于试验台的上位机构，用于对实物模型、投影设备下位机构的控制与显示。

进一步地，所述的人机交互模块化教学软件采用面向对象的可视化开发工具作为主设计平台、辅以三维动画制作和图形处理软件，建成由高度仿真的制动机各部件三维立体模型、动画、软件管理系统部分组成的高度智能化与人性化的人机交互模块化教学软件。

进一步地，所述的制动机各部件的外形形状、内部结构采用三维建模，通过教学软件与实物模型、投影仪配合，在高性能工业控制计算机内三维建模，并通过触摸显示器大屏幕液晶触摸显示器显示出来。

进一步地，所述的制动机原理采用三维动画来演示制动机各部件在不同工作状态下的动作过程与状态。

进一步地，所述的人机交互模块化教学软件中设有软件管理系统，通过软件管理系统对软件操作权限的管理，防止非操作人员对软件系统进行教学以外的无关操作，保护软件系统。

进一步地，所述的制动机实物模型依据制动机为原型，外形进行全尺寸模拟仿造；制动机仿真实物采用机械加工而成，表面在经过喷涂处理，实现模型与实物的高度仿真；并对制动机重要部件的关键部位进行动作逻辑仿真，在操作台的控制下可以演示部件的动作原理，以便让学员对制动机的内部结构在视觉感官上有一个直观的了解与认识。

进一步地，所述的投影设备：该投影设备与操作台配合使用，用于制动机各模块和阀的原理和动作演示；投影仪将计算机上的原理和动画、制动机操作软件界面投射到幕墙上，给学员一个直观的认识。

本发明的优点在于：

本发明通过仿真操作台、制动机仿真实物和投影设备的配合，通过司机操作台模拟各种制动工况的操作指令，使制动机按照机车实际制动逻辑进行制动作业；也可将试验步骤能够通过制动屏和投影设备显示出来；可直观的演示制动机的组成和各部分的功能作用及其控制关系，并展示各组件的结构特点和工作原理，司机操作台、制动机实物模型、投影设备三者联锁动作，来演示制动机组成、控制原理、以及制动机的综合作用原理的综合培训教学，以此来对学员进行模拟现场的培训教学，具有真实程度高，可以集中将各种结构原理和动作再现，有利于解决目前现场教学中的诸多难题；主要有以下一些优点：

1、可以在一套仿真实训系统上将各种制动机的部件结构和动作原理模拟再现，便于学生全面了解制动机的全面情况，互动性强，提高了学员的兴趣，使学员不再被动地学习，而是主动地参与练习，强化学习效果；

2、通过仿真制动机实物，可以直观的看到制动机内部结构，便于学员对制动机的内部结构、安装方式等有更加深刻的认识；

3、仿真实训系统设置在培训室，便于在室内进行制动机的实训，不收现场条件的影响；

4、投影设备与操作台配合使用，主要用于制动机各模块和阀的原理和动作演示。投影仪将计算机上的原理和动画、制动机操作软件界面投射到幕墙上，给学员一个直观的认识。