Обучающее устройство

(21) 3805808/ (22) 24,10.84 (46) 07.08,86 (71) Усть-Кам дорожный инст (72) В.Н. Бер Ж.О. Кульсеит 4-24 Бюл.огорс й строительнотутза, А,в и С. Шолохов,Песковскии ССС974.ССР983. устрои- дорожОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ ВТОРСКОМУ СВИ(56) Авторское свидетельствУ 439842, кл. С 09 В 9/00,Авторское свидетельствоУ 997076, кл, С 09 В 9/00,(54) ОБУЧАЮЩЕЕ. УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится ствам для обучения управле ным движением. Целью изобретения является расширение дидактических возможностей устройства. Сущность изобретения основана на интенсификации процесса обучения за счет имитации в реальном масштабе времени различных способов управления, распространенных в диспетчерских и автоматизированных системах управления дорожным движением, возможности оперативной пеоестройки учебно-оператив ных ситуаций с усложнением процесса тренажа путем изменения картины очередей транспортных средств на подходах к перекресткам и с оценкой пр вильности действий оператора, 1 з.п ф-лы, 3 ил, 12495Изобретение относится к техническим средствам обучения и мо:тет бытьиспользовано для обучения и трениров ки операторов систем диспетчерскогоуправления дорожным движением и операторов систем автоматизированногоуправления дорожным движением (ЛСУД).Цель изобретения - расширениедидактических возможностей устройства. ОНа фиг. 1 изображена структурнаясхема устройства; на Фиг. 2 - блокоценки; на фиг. 3 - цикловый автомат;Устройство содержит блок вводаинформации, выполненный в виде пульта 1 оператора с расположенными в немэлементами 2 ввода ответных действийоператора и переключателями 3, Формирователь 4 импульсов, первый блок 5задания программы обучения, блок б 20оценки (результатов тренажа), блок 7предъявления учебной информации,имеющий цифровые индикаторы 8 и сигнальные индикаторы 9, блок 10 задания уровней напряжения и временных 25интервалов, блок 11 задания режимовработы и второй блок 12 задания программы обучения, содержащий последовательно соединенные формирователь 13 временных интервалов и коммутатор 14.Блок 11 задания режимов работысодержит цикловые автоматы 15, тумблер 16, интегратор 17, компараторы18, ключевые элементы 19 и источник20 питания,Блок 6 оценки содержит генераторы 21, ключи 22, реверсивные счетчики 23, сумматор 24 и индикатор 25.Элементы 2 используютсядля зада- ЧО ния оператором разрешенных и запрещенных направлений движения на каждом имитируемом перекрестке при обучении ручному дистанционному диспетчерскому управлению движением или его реализации совместно с другими способами управления движением с использоФванием, например, светофорной сигнализации. Переключатели 3 являются элементами выбора одного из трех реализуемых в устройстве способов управления дорожным движением с использованием светофорной сигнализации. "ручного дистанционного (диспетчерского) управления; синхронного координиро ванного регулирования; прогрессивного координированного регулирования (зеленой волны"),бб 2Формирователь 4 предназначен дляуправления выборкой информации блока 5. Эта информация представляетсобой значения очередей транспортныхсредств на подходах к перекресткам,имитируемым в тренажере. Формирователь 4 содержит, например, источникнапряжения, органы управления - замыкающие контакты совокупность элементов задержки и формирователей коротких импульсов, входы элементов задержки соединены с выходами переключателеЯ 3, выходы элементов задержкиподключены к входам Формирователей,а выходы формирователей соединены свходами синхронизации реверсивныхсчетчиков блока 6 и связаны через замыкающие контакты с источником напряжения,Блок 5 задания программы обученияпредназначен для формирования и выдачи пространственной программы обучения, представляющей собой распределение величин очередей транспортныхсредств у перекрестка на улично-дорожной сети. Данное распределениезадается преподавателем и может бытьзадано с целью, например, усложнениятренажа. и самоконтроля обучающимся.Блок 5 содержит совокупность регистров памяти с параллельной записьюинформации, задатчик уставок на величину очереди у перекрестка, распределитель уставок по регистрам иэлемент синхронизации записи в регистры, например замыкающий контакт,соединенный с источником напряженияи входами синхронизации регистровпамятиБлок 6 позволяет получить как локальную информацию о транспортномпроцессе, например текущее значениеочереди транспортных средств у каждого из перекрестков, так и интег-.ральную, например суммарное значениеочереди на улично-дорожной сети,Блок 7 выполнен в виде мнемосхемы улично-дорожной сети с установленными на ней цифровыми индикаторами 8 и сигнальными индикаторами 9, Каждому перекрестку соответствует комбинация из цифровых индикаторов 8 для отображения текущих значений очереди транспортных средств на конФликтных направлениях перекрестка и сигнальных индикаторов 9 на мнемосхеме, число которых равно числу переключателей 3.Блок 10 служит для задания параметров координированного регулирования и содержит органы настройки параметров цикла светофорного регулирования для плана синхронной координации, например задатчик длительности запрещающего сигнала, задатчик длительности предупреждающего сигнала, задатчик длительности разрешающего сигнала, соединенные тремя линиями связи, объединенными на фиг. 1 в одну информационную шину с формирователем 13 и выполненные в виде переключателей. Блок 10 содержит также органы настройки параметров плана прогрессивной координации, например задатчик скорости транспортных средств на магистрали, выполненный в виде регулятора напряжения, выход которого соединен с тумблером 16, задатчики длины перегонов магистрали, выполненные в виде регуляторов напряжения, выходы которых подключены к входам компараторов 18, и органы настройки параметров цикла светофорного регулирования для перекрестков координируемой магистрали, например задатчики длительности запрещающего, предупреждающего и разрешающего сигналов, выполненные в виде переключателей и связанные с входами цикловых автоматов 15 линиями связи. При этом каждый цикловой автомат 15 связан с задатчиками длительности сигналов тремя линиями связи, объединенными в одну информационную шину. Таким образом, последние задатчики определяют такие параметры плана прогрессивной координации сигналов светофоров на перекрестках имитируемой магистрали, как длительность горения красного, желтого и зеленого сигналов светофоров. Блок 11 предназначен для формирования режима прогрессивной координации работы сигналов светофоров по принципу "зеленая волна". Цикловые автоматы 15 представляют собой программные устройства, предназначенные для генерации временных последовательностей импульсов управления на включение сигнальных индикаторов 9. Информационными выходами цикловых автоматов 15 являются разрешающий, предупреждающий и запрещающий сигналы, поступающие по линиям связи, объединенным на фиг.1 в одну информационную шину для каждого из автоматов 15. Выходы10 152025 ЗО цикловых автоматов 15 образуют выходы блока 11,Каждый цикловой автомат 15 содержит, например, генератор 26, блок 27счетчиков, коммутатор 28 и усилитель 29, первые входы которых являются входами питания, объединены и подключены к выходу ключевого элемента 19. Второй вход блока 27 соединенс выходом генератора 26. Выход блока 27 подключен к второму входу коммутатора 28, третий вход коммутатора 28 образует информационный вход автомата 15 и.связан с выходом блока 10. Выход коммутатора 28 подключен к вто- . рому входу усилителя 29, выход которого образует информационный выход автомата 15 и подключен к переключателю 3, В качестве автоматов 15 в устроистве могут использоваться, например; серийные светофорные контроллеры УКи УК.Блок 12 предназначен для формирования временной программы чередования разрешающего, предупреждающего и запрещающего сигналов светофоров, имитируемых индикаторами 9 на каждом перекрестке. Блок 12 содержит последовательно соединенные формирователь 13 временных интервалов, входы которого являются входами блока 12 и коммутатор 14, выходы которого являютсявыходами блока 12.Формирователь 13 содержит, например источник питания генератор имЭпульсов, блок счетчиков, коммутатори усилитель. Выход генераторов импульсов подключен к первому входублока счетчиков, выход которого связан с первым входом коммутатора, второй вход которого подключен к первомувыходу блока 10, а выход соединен спервым входом усилителя, выход которого подключен к входу коммутатора 14,при этом выход источника питания 45подключен к двум входам генератораимпульсов, блока счетчиков, коммутатора и усилителя. Длительность тактов светофорного регулирования и соответствующие им длительности запрещающего, предупреждающего и разрешающего сигналов обеспечиваютсяпутем выбора нужного положения переключателей в блоке 10 и коммутациисоответствующих цепей в коммутатореформирователя 13. В качестве формирователя 13 в тренажере может быть использован, например, серийный светофорный контроллер УК.5 12495Коммутатор 14 выполнен, например, в виде штекерной коммутационной панели и используется для задания комбинации разрешенных и запрещенных направлений движения для каждого пе 5 рекрестка.Устройство функционирует следующим образом.Исходное состояние транспортного процесса задается в виде набора 1 О значений величины очереди у перекрестка, Это осуществляется в блоке 5 с помощью задатчика и .распределителя установок. Это состояние может быть изменено и в процессе тренажа путем смены положений задатчика и распределителей и записи нового сосояния в регистры с помощью элемента ручной синхронизации, управляемого преподавателем или обучающимся. 20 Задачей обучающегося является минимизация величин очередей у перекрестков и в целом по улично-дорожной сети за наименьшее время, но с наибольшим уровнем автоматизации Управления. Это достигается им путем выбора с помощью переключателей 3, индивидуально для каждого перекрестка, одного из следующих способов управления: ручного дистанционного, при этом в первом положении переключателя 3 элементами 2 задаются разрешенные и запрещенные направления движения, индицируемые на мнемосхеме блока 7 с помощью индикаторов 9; прогрессивного координированного, при этом во втором положении ряда переключателей 3 для соответствующих перекрестков вводится в режим управления по прин 40 ципу "зеленая волна", а параметры режима должны быть выбраны обучающимся и заданы с помощью блока 10 (задание параметров координированного регулирования), причем разре 45 шенные и запрещенные направления движенияиндицируются на мнемосхеме блока 7 в соответствии с алгоритмом "зеленая волна"; синхронного координированного или локального регулирования, при этом в третьем положении переключателей 3 к сигнальным индикаторам 9 подключены выходы "зеленой" и "красной" фаз формирователя 13 через коммутатор 14, задаю" щий план синхронной координации или переводящий перекресток в режим локального регулирования, параметры 66 бцикла регулирования устанавливаются обучающимся в блоке 10, а план синхронной координации формируется им в блоке 12 путем установки перемычек на коммутационной панели; в данном случае подключенные сигнальные индикаторы 9 функционируют с одним циклом, фазы же для каждого перекрестка заданы планом координации, а их смена происходит одновременно.Формирование и отработка режима управления по принципу "зеленая волна" происходит на тренажере следующим образом. При включении тумблера 16 на вход интегратора 17 подается от блока 10 напряжение, пропорциональное расчетной скорости движения транспортных средств по магистрали, где вводйтся режим зеленая волна Процесс изменения напряжения на выходе интегратора 17 имитирует процесс продвижения группы транспортных средств по координируемой магистрали при наличии разрешенных сигналов на перекрестках.Это напряжение передается на первые входы компараторов 18, на вторые входы которых от блока. 10 поданы напряжения, величины. которых пропорциональны длинам перегонов магистрали ат ключевого перекрестка до остальных. В момент равенства напряжений с выхода интегратора 17 и выходов блока 10 компараторы 18 изменяют свое состояние и открывают ключевые элементы 19, благодаря чему от источника 20 питающее напряжение подается на цикловые автоматы 15 и запускает их. Цикловые автоматы 15 после включения питания начинают функционировать с "зеленой фазы" (подавая разрешающие сигналы на сигнальные индикаторы 9 тех перекрестков, которые включены в режим "зеленая волна") и с циклом, определяемым блоком 10, в котором обучающимся устанавливаются1также длительности основных тактов (разрешающего и запрещающего сигналов) для каждого перекрестка, исходя из значений очереди транспортных средств и на основе квалификации и навыков оператора.Оценка эффективности действия оператора производится в блоке 6. При этом при подаче разрешающих сиг,налов через переключатели 3 на индикаторы 9, они поступают и на управляющие входы ключей 22 блока 6, для соответствующих перекрестков устанав 1249566ливается режим вычитания реверсивных счетчиков 23 со скоростью, пропорциональной скорости разгрузки очереди. Текущее состояние каждого счетчика 23, соответствующее величине очереди, индицируется на цифровом индикаторе 8 данного перекрестка на мнемосхеме.При подаче запрещающих сигналов от одного из элементов 2 и блоков 12 через переключатели 3 режим вычитания реверсивных счетчиков 23 запрещается и в них по сигналу синхронизации формирователя 4 записывается информация из запоминающего устройства блока 5, чем модулируется образование очереди транспортных средств на каждом перекрестке.Запись информации в счетчики 23 происходит по сигналу формирователя 4 при замыкании контакта элемента синхронизации преподавателем или обучающимся, а также при появлении на выходах переключателей 3 запре щающих сигналов, по переднему фронту которых в формирователе 4 формируются короткие импульсы синхронизации, задержанные на время, достаточное для завершения предшествующих переходных процессов, и обеспечивающие автоматическую запись величин имитируемых очередей автомобилей в счетчики 23 в каждом цикле регулирования.Суммирование состояний реверсивных счетчиков 23 в блоке 6 с помощью сумматора 24 через определенный период времени, например ежесекундно, позволяет получить текущие интегральные значения очереди транспортных 40 средств в целом по модулируемой сети и отображать его на индикаторе 25 блока 6 оценки. Таким образом, манипулируя переключателями 3 (выбора способов уп равления), органами задания параметров режима работы в блоке 10,контролируя состояние транспортного процесса с помощью индикаторов 8, 9 и 25, оператор получает навыки взаимодействия со светофорными объектами и имитируемым транспортерным процессом в процессе диспетчерского или автоматизированного управления, ведет целенаправленную деятельность по 55 оптимизации транспортного процесса и оценивает скорость и эффективность своих действий. Устрой"тво допускает возможность достижения наибольшего уровня автоматизации управления (отношение числа вторых и третьих положений переключателей 3 к числу их первых положений) и периодическую коррекцию исходного плана очередей, хранимого в блоке 5, обучающимся оператором в направлении его усложнения. 1(оррекция осуществляется, например, после достижения минимальной суммарной очереди на сети.Таким образом, обеспечивается воэможность имитации в реальном времени способов управления, распространенных в диспетчерских и автоматизированных системах управления дорожным движением, возможность организации переходов с одного способа управления на другой для каждого моделируемого перекрестка, возможность перестройки заданий и управляющих параметров в процессе тренажа, которая применяется для модификации и усложнения процесса тренажа путем изменения картины очередей транспортных средств на подходах к перекресткам улично-дорожной сети, а также возможность оперативной локальной и интегральной оценки действий оператора по управлению моделью уличнодорожной сети, являющейся объектом тренажа.ОУстройство предназначено для интенсификации процесса обучения управлению дорожным движением, повышения его эффективности и наглядности.Формула изобретения1. Обучающее устройство, содержащее последовательно включенные формирователь импульсов и первый блок задания программы обучения, пульт оператора, состоящий из элементов ввода. ответных действий оператора, блок оценки и блок предъявления учебной информации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения дидактических возможностей, в него введены второй блок задания программы обучения, состоящий иэ последовательно включенных формирователя временных интервалов и коммутатора, последовательно соединенные блок задания уровней напряжения и временных интервалов и блок задания режимов работы, а в пульт оператора вве 912495 девы переключатели, первые входы которых соединены с выходами соответствующих элементов ввода ответных действий оператора, вторые входы - с соответствующими выходами блока за 5 дания режимов работы, третьи входы - с соответствующими выходами коммутатора, а выходы - с соответствующими входами формирователя импульсов и с соответствующими входами первых групп входов блока предъявления учеб" ной информации и блока оценки, входы второй группы входов которого подключены к соответствующим выходам первого блока задания программы обучения, входы третьей группы входов в . к соответствующим выходам группы выходов формирователя импульсов, а выходы - к соответствующим входам второй группы входов блока предъявления учебной 6610информации, вход формирователя временных интервалов соединен с выходом блока задания уровней напряжения и временных интервалов. 2, Устройство по п,1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что в нем блок оценки содержит последовательно соединенные сумматор и индикатор и цепочки иэ последовательно включенных генераторов, ключей и реверсивный счетчиков, вторые и третьи входы которых являются соответствующими входами второй и третьей, групп входов блока соответственно, а выходы являются соответствующими выходами блока и соединены с соответствующими входами сумматоров, вторые входы ключей являются соответствующими входами первой группы входов блока./5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектн Тира ВНИИПИ Гасу по делам 3035, Москваарственного комитета Сзобретений и открытийЖ, Раушская наб