一种基于轨道交通车辆电气实训装置的实训方法

1.本发明涉及轨道交通车辆智能电气实训教学技术领域，具体是指一种基于轨道交通车辆电气实训装置的用于对学生及轨道交通行业从业人员开展轨道交通车辆电气线路安装、调试、排故等实训的方法。


背景技术：

2.随着我国轨道交通行业的迅速发展，轨道交通行业技术技能人才的培养需求愈发迫切。本专利申请的发明人通过实践与调查，发现目前用于轨道交通行业的实训方法，主要是先为学生设计一套统一的实训装置，然后每个学生配备一套或是多个学生排除使用。由于车型多，包括有城轨车辆、铁道机车、高速动车组等多类型多型号的轨道交通车辆，不同车型的电气控制线路装调、排故测试线路均有所不同；所以对应的实训设备的种类也多，装置结构复杂，而且现有技术中很多采用的是实物装置或是高仿真模型，综合教学成本十分昂贵。同时，由于设备贵，数量也无法保证每个学生人手一台，只能大家排队依次进行实训，无法多人同时教学，人才培养效率非常低。还有就是现有技术中，学生操作完成实训装置后，只能由老师逐一检查学生的操作是否正确，实训教学的效率低。
3.综上所述，目前缺少一种成本更低，实训效率更高，能适用多种车型的多种测试环节，且可以快速完成结果检查的基于轨道交通车辆电气实训装置的实训方法。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是，提供一种成本更低，实训效率更高，能适用多种车型的多种测试环节，且可以快速完成结果检查的基于轨道交通车辆电气实训装置的实训方法。
5.为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种基于轨道交通车辆电气实训装置的实训方法，它包括如下步骤：第一步，建立虚拟模块与实操模块相结合的实训装置，所述的虚拟模块用于模拟不同类型车辆对应的各类电路逻辑信号、展示虚拟按键和进行人机信息交互，所述的实操模块包括有继电器阵列，用于为学生提供实操平台；所述的实操平台连接有检测电路，可以快速检测实操结果是否正确，所述的实训装置还连接有供老师教学用的计算机；第二步，向所述的实训装置内预存入需要进行电气实训的各种类型的轨道车辆的电路逻辑信息；第三步，由实训老师选择需要进行实训的车辆类型后，实训装置将对应的预存电路逻辑信息调出；第四步，由实训老师选择具体车型需要进行实训的局部电路后，实训装置将该车型的电路逻辑中非选中部分全部调整为正常状态，而对选中的局部电路部分，根据实训老师的设置，调整为故障状态或其他实训状态；第五步，将选中的局部电路部分对应的逻辑信息导入到实训装置的实操模块，由
学生通过继电器阵列进行实训操作；第六步，待学生完成实训后，启动检测电路，对学生的实训结果进行自动检测，并通过显示屏展示成绩。
6.作为优选，第六步中，学生的成绩同步发送到实训老师的计算机上，并自动进行汇总和统计。
7.作为优选，第一步中，所述的老师教学用的计算机可与各个学生使用的实训装置之间实现远程通信。
8.作为优选，第二步中的各种类型的轨道车辆包括城轨车辆、铁道机车、高速动车组及磁浮轨道交通车辆等新型轨道交通车辆。
9.作为进一步优选，所述的实训装置它包括信号输入单元、显示单元、虚拟系统控制器、输入信号转换电路、继电器控制电路实训模块和状态检测输出控制器，上述各模块之间可传递电信号；所述的信号输入单元用于为用户提供输入选项，并向虚拟系统控制器输入用户提交的控制信号且同步给显示单元；所述的虚拟系统控制器用于向输入信号转换电路发送虚拟轨道车辆操作信号，所述的输入信号转换电路用于将虚拟轨道车辆操作信号转换成仿真控制信号并发送给继电器控制电路实训模块，所述的继电器控制电路实训模块会将继电器工作信号同步发送给状态检测输出控制器，并同时用于为学生提供实训操作平台，所述的状态检测输出控制器用于将车辆部件动作信号发送给显示单元，同时读取用户的模式选择结果信息，并自动校验学生的实训结果是否正确。
10.作为进一步优选，所述的信号输入单元为信号输入触摸屏一体机，其与虚拟系统控制器信号连接，可向虚拟系统控制器输送模式选择、功能选择、轨道车辆操作信号三个类型的信号；所述的信号输入触摸屏一体机同步向显示单元发送模式选择信号；所述的虚拟系统控制器用于接收信号输入触摸屏一体机的虚拟轨道车辆操作控制信号，并根据用户给出的模式选择信号执行对应的程序，以输出虚拟车辆控制信号和继电器控制信号，其中虚拟轨道车辆操作信号送给输入信号转换电路，继电器控制信号送给继电器控制电路实训模块，输入信号转换电路将虚拟轨道车辆操作信号转换处理后形成仿真控制信号输送给继电器控制电路实训模块，状态检测输出控制器监测并实时获取继电器控制电路实训模块中各继电器的状态，按照模式选择信号给出的模式定义的车型，生成车辆部件动作信号后输送给显示触摸屏一体机，控制显示单元的组态软件显示出对应的车辆部件动作组态界面。
11.作为进一步优选，所述的输入单元输入的不同的模式信号代表不同的车型，不同的功能选择信号代表该车型不同的电路实训模式，当选择局部电路训练模式时，虚拟系统控制器模拟该车型除训练部分电路之外的全部电路逻辑，并通过预制电路控制对应的继电器动作，与训练实际接线组合形成完整的轨道车辆电路。
12.作为进一步优选，所述的输入信号转换电路包括虚拟系统控制器和信号转换电路，信号转换电路包含输入信号模拟继电器、接线端子、控制按钮图形显示器，虚拟系统控制器的输出端与输入信号模拟继电器的线圈和控制按钮图形显示器相接，其中虚拟系统控制器发出的虚拟轨道车辆操作信号控制对应的继电器动作，同时使控制按钮图形显示器显示对应的按钮图形；输入信号模拟继电器的触点与接线端子相接，虚拟系统控制器用于将信号输入触摸屏一体机上组态软件上的虚拟按键输入信息转换成输入信号模拟继电器的线圈控制信号。
13.采用上述方法后，本发明具有如下有益效果：本发明创造性的采用虚拟与实操两大模块结合的实训装置为基础，然后通过预先存入各种车型的电气信息到装置内，由实训老师进行自由选题，针对不同实训题，只有需要操作的局部电气电路导入到实操模块中的继电器序列中，其他不需要操作训练的部分则是由虚拟模块进行模拟显示，同时学生实操的结果可以由装置自动检测，并将结果汇总发给老师，效率更高，成本更低。方法对应的实训装置，可以实现城轨车辆、铁道机车、高速动车组等多类型、多车型的轨道交通列车电气控制线路装调、排故的实训，能够在不改动硬件的情况下，切换实训车型，同时能够实现列车局部电路实训、也可以实现列车整体电路实训，在局部电路实训时，可以用虚拟电路补充其他未完成装配部分的电路，从而解决真实电路部分装调实训时受系统联控信号的干扰，系统能够直观的看到实训电路所实现的控制效果，能够实现真实电路实际装配、排故的训练效果，但是比全实物装配实训电路成本更低，安全性更高，使用更方便、灵活。
14.综上所述，提供了一种成本更低，实训效率更高，能适用多种车型的多种测试环节，且可以快速完成结果检查的基于轨道交通车辆电气实训装置的实训方法。
附图说明
15.图1是本发明中涉及的实训方法的流程图。
16.图2是本发明中涉及的实训装置的总体结构框架图。
17.图3是本发明中涉及的实训装置的信号输入与显示部分的电气图。
18.图4是本发明中涉及的实训装置中继电器的训练电路连接示意图。
19.如图所示：1、虚拟系统plc控制器，2、输入信号模拟继电器，3、接线端子，4、置于接线端子排上方的按钮图形显示屏，5、虚拟输入信号，8、正面线槽，9、继电器模块，10、背面线槽，11、预制走线，12、训练接线，13、双层继电器接线底座，14、网孔板。
具体实施方式
20.下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
21.结合附图1到附图4，一种基于轨道交通车辆电气实训装置的实训方法，它包括如下步骤：第一步，建立虚拟模块与实操模块相结合的实训装置，所述的虚拟模块用于模拟不同类型车辆对应的各类电路逻辑信号、展示虚拟按键和进行人机信息交互，所述的实操模块包括有继电器阵列，用于为学生提供实操平台；所述的实操平台连接有检测电路，可以快速检测实操结果是否正确，所述的实训装置还连接有供老师教学用的计算机；具体实施时此处的计算机优选为平板电脑，与各实训装置之间的连接方式采用蓝牙无线连接，信息交互方式可以采用app应用程序或是类似功能的软件或页面交互，具体的程序代码可以自己根据要求开发也可以直接委托第三方软件公司按用户的控制要求进行开发。
22.第二步，向所述的实训装置内预存入需要进行电气实训的各种类型的轨道车辆的电路逻辑信息；第三步，由实训老师选择需要进行实训的车辆类型后，实训装置将对应的预存电路逻辑信息调出；第四步，由实训老师选择具体车型需要进行实训的局部电路后，实训装置将该车
型的电路逻辑中非选中部分全部调整为正常状态，而对选中的局部电路部分，根据实训老师的设置，调整为故障状态或其他实训状态；第五步，将选中的局部电路部分对应的逻辑信息导入到实训装置的实操模块，由学生通过继电器阵列进行实训操作；第六步，待学生完成实训后，启动检测电路，对学生的实训结果进行自动检测，并通过显示屏展示成绩。
23.作为优选，第六步中，学生的成绩同步发送到实训老师的计算机上，并自动进行汇总和统计。
24.作为优选，第一步中，所述的老师教学用的计算机可与各个学生使用的实训装置之间实现远程通信。
25.作为优选，第二步中的各种类型的轨道车辆包括城轨车辆、铁道机车、高速动车组及磁浮轨道交通车辆等新型轨道交通车辆。
26.作为进一步优选，所述的实训装置它包括信号输入单元、显示单元、虚拟系统控制器、输入信号转换电路、继电器控制电路实训模块和状态检测输出控制器，上述各模块之间可传递电信号；所述的信号输入单元用于为用户提供输入选项，并向虚拟系统控制器输入用户提交的控制信号且同步给显示单元；所述的虚拟系统控制器用于向输入信号转换电路发送虚拟轨道车辆操作信号，所述的输入信号转换电路用于将虚拟轨道车辆操作信号转换成仿真控制信号并发送给继电器控制电路实训模块，所述的继电器控制电路实训模块会将继电器工作信号同步发送给状态检测输出控制器，并同时用于为学生提供实训操作平台，所述的状态检测输出控制器用于将车辆部件动作信号发送给显示单元，同时读取用户的模式选择结果信息，并自动校验学生的实训结果是否正确。
27.作为进一步优选，所述的信号输入单元为信号输入触摸屏一体机，其与虚拟系统控制器信号连接，可向虚拟系统控制器输送模式选择、功能选择、轨道车辆操作信号三个类型的信号；所述的信号输入触摸屏一体机同步向显示单元发送模式选择信号；所述的虚拟系统控制器用于接收信号输入触摸屏一体机的虚拟轨道车辆操作控制信号，并根据用户给出的模式选择信号执行对应的程序，以输出虚拟车辆控制信号和继电器控制信号，其中虚拟轨道车辆操作信号送给输入信号转换电路，继电器控制信号送给继电器控制电路实训模块，输入信号转换电路将虚拟轨道车辆操作信号转换处理后形成仿真控制信号输送给继电器控制电路实训模块，状态检测输出控制器监测并实时获取继电器控制电路实训模块中各继电器的状态，按照模式选择信号给出的模式定义的车型，生成车辆部件动作信号后输送给显示触摸屏一体机，控制显示单元的组态软件显示出对应的车辆部件动作组态界面。
28.作为进一步优选，所述的输入单元输入的不同的模式信号代表不同的车型，不同的功能选择信号代表该车型不同的电路实训模式，当选择局部电路训练模式时，虚拟系统控制器模拟该车型除训练部分电路之外的全部电路逻辑，并通过预制电路控制对应的继电器动作，与训练实际接线组合形成完整的轨道车辆电路。
29.作为进一步优选，所述的输入信号转换电路包括虚拟系统控制器1和信号转换电路，信号转换电路包含输入信号模拟继电器2、接线端子3、控制按钮图形显示器4，虚拟系统控制器1的输出端与输入信号模拟继电器2的线圈和控制按钮图形显示器4相接，其中虚拟系统控制器1发出的虚拟轨道车辆操作信号控制对应的继电器动作，同时使控制按钮图形
显示器4显示对应的按钮图形；输入信号模拟继电器2的触点与接线端子相接3，虚拟系统控制器1用于将信号输入触摸屏一体机上组态软件上的虚拟按键输入信息转换成输入信号模拟继电器2的线圈控制信号。
30.本专利方案中对应的实训装置在具体实施时，可以采用如附图2所示的框架进行设计，具体为一种轨道交通车辆电气实训装置，包括信号输入触摸屏一体机、显示触摸屏一体机、虚拟系统控制器、输入信号转换电路、继电器控制电路实训模块、状态检测输出控制器，其中信号输入触摸屏一体机运行组态软件（组态软件，又称组态监控系统软件，是指数据采集与过程控制的专用软件，该软件目前有成熟的产品，实施时根据用户需要选择或定制市售产品即可），组态软件运行输入控制界面程序，输入触摸屏一体机与虚拟系统控制器通信，其向虚拟系统控制器输送模式选择、功能选择、轨道车辆操作信号3个类型的控制信号，信号输入触摸屏一体机同时也向显示触摸屏一体机发送模式选择控制信号，虚拟系统控制器接收信号输入触摸屏一体机的虚拟轨道车辆操作控制信号，虚拟系统控制器根据模式选择信号执行对应的程序，并输出虚拟车辆控制信号和继电器控制信号，其中虚拟轨道车辆操作信号送给输入信号转换电路，继电器控制信号送给继电器控制电路实训模块，输入信号转换电路将虚拟轨道车辆操作信号转换处理后形成仿真控制信号输送给继电器控制电路实训模块，状态检测输出控制器监测并实时获取继电器控制电路实训模块中各继电器的状态，按照模式选择信号给出的模式定义的车型，生成车辆部件动作信号后输送给显示触摸屏一体机，显示触摸屏一体机显示对应的车辆部件动作组态界面。
31.如附图3所示，本发明所涉及的轨道交通车辆电气实训装置，其输入信号转换系统包括虚拟系统控制器1和信号转换电路，信号转换电路包含输入信号模拟继电器2、接线端子3、控制按钮图形显示器4，虚拟系统控制器1输出与输入信号模拟继电器2的线圈和控制按钮图形显示器4相接，其中虚拟轨道车辆操作信号输出口与输入信号模拟继电器2的线圈相接，控制对应的继电器动作，图形显示信号输出与控制按钮图形显示器4相接，控制显示对应的按钮图形；输入信号模拟继电器2的触点与接线端子3相接，虚拟系统控制器将信号输入触摸屏一体机上组态软件上的虚拟按键输入，转换成输入信号模拟继电器2的线圈控制信号，根据模式选择信号所定义的车型，将输入信号模拟继电器2定义为对应的控制按钮，当信号输入触摸屏一体机组态软件的虚拟按钮被动作时，虚拟系统控制器1根据模式选择信号和轨道车辆操作信号，将该虚拟按钮对应的输入信号模拟继电器触发动作，继电器常开常闭触点模拟按钮的触点动作，实现虚拟触点的真实电路转换，红色接线端子接输入信号模拟继电器的常闭触点，绿色接线端子接输入信号模拟继电器的常开触点，分别模拟按钮的常闭和常开触点，实现虚拟按钮的实体输出，在训练者进行轨道和车辆电气控制线路安装接线训练时，可以从真实触点进行接线，同时在控制按钮图形显示器4显示对应按钮的图形，让接线训练更加的逼真。
32.如附图4所示，该附图是正面和侧面同步展示，本发明所述智能轨道交通车辆电气实训装置，其继电器控制电路实训模块由正面线槽8、继电器9、背面线槽10、预置走线11、训练接线12、双层继电器底座13、网孔板14组成，其中继电器9的线圈通过预置走线11穿过网孔板14进入背面线槽10，与虚拟系统控制器的信号输出端口相接，同时也与状态检测输出控制器的输入端口相接，虚拟系统控制器和状态检测输出控制器根据模式选择信号，执行对应车型的控制程序，将继电器控制电路实训模块的256个继电器定义成对应车型控制电
路的各种功能的继电器，部分车型继电器不足256个的，则多余的继电器作为备用继电器，同时，虚拟系统控制器根据信号输入触摸屏一体机输入的功能选择信号，选择训练模式，如对部分电路进行训练，则虚拟系统控制器用程序虚拟训练部分以外的电路功能，并通过预制电路控制对应的继电器动作，训练者只需要完成选择训练的部分电路接线，训练接线12通过网孔板14的正面线槽8走线，就可以实现整个轨道车辆电路的调试，训练者完成继电器控制电路的安装接线以后，通过信号输入触摸屏一体机的组态软件界面进行轨道车辆的调试操作，状态检测输出控制器实时监测继电器控制电路实训模块上各继电器的工作状态，状态检测输出控制器根据模式选择信号所定义的车型和继电器功能，输出相应的车辆部件动作信号给显示触摸屏一体机，显示触摸屏一体机根据模式选择信号运行对应车型的组态界面，实现轨道车辆的虚拟动作，训练者可以根据车辆部件的动作现象判断电路连接的正确性，实现实体电路的排故和调试。
33.以上对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的方法与结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的方法及结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。