一种用于地铁电客车制动故障诊断培训的系统

摘要

本发明涉及城市轨道地铁电客车制动培训系统，尤其涉及一种用于地铁电客车制动故障诊断培训的系统，包括制动培训管理单元、制动实物平台单元、数据库单元、故障注入单元；制动培训管理单元接收根据教学模块的指令生成的教学计划，将教学计划同步至学习模块；数据库单元接收教学模块的指令生成教学计划，将教学计划同步至学习模块；故障注入单元生成实物故障和/或软件故障；制动培训管理单元接收反馈的练习结果，判断考核是否通过。本发明可根据教学需求制定不同的教学任务，提高教学过程的灵活性；经济成本较小，后续维修保养起来也较为简单，有利于人员的培训，既能锻炼学员的动手能力，还能实现原理性教学，同时有利于对学员进行考核。

说明书

技术领域

本发明涉及城市轨道地铁电客车制动培训系统，尤其涉及一种用于地铁电客车制动故障诊断培训的系统。

背景技术

铁电客车具有运量大、运行速度快、经济环保等独特优势，对于提高交通运输能力、提高群众的出行效率有着积极作用。我国的城市轨道交通以地铁为主，制动系统作为地铁电客车减速和停车的核心系统，其运行性能将直接影响运行安全以及乘客的乘车安全。地铁电客车具有频繁启动与制动的特点，为达到停车的目的，制动系统会频繁制动，因此制动系统成为了地铁电客车上故障率最高的部件之一，它的安全性备受重视。同时，城市轨道交通行业对实用型、技能型人才需求日益增加，因此对地铁工作人员进行地铁电客车制动的故障教学培训显得十分有必要。

目前，传统的地铁电客车制动教学培训方式主要包括：

(1)机械式的简单拆装教学；这种方式无法较为全面地将各种故障类型进行模拟，只能够模拟出较为简单、机械的地铁电客车制动故障类型，较难准确模拟地铁制动系统的电气故障，并且多名学习人员共同学习处理故障操作，无法做到每个学员信息跟踪记录，也不方便对单个学员进行考核，同时在一项故障教学结束后需人工将该项故障复原再进行下一项故障内容的教学，费时费力，如遇较为综合性或系统性的故障问题时，员工不能第一时间发现并处理故障，存在一定的安全隐患，无法到达培训效果；

(2)采用虚拟现实技术的地铁制动系统故障教学方法，该方法主要通过虚拟现实技术和相对应的计算机技术，在计算机中建立三维操作环境。学习人员先进行上机操作，通过文字、图像、视频等相关学习资源来对地铁电客车制动系统进行结构、工作原理等初步学习。之后通过佩戴VR眼镜进行沉浸式地铁制动故障操作教学，在虚拟的三维环境中对地铁制动模型进行交互故障操作学习，整个过程的学习信息可实时同步至网络系统中，也方便对学习人员进行考核。但是虚拟现实技术目前还处于发展摸索阶段，技术还不是很成熟，需要投入额外的研发成本，且对教学设备的要求较高；且这种方法导致学习人员学习体验不充分，不能锻炼学员的动手能力，只适用于原理性教学。

因此，现有技术不能满足于对地铁工作人员进行地铁电客车制动的故障教学培训。

发明内容

本发明提供一种用于地铁电客车制动故障诊断培训的系统，用以解决现有教学系统灵活性较低且教学效果差的缺陷，实现了全方位教学的目的，同时操作难度较低，经济成本较小，后续维修保养起来也较为简单。

本发明提供一种用于地铁电客车制动故障诊断培训的系统，包括制动培训管理单元、制动实物平台单元、数据库单元、故障注入单元；

其中，所述制动培训管理单元包括学习模块和教学模块；所述教学模块和所述学习模块均与所述制动培训管理单元连接；

所述制动培训管理单元接收根据所述教学模块的指令生成的教学计划，并将教学计划同步至所述学习模块；

所述数据库单元接收所述教学模块的指令选取任意组合的故障类型生成所述教学计划，并将所述教学计划同步至所述学习模块；

所述故障注入单元根据所述教学计划中选取的故障类型和/或故障类型组合操控所述制动实物平台单元来生成对应的实物故障和/或软件模拟故障；

所述制动培训管理单元接收所述学习模块反馈的教学计划的练习结果，若反馈的故障类型和对应的故障部件与所述教学计划中预设的故障类型和故障部件相同，则判断考核通过。

根据本发明提供的一种用于地铁电客车制动故障诊断培训的系统，教学人员通过所述教学模块登录至所述制动培训管理单元，并通过所述数据库单元设置教学项目，设置所述教学计划；

学员通过所述学习模块登录至所述制动培训管理单元，通过所述学习模块获取所述数据库单元中的学习资料，通过所述学习模块获取所述教学计划。

根据本发明提供的一种用于地铁电客车制动故障诊断培训的系统，所述制动实物平台单元包括本地控制台、基础制动装置、制动电气系统、制动气路系统、制动防滑单元；

其中，所述制动实物平台单元接收所述故障注入单元的故障类型和/或故障类型组合，通过本地控制台生成控制指令产生相应的故障动作，并模拟对应的软件故障。

根据本发明提供的一种用于地铁电客车制动故障诊断培训的系统，所述数据库单元中预设有多种故障类型，包括制动机械故障、制动电气故障、制动气路故障和制动防滑单元故障。

根据本发明提供的一种用于地铁电客车制动故障诊断培训的系统，所述故障注入单元接收教学人员在所述教学模块中设置的教学任务后，生成故障指令至所述制动实物平台单元的所述本地控制台，所述本地控制台根据所述故障注入单元的故障类型和/或故障类型组合控制所述制动实物平台单元中的驱动装置控制所述基础制动装置、所述制动电气系统、所述制动气路系统和所述制动防滑单元产生相应的实物故障；控制所述制动实物平台单元中的模拟控制器产生相应的故障信号，模拟相应的软件故障。

根据本发明提供的一种用于地铁电客车制动故障诊断培训的系统，学员在所述学习模块中获取所述教学计划，对已设置故障的所述制动实物平台单元进行故障处理；

所述制动实物平台单元的传感器检测到故障消除后，将故障消除信号反馈至所述制动培训管理单元。

另一方面，根据本发明提供的一种用于地铁电客车制动故障诊断培训的系统，本发明还提供一种用于地铁电客车制动故障诊断培训的方法，其特征在于，包括：

教学人员通过所述制动培训管理单元从所述数据库单元中选取故障类型和/或故障类型组合生成教学计划，并将教学计划同步至所述学习模块；

基于所述教学计划中选取的故障类型和/或故障类型组合操控所述制动实物平台单元来生成对应的实物故障和/或软件模拟故障；

学员根据所述制动实物平台单元中再现的实物故障和/或软件模拟故障，判断故障类型并消除故障；

对学员进行考核，包括：

若反馈的故障类型和对应的故障部件与所述教学计划中预设的故障类型和故障部件相同，且所述制动实物平台单元检测到故障已消除，考核通过。

本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述用于地铁电客车制动故障诊断培训的方法的步骤。

本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述用于地铁电客车制动故障诊断培训的方法的步骤。

本发明提供的一种用于地铁电客车制动故障诊断培训的系统，至少具有如下的技术效果：

在制动培训管理单元中区分开了教学模块和学员模块，教学人员可根据实际教学需求制定不同的教学或考核任务，学员也可根据自身学习情况自主选择学习内容，整个教学过程灵活性大大提高；

故障注入系统可以通过软件模拟部分制动系统故障，通过模拟的方式达到全方位教学的目的；

本发明操作难度较低，经济成本较小，后续维修保养起来也较为简单，有利于人员的培训，既能锻炼学员的动手能力，还能实现原理性教学，同时有利于对学员进行考核。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的用于地铁电客车制动故障诊断培训的系统的结构示意图；

图2是本发明提供的用于地铁电客车制动故障诊断培训的方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或模块，而是可选地还包括没有列出的步骤或模块，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或模块。

需要说明的是，本发明涉及的术语“第一\第二”仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。应该理解“第一\第二”区分的对象在适当情况下可以互换，以使这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里描述或图示的那些以外的顺序实施。

在一个实施例中，如图1所示，本发明提供的一种用于地铁电客车制动故障诊断培训的系统，包括制动培训管理单元、制动实物平台单元、数据库单元、故障注入单元；

其中，所述制动培训管理单元包括学习模块和教学模块；所述教学模块和所述学习模块均与所述制动培训管理单元连接；

所述制动培训管理单元接收根据所述教学模块的指令生成的教学计划，并将教学计划同步至所述学习模块；

所述数据库单元接收所述教学模块的指令选取任意组合的故障类型生成所述教学计划，并将所述教学计划同步至所述学习模块；

所述故障注入单元根据所述教学计划中选取的故障类型和/或故障类型组合操控所述制动实物平台单元来生成对应的实物故障和/或软件模拟故障；

所述制动培训管理单元接收所述学习模块反馈的教学计划的练习结果，若反馈的故障类型和对应的故障部件与所述教学计划中预设的故障类型和故障部件相同，则判断考核通过。

具体的，制动培训系统预期实现功能如下：

(1)电客车制动系统设备组成认知培训；

(2)电客车制动系统的电气及气路控制原理培训；

(3)底架电气设备的结构认知及功能培训；

(4)用于制动系统功能演示，故障模拟处理(模拟GV阀、SV阀、空气压缩机、单元制动机等设备故障)，制动部件拆解安装实操；

其中，所述制动实物平台单元包括：本地控制台、基础制动装置、制动电气系统、制动气路系统、制动防滑单元等，制动实物平台选用地铁电客车制动系统实物；

所述故障注入系统可根据教学人员设定的教学任务向制动实物平台注入实物故障，制动平台在收到实物故障指令后，实物平台相应单元的传感器、电磁阀、控制继电器、空气压缩机、电气柜等装置将产生动作，将实物故障指示的故障进行实施；

制动实物平台也可接收故障操作平台的软件模拟故障，通过模拟信号使制动实物平台产生相应的故障动作；

实物故障与软件模拟故障两者之间形成良好互补，能增进培训效果；

具体的，所述故障注入单元接收教学人员在所述教学模块中设置的教学任务后，生成故障指令至所述制动实物平台单元的所述本地控制台，所述本地控制台根据所述故障注入单元的故障类型和/或故障类型组合控制所述制动实物平台单元中的驱动装置控制所述基础制动装置、所述制动电气系统、所述制动气路系统和所述制动防滑单元产生相应的实物故障；控制所述制动实物平台单元中的模拟控制器产生相应的故障信号，模拟相应的软件故障；

其中，实物平台在收到故障指令后通过控制实物平台中的传感器、控制继电器、空气压缩机、电器柜等装置的动作来模拟故障的发生；软件故障的注入是通过模拟控制器故障信号、制动缸无压力信号、空气制动失效信号、动力学模型模拟滑行等信号来实现的；

优选地，所述制动培训管理单元：包含教学人员端与学员端，教学人员与学员各自注册使用账号密码选择不同身份登录到各自的平台上。培训学习系统分为两个模块，分别是学员模块和教学模块，教学人员可登录教学人员模块，通过调用数据库中的学习资料向学员讲解和演示制动系统原理，设置相应的教学项目；学员可登录到学员模块，通过制动培训管理单元进入到教学人员的课堂进行制动系统原理、结构认知学习，同时也可以进入到练习模块对学习的知识进行检验。

优选地，所述某地铁庞大的数据库资源不仅能为制动培训管理单元提供海量的学习资料，而且数据库包括多种地铁制动系统故障类型，其故障包括但不限于制动机械故障、制动电气故障、制动气路故障、制动防滑单元故障4种故障类型，各故障类型如下：制动机械故障包括：紧急制动无法缓解、制动时闸瓦压力不达标、摩擦副磨损严重等故障；制动电气故障包括：线路断路或断路、绝缘层被击穿、系统电源故障，电子控制单元老化、电子控制单元烧毁等；制动气路故障包括：风路管道破损、主风缸压力不达标、空压机故障、空气干燥器故障等故障；制动防滑单元故障：速度传感器故障、防滑阀故障、中继阀故障等。

本发明还提供基于上述系统的用于地铁电客车制动故障诊断培训的方法，下文描述的用于地铁电客车制动故障诊断培训的系统与上文描述的用于地铁电客车制动故障诊断培训的方法可相互对应参照，如图2所示，具体包括步骤：

教学人员通过所述制动培训管理单元从所述数据库单元中选取故障类型和/或故障类型组合生成教学计划，并将教学计划同步至所述学习模块；

基于所述教学计划中选取的故障类型和/或故障类型组合操控所述制动实物平台单元来生成对应的实物故障和/或软件模拟故障；

学员根据所述制动实物平台单元中再现的实物故障和/或软件模拟故障，判断故障类型并消除故障；

对学员进行考核，包括：

若反馈的故障类型和对应的故障部件与所述教学计划中预设的故障类型和故障部件相同，且所述制动实物平台单元检测到故障已消除，则判断考核通过。

在一个实施例中，具体包括如下步骤：

在所述制动培训管理单元上，教学人员与学员首先选择不同的身份注册账号，随后选择不同的身份登录到各自的模块上。制动培训管理单元分为两个模块，分别是教学模块和学习模块，教学人员可登录到教学模块中，通过制动培训管理单元调用数据库中的学习资料向学员讲解和演示制动系统原理，根据实际教学需要来制定不同的教学计划；学员通过制动培训管理单元可以进入到教学人员的课堂，进行制动系统原理学习、结构认知学习；同时也可以登录到学习模块进行练习，作为对学习效果的检验。每节课堂结束均设置课堂小结题目来检验学员学习成果，制动培训管理单元结构示意图如图1所示。

在数据库单元中，预先存储了海量的与制动系统相关的知识，并且基于调研，总结出制动系统四大故障模块，包括制动机械故障、风源故障、制动控制故障和制动防滑故障。并且数据库可与制动培训管理平台形成信息互通，教学人员可通过制动培训管理单元可从数据库中调用资料对学员进行培训教学；同时学员也可登录到学生模块中进行练习，检验培训的效果；同时数据库可与故障注入平台产生信息交互，数据库中的故障可通过故障注入系统向故障操作平台注入实物故障以及软件模拟故障。

在故障注入单元中，系统与制动平台实物之间存在信息交互，在故障注入单元接收到实物故障注入指令之后，制动平台实物产生动作，控制制动平台实物中的传感器、控制继电器、空气压缩机、电器柜等装置产生动作来实现故障的发生；同时故障注入系统也可接收软件模拟故障，通过模拟控制器故障信号、制动缸无压力信号、空气制动失效信号、动力学模型模拟滑行等信号来实现故障的模拟。

在制动实物平台单元中，平台实物在接收到故障注入系统注入的实物故障指令后，制动实物平台单元中相应的组件将产生动作，以实现故障的产生；同时制动平台实物也可接收传送来的软件模拟故障，根据软件模拟故障信号使制动平台实物产生相应的故障；

学员需要判断相应的故障产生位置以及故障产生的零部件，通过制动培训管理单元学习的理论知识，理论联系实际，对当前故障进行解决以达到培训的目的。

又一方面，本发明还提供一种电子设备，该电子设备可以包括：处理器(processor)、通信接口(Communications Interface)、存储器(memory)和通信总线，其中，处理器、通信接口、存储器通过通信总线完成相互间的通信。处理器可以调用存储器中的逻辑指令，以执行用于地铁电客车制动故障诊断培训的方法的步骤。

此外，上述的存储器中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的用于地铁电客车制动故障诊断培训的方法的步骤。

又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法所提供的用于地铁电客车制动故障诊断培训的方法的步骤。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。