全断面清筛机仿真系统的设计与开发

2020-12-15于凤丽

农业装备技术 2020年3期

于凤丽

（辽宁轨道交通职业学院，辽宁沈阳 110023）

随着铁路事业的迅猛发展，我国铁路养护手段逐渐由过去的人力到现代机械、由小型机械到大型机械过渡，大型养路机械为我国高速铁路安全运营起到了十分重要的作用。清筛机作为道砟清筛设备得到广泛的应用，但出于安全考虑，其标准化作业培训无法在作业现场完成，因此设计开发清筛车仿真系统尤为重要。

1 系统概述

全断面清筛车仿真系统采用仿真软件与实物操作设备相结合的方式，以仿真设备、影像、图形图像、声音以及可沉浸其中的虚拟现实场景(全三维数字化)为手段，逼真地再现QS-650 k 型全断面清筛机的操纵界面、操作显示设备、控制逻辑以及线路场景。系统所有电气、电子、机械、气动、液压系统的逻辑、关联关系与真实清筛机车辆一致，可以全面模拟清筛机车辆在各种运行环境下的运行状况、操作特性，如：运行前检查与整备、区间运行、工作装置的操作与调整、现场作业、非正常行车、紧急故障处理演练等，具有教学指导、教学管理和考核等功能。本系统是一套全新、经济实用的大型养路机械实训及考核系统，建设完成后可使学员在轻松、安全的环境下进行大型养路机械的各种学习、训练和考核,可以帮助各号位作业人员学习掌握大型养路清筛机的使用方法及操作技能。

2 设计思路

本系统以QS-650k 型全断面清筛机作为仿真对象。线路为非定制，采用CGI 线路场景，以约50 km 的路线为基准，虚拟线路以工务数据为基础全三维数字化建模，线路纵断面、曲线半径等线路参数与实际一致。线路场景与真实一致，包括：轨道、架空线路、轨旁设备、站台、沿线景物、桥梁、弯道等。

3 系统组成

硬件设备主要包括：前司机室驾驶台及电器柜、前司机室作业操纵台、QS-650k 司机座椅、高速数字信号采集控制系统、双通道弧形幕投影系统、2 号～8 号作业工位操纵终端、教员终端等。教员终端设备由一台计算机、两台显示器组成，教员能够通过教员控制台完成对模拟驾驶系统的维护、成绩评判、任务设置、故障设置、非正常行车设置、编制考核任务、通知学员考试、实时监控等功能。

软件系统包括：车辆运行性能仿真、运行条件仿真、控制特性仿真、控制逻辑仿真、牵引特性仿真、制动特性仿真、全三维的仿真环境、自动评判系统、CGI线路视景系统、情景化专家引导系统、声音仿真、教员监控管理系统等，其中教员监控管理系统使教员能够通过教员控制台完成对任务的设置、实时设置、非正常行车设置、实时监控等功能。

4 系统功能

4.1 岗位环境认知培训

通过车辆实物和三维虚拟大型养路机械，可以熟悉车辆设备的布局、部件的位置、工作原理、结构及特性。可以针对每个号位岗位职能、操作面板、开关、手柄等元件进行详细的培训。

4.2 运行前检查与整备虚拟仿真演练

按照现场的工作流程，可以对进行检查的内容、要求、操作方法等学习和演练。

4.3 区间运行演练

通过模拟仿真培训系统的培训，新老司机可以掌握不同条件下的操纵方法；训练司机在正常情况下的驾驶技巧。系统按照实际的操作规程，可以满足空气制动阀操作、换挡手柄操作、手制动的操纵等驾驶演练。

4.4 工作装置的操作与调整

学员可以通过对不同工位设备的操作，对QS-650k 型全断面清筛机的工作装置进行操作与调整，使其达到标准、安全的位置，为现场作业做准备。

4.5 现场作业演练

学员可以选择相应的岗位进行实际模拟演练。模拟操作的模式按照标准流程的要求，在相应号位控制台上完成指定的操作。需要与其他号位进行协同工作时，完成相应协同动作，作业主要包含：作业准备、安装挖掘链、调整工作装置、检查、清筛作业、作业速度选择、特殊地段作业、暂停作业、重新作业、作业结束、作业走形到区间运行的转换。