城轨车辆综合演练实训车的开发

时间:2022-05-05 23:50:49 其他范文 收藏本文 下载本文

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城轨车辆综合演练实训车的开发

篇1:城轨车辆综合演练实训车的开发

【摘 要】在各种模拟器中,由于视景系统可以展现驾驶训练虚拟场景,因此成为模拟器中最重要的模拟系统之一。

本文是城轨车辆综合演练实训车的开发项目研究成果之一,主要研究视景移动装置,它是城轨车辆综合演练实训车的配套设备。

由于新开发的视景移动装置可随意与城轨车辆结合与分解,让一辆仿真车辆实训车能完成检修工作,又能满足驾驶的需求。

【关键词】城轨车辆 实训车 视景系统开发

一 城轨车辆模拟驾驶视景系统

模拟器视景系统是在有人驾驶的模拟器中用来模拟驾驶员所看到的座舱外部的空中及地面景象的模拟系统。

也称为视景模拟系统,它是模拟器中最重要的模拟系统之一。

城轨车辆驾驶员通过模拟驾驶视景系统,可以展现驾驶训练虚拟场景,包括城轨车辆运行线路中的出入库线、洗车线、车辆段以及全部正线、折返线、停车线、检修线、实验线等,列车双向运行于上述区域司机视域范围的所有静态以及动态景物,以及轨道、架空线路、隧道、站台,桥梁、立交桥、轨旁设备、沿线外部风景、建筑物、行人及车辆、其他地铁车辆等。

城轨车辆模拟驾驶视景的实现可以有:点光源投影系统、电影胶片投影系统、计算机成像系统三大类。

目前的驾驶视景系统都采用计算机成像技术的图像生成方式,计算机成像具备了很好的兼容性,使用单个或多个显示器作为显示通道,提供虚拟的交通场景。

计算机成像系统主要由图像数据库、图像处理计算机、图像生成设备、投影器及屏幕等组成。

这种系统还有一个突出的优点,就是可用多个显示器来显示景象,从而大大扩展了视野,使驾驶员有全景空间的感觉。

二 城轨车辆模拟驾驶视景的现状

目前的城轨车辆模拟驾驶视景系统普遍采用的结构归纳起来有三种:(1)在一教室中只安装有操作台、计算机、投影机及投影幕组成一套简易模拟驾驶系统;(2)在实训室中除了装有操作台、计算机、投影机外,还有的将投影幕做成一暗室包为整体仓;(3)将投影机、投影幕一起装在投影仓内形成一个整体固定不动,带有操作台的驾驶室可在一定距离作前后运动,这些结构的轨道交通模拟驾驶视景系统都不能逼真地模拟驾驶环境。

为了使城轨车辆模拟驾驶视景显示达到较为理想的效果,目前普遍采取:

(1)教学中临时以窗帘遮挡窗户,使整个模拟驾驶室的光线变暗,以衬托大屏幕视景的亮度,使其清晰、明亮,达到教学要求;(2)把投影屏幕和机车模拟驾驶室之间整体包成暗室,这种方法同第一种相似,只是实施起来比第一种方式要好些;以上方法均存在不同的缺陷,无法满足正常机车驾驶教学的要求,第(1)种方法拉起教室窗帘,衬亮了大屏幕视景,同时也影响了整个教室和机车模拟驾驶室的采光,光线不足的情况下,教员讲演和学员做笔记等教学活动均受影响。

第(2)种方法与第(1)种方法类似,可以保证教室的正常光线,但机车模拟驾驶室失去采光,教员的驾驶操作演示和学员模拟驾驶难以正常进行。

所以两种方法都为临时性的教学辅助措施,无法满足机车驾驶模拟教学的要求。

找寻一种辅助的视景增亮教学装置,既清晰、逼真地显示模拟驾驶视景又能保证正常的教学活动所需的充足光线,是模拟驾驶教学急需的'一项教学设备。

随着职业教育的发展,按真实车辆仿制的实训车不断用于教学中,这种车辆的作用主要是老师上车辆检修课能直接面对实物与生产零距离,学生看得到、摸得着。

作为轨道交通专业的教学目的,就是让学生学会机车的驾驶及检修,如何让一辆仿真车辆实训车既能完成检修工作,又能满足驾驶的需求,使学校的实验实训室真正成为工厂的车间是值得深入研究的课题。

三 模拟驾驶视景移动装置的开发

模拟驾驶视景移动装置的开发主要是研制一种视景可以随着操作而相对实训车进行移动的机构,这时的城轨车辆实训车不只是一台完全模仿某一种车型而制作的教具,而是一辆在各种车型的基础上,综合多种功能为一体的实用新型、适用于学生综合素质提升的训练用车。

从教学的实际出发开发的新型轨道交通模拟驾驶视景系统与现有技术相比,具有以下有益效果:

1.可逼真地模拟驾驶环境

由于开发的新型实训车主要是视景移动装置,而且视景移动装置可在车前方的同一轨道上前后移动,该视景移动装置可随意地与城轨车辆结合与分解,当视景移动装置朝着模拟驾驶室的方向慢慢移动过来时,这时模拟驾驶室与视景移动装置之间受外来光源的影响逐渐减少,在视景移动装置内的视景亮度随之越来越大,最后的视景完全是投影在一个暗室里的屏幕上,使人们在视觉上具有强烈的电影视觉效果。

因此,开发的视景移动装置克服了传统模拟驾驶视景固定的缺点,给学员打造了一套逼真、立体、完全沉浸的三维视景仿真驾驶系统,突破了硬件制约的瓶颈,营造了交互性更强、更为逼真的驾驶环境。

2.可使视景图像达到清晰、逼真的效果

研制开发的视景移动装置包括投影仓、投影屏幕、移动装置、动力传动装置以及投影机,其中,投影屏幕安装在投影仓距机车的最远端,该投影仓可使投影屏幕处于光线较暗的环境中,使其在视觉上具有逼真、清晰的模拟图像效果,最大限度地还原真实图像。

3.既能满足学生驾驶的需求,又可完成检修工作

视景移动装置的投影仓是根据工作状态来移动的,当模拟驾驶开始时,投影仓可从固定的位置朝着模拟驾驶室的方向慢慢移动,直至视景移动装置与机车的模拟驾驶室完全结合;当模拟驾驶结束时,投影仓又可沿着轨道逐渐移动至原来的位置,此时,整个实训室即可像正常的检修车间一样开展教学活动,使驾驶学员看得到、摸得着,直接面对实物与实现生产零距离,既能让一辆仿真车辆实训车满足学生的驾驶需求,又能完成检修工作。

4.生产成本低,易于推广使用

由于本系统仅由视景移动装置、轨道、机车构成,视景移动装置也仅由投影仓、投影屏幕、移动装置、动力传动装置、投影机构成,其结构比较简单,生产成本低,易于推广使用。

5.适用范围广

本系统不仅适用于城轨车辆模拟驾驶、电力机车模拟驾驶、内燃机车模拟驾驶等所有轨道交通模拟器,也可适用于汽车等一般的车辆模拟驾驶,甚至也可适用于飞机、轮船、潜水艇的模拟驾驶,因此,其适用范围非常广。

参考文献

[1]周宗明.增亮装置在模拟驾驶实训中的应用[J].中国教育技术装备,(9)

[2]刘富强编著.数字视频监控系统开发及应用[M].北京:机械工业出版社,

[3]赵永旺、赵建民.模拟训练系统中视景模型生成的优化技术[J].仪器仪表与分析监测,(1)

篇2:电气自动化高级班综合实训仿真平台开发的研究论文

摘要:我校首次电气自动化专业开设《工业组态软件应用》课程,当时主要是以演示PLC控制的设备虚拟动作以丰富教学为出发点,以力控组态软件为学习对象,以开发运用为学习目标;随着课程开发的深入,基于组态软件的综合训练已逐步形成,为电气自动化安装与维修专业的综合实训起到了一个良好的平台作用,较好地串联起电力拖动、液压与气动技术、plc应用等课程,提高了综合训练课程的有效性。

关键词:综合实训平台;力控组态软件;仿真课题;高级班

一、引言

综合实训的目的,是巩固所学重要的知识、技能,学习完相关专业课程后的一次综合训练,包含一门课程综合实训活动的开展和多科目综合实训活动的开展。

以就业为指导,以一体化教学模式开展教学课题及训练,方式、内容随着企业和岗的变化需求相应地变化,而教学设备的更新周期较长,甚至是教学设备不能全方位满足综合实训教学。

因此需要利用软件和计算机做些补充,采用力控组态软件的功能开发仿真课题,提供虚拟的综合实训环境。

组态软件本身具有平台性作用,能将虚拟仿真系统需要的内容封装起来,以各种直观方式提供给用户使用,用户通过组态软件轻松实现各种环境和现场,通过一定硬件条件,还能实现和工业现场一致的环境。

二、现状分析

实训室综合训练设备大都是教学仪器研发公司基于单一课题或某一课程设置训练内容,设备投入技工院校较大教学开支,教学设备或多或少存在的功利性缘故,很大程度上是围绕技能考核或技能鉴定的开展研发,而不是依据职业标准或接近工业真实环境开发,何况教学设备也不允许那么设计开发,学校学习训练不可能完全将各行各业的操作需求完全模拟满足。

因此从建立学生对未来职业的适应性来考虑,实训室现有条件尚不完全便于高级班综合实训的教学开展和实施,扩展一些知识技能,训练项目,软件性仿真自然成为我们考虑的一重要方向。

发展至今各类组态软件本身是能起到平台作用的,能够将最复杂底层操作通过用户开发封装起来,使用户能在此基础之上,进一步组织、设计,进而实现实际的监控系统。

三、组态软件开发仿真课题的特点

基于组态软件开发仿真课题,职业学校教学中具有鲜明的特点,一是可以满足实际操作前的虚拟仿真操作,降低实际操作时的.失误或不可逆转的错误;二是可以提高学习的兴趣,对现有实训条件进行较好补充,形成直观感受;三是便于教学和学生课外学习。

1、技术特点

组态软件是一个开放基础平台,方便进行控制,入门技术门槛不高,方便教师根据自己需要进行二次开发。

目前大量的工业仿真软件开发一样,组态软件的教学仿真课题开发也遵循一些基本原则:围绕教学大纲需求,在实训室或实验室条件不完善的方面,集专业教师的开发能力而进行二次开发,以满足演示教学、验证结果、呈现工业现场和操作环境等。

在课堂上作出动画展示和原理分析等。

图形、动作及与控制器、执行机构等连接动画,非常直观地模拟系统的动作,加深对过程的管理和理解,强化了学生知识和技能的体验、巩固。

2、设备组成

利用组态软件本身丰富的组件、优秀的第三方通讯功能、强大的开发接口功能以及和第三方软件的连接,可方便地实现虚拟演示 、虚拟设计、 虚拟仿真和教学培训等。

3、开发原则

综合实训平台其中有两层意思:一是知识综合训练,即知识巩固和拓展,使得毕业生在实习前对所学专业知识和技能有一个全面系统熟悉和复习过程;二是从组态软件本身而言,提供用户“组态”的 一个平台,将本专业大纲要求的典型技能和知识通过组态,用图形、脚本、程序等实现集工业逻辑仿真、可视化虚拟表现、虚拟外设交互等功能于一体的虚拟系统。

四、经济效益

通过仿真课题开发和运用,几个方面得到良好经济效益。

一方面通过仿真系统的运用,实训设备配备和采购上节约资金,比如通过拆解动画演示,不再需要气液动元件模型;水处理项目,不再需要实物管道、罐体等,同时还极大地丰富训练项目和知识技能。

另一方面也可提高教师专业水平,细致分析教学大纲,通过开发过程调查、设计实施、实现、修改、定型等,更深入了解专业知识和专业技能在专业中的作用,掌握社会对知识和技能真实需求,从而更加熟练地实施教学。

五、结束语

组态软件在技工院校中开设还不普遍,我校高级班开设组态软件课程,在毕业前夕将知识和技能通过这个平台,再一次将专业知识和技能综合起来进行熟悉和复习,为就业和学习做一个准备。

通过不断地开发运用,系统更有效地开发基于网络的仿真环境,以满足不断更新的电气自动化教学与培训。

参考文献:

[1] 徐益清.气压传动控制技术(项目式教学)[M].北京:机械工业出版社..2

[2] 周勇军.超纯水生产自动控制系统的电气设计[J].清远科技..3—29—35

[3] 高钦和.机电液一体化系统建模与仿真技术[M].北京:电子工业出版社..5

[4] 贾连兴.仿真技术与软件[M].北京:国防工业出版社.8

篇3:电气自动化高级班综合实训仿真平台开发的研究论文

【摘要】 本文就自动化技术综合实训教学的现状做了分析,指出了当前实训教学设备不满足教学需要的原因和存在的主要问题。

在详细分析了电气自动化技术综合实训所涵盖知识与技能的基础上,介绍了满足综合实训、可操作性强的实训装置及实训项目,以提高综合实训教学质量。

【关键词】 综合实训 知识与技能 实训设备 实训项目

一、引言

实训教学是职业院校实践教学环节中一个重要组成部分,为理论教学所不能替代。

实训教学对学生素质及能力培养具有极其重要的作用,是学生高质量的重要保证。

电气自动化技术综合实训作为综合性实训,所要培养学生的知识与技能是比较全面和系统的,然而所涉及的可编程控制器(PLC)、变频器、步进电机、传感器、触摸屏、气动、液压控制等重要技术几乎没有实训设备与之相匹配,实训课题单一受限。

由于综合实训教学设备的短缺,实训教学很难落实到实处,直接影响了人才的培养质量。

为解决综合实训教学存在的问题,本文通过详细分析电气自动化技术综合实训所涵盖的的知识与技能,介绍了满足综合实训、可操作性强的实训装置与实训项目,以调高综合实训教学质量。

二、目前电气自动化技术综合实训常用的实训设备

目前,电气自动化技术综合实训常用的训练设备是以PLC为核心的编程训练台和仿真生产线简易实训平台。

但是,这些设备在教学中还存在一些问题。

2.1仿真设备设计简单、可操作性差

很多仿真设备中,所有输入器件都用按钮代替,所有的输出器件都用指示灯代替,而且设计简单,操作单一,与真实生产设备差距过大。

由于这些仿真实训设备的可视性和可操作性差,所以培养的学生缺乏实际生产技能,不能满足社会需求。

2.2实训项目单一、涉及领域狭窄

目前使用的实训教学设备,通常是根据某一自动控制系统,在满足基本教学要求下而仿制的。

由于设备的针对性强,使得所涉及的技术领域狭窄,存在着配套实训项目单一的局限。

比如一只机械手,它的基本功能就是抓紧、松开和旋转。

因此,决定了所用电器类型有限,执行机构单一,控制方式固定,没有涉及更宽泛的技术如触摸屏技术、变频调速技术、气动控制技术以及组态监控技术等,不能帮助学生从更广泛的意义了解和认识工业自动化。

2.3实际操作范围有限

目前使用的实训教学设备,一般结构固定,选用的电器类型固定、接线固定,不允许学生随意拆卸或组合,否则设备将无法正常工作。

这样,学生在实训时不能真正动手操作,影响技能的提高。

因此,现有实训设备满足不了综合实训的需要,制约了学生的专业发展,影响了学校教学水平的提高。

三、电气自动化技术综合实训包含的知识与技能

电气自动化技术综合实训几乎涵盖了前期所学的所有电气自动化方面的知识和技能,比如,PLC、变频器、触摸屏以及三者在步进电机、伺服系统、气动系统和液压系统中的应用。

本文将按照应用模块来详细阐述每个模块应该掌握的知识和技能,以便合理设置实训课题。

3.1 PLC应用所需要的知识与技能

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