一种动车组检修数字化系统的制作方法

1.本发明涉及动车组的虚拟仿真培训系统技术领域，具体为一种动车组检修 数字化系统。


背景技术：

2.由于动车组的飞速行驶，车上零部件都会存在失效的可能。因此，在列车 运营中需要进行日常及周期性的检修与维护，以确保列车行驶安全。
3.以crh2型动车组转向架系统为例，按规范规定：
4.动车组转向架系统每运行4000公里或48小时后都要进行一次一级检修；
5.每运行30000公里或30天进行二级检修；
6.每运行45万公里或1年进行一次三级检修。
7.若不按规定对转向架系统进行检修，则极有可能发生制动失效、轮轴断裂、 车辆脱轨等一系列的安全事故。
8.因此，铁路部门对动车组检修技术人员的需求极大，提高检修技术人员的 技能水平具有重要意义。
9.随着我国高速铁路的蓬勃发展，各大铁路局用人需求激增，每年招聘应届 生的数量呈指数级增长。2019年仅上海铁路局(全国共有18个铁路局、已建成 315个动车及车辆运用所、305个机务段、294个工务段、481个电务段)就招 聘新员工2000余人。
[0010][0011][0012]
但是在经过对各地动车段的调研发现，很多从事动车组车辆行业的技术人 员由于不是铁路高校毕业，在入职之前连动车组的准确定义是什么都不知道， 更无从谈起动车组的驾驶与检修；
[0013]
即使是科班出身的铁路学校毕业生，由于办学条件不足，对动车组的了解 也仅仅局限在书本或教学模型上。因此，各铁路局均需耗时一年或是更长时间 对新职员工进行培训，上海铁路局甚至在安徽芜湖专门设立了动车组技术人员 培训基地。
[0014]
但由于高速动车组结构复杂，依靠传统方法很难在短时间内让各铁路局(高 校)、新职员工(学生)快速掌握动车组驾驶、检修、维护等相关专业知识。而 目前铁路部门对技术人员的培训方法多采用幻灯片、挂图授课和师徒传授等方 式，被培训者难以在短时间内对动车组的结构特征形成感观认识，掌握复杂的 装配关系，而且效率低、效果差、成本高。
[0015]
因此，各大铁路局和相关铁路高校迫切寻求一种新的培训模式，以期改变 传统培训模式缺乏直观的信息呈现手段的状况。为此，本技术提出一种动车组 检修数字化系统。


技术实现要素：

[0016]
本发明的目的在于提供一种动车组检修数字化系统，提供基于互联网的虚 拟仿真培训系统，以期改变传统培训模式缺乏直观的信息呈现手段的状况，旨 在协助目标受众
提高培训效率与效果、降低培训成本。
[0017]
为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
[0018]
一种动车组检修数字化系统，所述系统包括客户端，服务端，数据端；所 述服务端包含至少模拟驾驶单元，装配训练单元，故障处理单元，检修维护单 元的四个单元部分，所述数据端用于储存数据并与服务端进行数据交互，所述 客户端与服务端进行数据交互。
[0019]
优选的，所述客户端为能够运行浏览器的设备，所述服务端为web服务器， 且所述数据端为数据库服务器。
[0020]
优选的，所述检修维护单元包括动车组的车侧、车顶、车厢、司机室、车 底和转向架的六个检修模块。
[0021]
优选的，所述模拟驾驶单元至少包括车站虚拟模块、司机室虚拟模块、路 线场景模块。
[0022]
优选的，所述装配训练单元用于展示动车组的各部件功能原理、装配关系。
[0023]
优选的，所述模拟驾驶单元、装配训练单元、故障处理单元、检修维护单 元均包含学习、训练、考核三种模式。
[0024]
优选的，所述数据端中存储的数据至少分为普通数据、加密数据两类。
[0025]
优选的，所述数据端还包括硬件加密机，硬件加密机中包括客户端的请求 规则以及提取数据的提取秘钥；
[0026]
所述服务端包含加密模块，所述客户端包括普通用户端和审查端，所述普 通用户端和审查端分别拥有唯一的加密私钥。
[0027]
优选的，所述客户端为vr设备以及能够被vr设备识别的穿戴设备。
[0028]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：一种动车组检修数字化系统，本 申请通过互联网利用客户端的浏览器即可访问本系统，本技术系统采用客户端、 服务端、数据端的三层架构形式，客户端可以采用浏览器的形式对服务端进行 访问，只需更新升级服务端、数据端内的单元、数据资料即可，不需要对客户 端做任何的维护，也不需要安装任何其他软件，最大限度实现了资源共享的功 能，另外本技术中包含加密模块，并配合客户端的审查机制，能够有效控制一 些敏感数据防止泄露，同时采用真实数据可保证虚拟仿真模型及工艺规程的完 整、准确与可靠，提高培训效果；并且本系统将技术手册的内容转换为数字化， 进行重新编制，并以交互方式进行查阅，通过计算机等设备把所查阅内容展现 给培训技术人员。本技术的系统能够有效降低培训成本和培训周期，并且培训 内容更加丰富，考评通过率显著提升，实现了新员工从现场培训到在线培训的 智慧转变。
附图说明
[0029]
图1为本发明的三层架构示意图；
[0030]
图2为本发明的单元访问页面流程图；
[0031]
图3为本发明的故障处理单元的页面示意图。
具体实施方式
[0032]
下面结合具体实施例对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然， 所描述的实施例仅仅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做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。
[0033]
请参阅图1-3，一种动车组检修数字化系统，所述系统包括客户端、服务端、 数据端的三层形式，其中所述客户端的形式不限，能够运行web浏览器(ie) 的设备即可，如电脑、手机、平板电脑都可以运行；
[0034]
服务端可采用web服务器，且所述数据端为数据库服务器，如安装了 sqlserver、oracle等数据软件的服务器，例如服务端安装iis ado.net的框架 从而能够搭建网站，而网站的数据存储在数据端即数据库服务器中。
[0035]
对于同一个本系统而言客户端的数量可以是多个，例如高校中客户端可均 采用台式电脑通过浏览器访问服务端，当然服务端、数据端可以部署在同一地 区或者基于互联网进行单独分布。
[0036]
具体的所述数据端用于储存数据并与服务端进行数据请求和应答，所述客 户端与服务端进行数据请求和应答，从而实现数据交换让客户端得到访问和数 据。
[0037]
一般来说本系统如果用于同时服务更多机构、单位、高校，则采用单独分 布会更加方便，维护也会更加简单，在使用时用户处的客户端无需维护，其只 要使用浏览器访问服务端的网站即可，在更新系统架构时仅需要对服务端进行 调整，在对数据进行更新时也仅需要对数据库服务器进行更新即可。
[0038]
如此可将服务端部署于云端从而提高访问的稳定性，而数据库服务器可以 部署于本地机房，安全性更高，有利于数据的安全稳定。
[0039]
所述服务端作为客户端的访问网站，其包含至少以下模拟驾驶单元、装配 训练单元、故障处理单元、检修维护单元几个部分。
[0040]
对于以上几个单元为了降低客户端的访问难度，并能够快速使用本系统实 现培训效果，服务端对于以上几个单元的访问页面包含多个流程选项具体为： 登录页、主页、目录树导航页、虚拟仿真模型索引页、信息导航页、资源显示 及交互操作页，另外含有综合查询页可用于详细查询，例如表格查询页、图纸 查询页、文本查询页、虚拟仿真模型查询页，从而可以返回到查询列表结果页 并最终选择资源显示及交互操作页，另外访问页面还包含章节导航页和显示页， 其流程如图2所示。
[0041]
具体而言，模拟驾驶单元至少包括车站虚拟模块、司机室虚拟模块、路线 场景模块，并能够进行交互操作从而可以全线路模拟动车组驾驶流程，例如进 行极端工况模拟驾驶、雨雪工况模拟驾驶、正常工况模拟驾驶等，
[0042]
具体而言，所述装配训练单元用于展示动车组的各部件功能原理、装配关 系，在此单元中能够调取动车组的真实零部件数据，并以动态形式展示装配， 从而让培训者可通过该系统快速掌握动车组结构组成、功能原理、各部件装配 关系
[0043]
具体而言，故障处理单元的交互操作页的在使用时会随机生成故障代码， 被培训者须分析代码含义并依据故障树原理逐级排查，直至故障代码消除且动 车组恢复正常运行状态。
[0044]
被培训者可通过该系统牢固掌握动车组故障代码含义和常见故障的处理流 程，例如图3即为故障处理单元在故障码为50a2时的交互操作页面，当然有可 以在虚拟仿真模型上模拟故障情况从而更加直观有效的进行故障排查。
[0045]
具体而言，所述检修维护单元包括对动车组不同的空间位置，如车侧、车 顶、车厢、司机室、车底和转向架的六个检修模块，另外还设有轮对超声波探 伤等模块，可以实现全流程的检修模拟，被培训者可通过该系统快速掌握动车 组复杂的检修工艺流程，大大提高培训效率。
[0046]
具体而言，所述模拟驾驶单元、装配训练单元、故障处理单元、检修维护 单元均包含学习、训练、考核三种模式，以全面满足动车组综合检修的培训要 求。
[0047]
具体而言，由于部分动车组的零部件图纸、三维模型因涉及国家高端装备， 属于受控文件，为了提高安全性，防止被恶意盗取，所述数据端中存储的数据 至少分为普通数据、加密数据两类。
[0048]
由于本技术的客户端采用开放式的浏览器形式，在保持系统便利性的同时 为了提高安全性。所述客户端包括普通用户端和审查端，所述普通用户端和审 查端分别拥有唯一的加密私钥，加密私钥可以是电子密码、生物密码或者硬件 密码(如加密狗)，也可以是客户端的硬件码如cpu串号、mac地址等。
[0049]
数据端中存储的加密数据以密文形式存储，需要用提取秘钥进行解密后对 服务端进行交互。
[0050]
所述服务端包含加密模块，当客户端访问的页面涉及到加密数据时会自动 触发加密模块，要求普通用户端、审查端提交加密私钥。
[0051]
这种形式有利于此系统同时服务于多个客户(如不同高校、不同铁路段的 培训所)，并且可以赋予不同使用客户不同的权限，从而让同一套系统能够服务 更多的客户，在一定程度上方便维护也降低成本。
[0052]
并且对于加密数据设置审查端的机制，审查端可以是系统的管理员，起到 复核批准的作用，当涉及到加密数据时要求审查端和普通用户端都要输入加密 私钥。
[0053]
为了进一步提高数据的安全性，在本技术系统的数据端中还设置硬件加密 机，硬件加密机中包括客户端的请求规则以及提取数据的提取秘钥，当即使普 通用户端、审查端都正确提交了加密私钥，但是请求查看的数据并不在此普通 用户端的请求规则的列表权限范围内时，硬件加密机不会用提取秘钥将数据端 中的加密数据进行解密。
[0054]
如以上流程包括以下几种情形步骤。
[0055]
例如情况1，a高校正在进行模拟动车组教学，普通用户端为台式机，有多 名同学同时在操作，审查端由教师使用，a高校的普通用户端的加密私钥为其 固定的ip地址。
[0056]
普通用户端b同学通过浏览器访问服务端，并经网页操作调取数据端中的 数据进行学习，b同学进行装配训练单元中时，涉及转向架的装配演示为加密数 据，则ip地址自动通过加密模块进行验证给服务端，服务端将此请求再转送给 a高校的审查端即c老师操作的浏览器，c老师查看此请求为此实训课程的内 容，并且ip地址为本教室内的，用加密私钥签名通过，此时服务端将此请求清 单连同两个签过名的加密信息传送给数据端，数据端发现请求中涉及加密数据， 则转送给硬件加密机，硬件加密机核对签名的加密信息和请求清单进行核对， 发现请求清单的内容符合a高校的权限内容，且两个加密私钥签名正确，则使 用提取秘钥对请求的内容涉及的加密数据进行解密，数据端将解密后的加密数 据传送给服务端展示给客户端进行学习。
[0057]
例如情况2，a高校正在进行模拟动车组教学，普通用户端为台式机有多名 同学同
时在操作，审查端由教师c使用，a高校的普通用户端的加密私钥为其 固定的ip地址。
[0058]
普通用户端b同学通过浏览器访问服务端，并经网页操作调取数据端中的 数据进行学习，b同学没有按照课程规定进行装配训练单元，而是选择并不在此 课程中的检修维护单元进行相关操作，并且操作显示中涉及到了为加密数据。
[0059]
由于a高校的普通用户端的加密私钥为其固定的ip地址，则ip地址自动 通过加密模块进行验证给服务端，服务端将此请求再转送给a高校的审查端即 c老师操作的浏览器；
[0060]
c老师查看此请求不是此实训课程的内容，则不予以签名通过，此时普通用 户端b无法查看到关于加密数据的内容。
[0061]
例如情况3，a高校正在进行模拟动车组教学，普通用户端为台式机有多名 同学同时在操作，审查端由教师使用，a高校的普通用户端的加密私钥为其固 定的ip地址。有不法分子d冒充学生混入到教室中。
[0062]
普通用户端d通过浏览器访问服务端，并经网页操作调取数据端中的数据 进行学习，此时课程中正在进行crh5系列的动车组转向架结构的学习，普通 用户端d故意选择涉及我国自主研发的crh380b动车组进行查看，此数据属 于加密数据，则ip地址自动通过加密模块进行验证给服务端，服务端将此请求 再转送给a高校的审查端即c老师操作的浏览器，c老师查看时没有注意看动 车组的型号仅注意单元内容，误认为此请求为此实训课程的内容，并且ip地址 为本教室内的，用加密私钥签名通过，此时服务端将此请求清单连同两个签过 名的加密信息传送给数据端，数据端发现请求中涉及加密数据，则转送给硬件 加密机，硬件加密机核对签名的加密信息和请求清单进行核对，发现请求清单 的内容符合并不符合a高校的权限内容，则不予以解密，并通让数据端通过服 务端向客户端发出警告信息。
[0063]
进一步的，审查端中可以事先内置请求规则，能够起到核对提示作用，避 免人为的审核时的误判。
[0064]
进一步的，所述客户端为vr设备，如头戴式vr眼镜，另外能够被vr设 备识别的穿戴设备如手柄，从而能够利用vr设备访问服务端并通过穿戴设备来 模拟仿真场景的交互学习。
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本技术的系统采用三层构架形式，所有的客户端只是浏览器，不需要做任 何的维护，也不需要安装任何其他软件，最大限度实现了资源共享的功能，并 且设有加密模块能够有效保证数据的安全，系统采用真实数据可保证虚拟仿真 模型及工艺规程的完整、准确与可靠，提高培训效果，并且本系统对某动车所 在小范围试用，实现了企业对员工规模化、高效化和基于互联网的培训，培训 效果及效率大幅提升，新员工入职培训3个月，即可从事动车组一级检修作业 任务，培训周期缩短40％。
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尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言， 可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变 化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。