CC BY
0
ТРЕНАЖЕР ОБУЧЕНИЯ ВОЖДЕНИЮ ГУСЕНИЧНОЙ МАШИНЫ С МАКСИМАЛЬНО ВОЗМОЖНОЙ СКОРОСТЬЮ В РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ
ДВИЖЕНИЯ Алешечкин Н.Д.
Алешечкин Николай Дмитриевич - кандидат технических наук, профессор, старший научный сотрудник, Научно-исследовательский центр, Общевойсковая академия, г. Москва
Аннотация: разработан тренажер, при использовании которого обучающийся, наблюдая за дорожной обстановкой, видит отсчет нормативного времени, установленного инструктором на преодоление контрольного участка пути. Последовательное включение светодиодных индикаторов обязывает обучаемого действовать так, чтобы выполнить упражнение раньше, чем включится последний, расположенный справа светодиодный индикатор, включение которого указывает на невыполнение норматива. Фиксируется ошибка. По окончании выполнения упражнения обучающийся видит оценку за выполнение упражнения. Ключевые слова: генератор времени, делитель частоты, датчик, усилитель, логический элемент, генератор сброса, кодовый переключатель, пересчетная схема, счетчик, запоминающее устройство, светодиодная линейка.
TRACKED VEHICLE DRIVING TRAINING SIMULATOR AT THE HIGHEST POSSIBLE SPEED IN VARIOUS DRIVING CONDITIONS Aleshechkin N.D.
Aleshechkin Nikolay Dmitrievich - Candidate of Technical Sciences, professor, Senior Researcher, SCIENTIFIC RESEARCH CENTER, COMBINED ARMS ACADEMY, MOSKOW
Abstract: a simulator has been developed, using which the student, observing the road situation, sees the countdown of the standard time set by the instructor to overcome the control section of the path. The subsequent activation of the LED indicators obliges the trainee to act in such a way as to perform the exercise before the last LED indicator on the right turns on, the inclusion of which indicates non-compliance with the standard. An error is being fixed. At the end of the exercise, the student sees an assessment for completing the exercise.
Keywords: time generator, frequency divider, sensor, amplifier, logic element, reset generator, code switch, recalculation circuit, counter, storage device, LED ruler.
УДК 004.413.5
Разработка относится к тренажерам для обучения вождению гусеничной машины и включает кабину с органами управления и датчиками их положения.
Широко известны тренажеры, обеспечивающие формирование необходимых первичных навыков вождения гусеничной машины.
Из изученных аналогов за объект сравнения к предлагаемой разработке взят тренажер для обучения механика-водителя гусеничной машины и алгоритм его работы, описанный в источнике [1].
Тренажер для обучения механика-водителя гусеничной машины, который взят в качестве объекта сравнения, содержит электрогидропривод колебательного движения кабины, последовательно подключенные к нему первыми выходами блок моделирования динамики движения и блок имитации визуальной обстановки, вторые выходы которых подключены к первому и второму входам пульта управления инструктора, блок датчиков вертикальных ускорений, последовательно соединенные с пультом управления инструктора схему установки уровня ударной нагрузки, второй вход которой соединен с блоком датчиков вертикальных ускорений, а выход с блоком компараторов превышения уровня ударной перегрузки, усилитель, одновибратор, эмиттерный повторитель и схему световой индикации, размещенную в смотровом приборе механика-водителя, последовательно соединенные задатчик оценочных показателей качества управления, блок сравнения и индикатор оценки, последовательно соединенные счетчик превышения предельных ускорений, первый вход которого соединен со вторым выходом одновибратора и цифровой индикатор, выход которого соединен с третьим входом пульта управления инструктора, блок формирования сигнала на автоматический сброс индикации, выход которого соединен со вторым входом счетчика превышения предельного ускорения, а вход соединен с пультом управления инструктора, последовательно соединенные сумматор, вход которого соединен с выходом счетчика превышения предельного ускорения, блок разрешения передачи сигнала, управляющий вход которого соединен с выходом пульта управления инструктора, и блок деления второй вход которого соединен с третьим выходом пульта управления инструктора, а выход соединен с другим входом блока сравнения.
Недостатком данного тренажера является то, что он не обеспечивает автоматическое измерение времени прохождения трассы, а также установку и контроль заданного времени прохождения. При выполнении упражнений по вождению обучаемый не видит отсчет нормативного времени, установленного на преодоление контролируемого участка пути с препятствием, что снижает эффективность обучения и не позволяет обучаемому самостоятельно контролировать правильность своих действий.
В результате тренажер имеет низкую возможность формирования у обучаемого навыка вождения гусеничной машины на высокой скорости по участкам с препятствиями, не обеспечивает формирование у них навыка интенсивного разгона до максимально-возможной скорости в конкретных условиях движения за минимальное время, движения с этой максимально-возможной скоростью без потери управления, экстренного торможения и внезапной остановки без заноса и юза, преодоления дорожных неровностей без ударов и потери скорости максимальной по подвеске, преодоления габаритных препятствий без задеваний и за минимальное время.
Как известно, правильность преодоления препятствия оценивается скоростью подхода к препятствию, отхода от него и безошибочностью преодоления препятствия. Их основными показателями являются время преодоления участка с препятствием и существующие оценочные показатели за технику вождения, приведенные в условиях выполнения упражнений Курса вождения: остановка на препятствиях, применение заднего хода, задевание указок, остановка двигателя и др. Проведенные исследования показывают, что, например, увеличение времени преодоления на 20 с каждого из 6 препятствий зачетного упражнения снижает среднюю скорость движения гусеничной машины на маршруте протяженностью 6 км с 20 км/ч до 16 км/ч (т. е. на 20 %). Контроль времени и безошибочность преодоления различных препятствий позволяют руководителю занятия выделить те препятствия, которые в наибольшей степени раскрывают полноту освоения технических возможностей гусеничных машин обучающимися.
Указанные недостатки не позволяют полностью реализовать высокие технические возможности, заложенные в современных гусеничных машинах, что обуславливает необходимость вести поиск более совершенных тренажеров для обучения вождению.
Задачей предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей тренажера обучения вождению гусеничной машины и повышение качества подготовки механика-водителя за счет формирования навыка вождения машины с максимально возможной скоростью в различных условиях движения.
Для выполнения поставленной задачи в известный тренажер дополнительно введены генератор времени, двоичный делитель частоты, датчик управления, второй усилитель, логический элемент «4ИЛИ-НЕ», генератор сброса, блок кодовых переключателей, пересчетная схема, десятичный счетчик, запоминающее устройство, блок усилителей, светодиодная линейка, расположенная в поле зрения смотрового прибора механика-водителя гусеничной машины, с вмонтированными в неё светодиодными индикаторами отсчета нормативного времени движения и счетчик времени, при этом датчик управления, через второй усилитель и первый выход логического элемента «4ИЛИ-НЕ» подключен к генератору сброса, выход которого является первым входом пересчетной схемы, десятичного счетчика и запоминающего устройства, другой выход логического элемента «4ИЛИ-НЕ» через пульт управления инструктора имеет обратную связь с генератором времени, первый выход которого непосредственно, а второй выход через двоичный делитель частоты подключены к другому входу пересчетной схемы, связанной третьим входом с блоком переключателей, а выходом пересчетная схема через десятичный счетчик, запоминающее устройство, блок усилителей и светодиодную линейку соединена со счетчиком времени, выход которого подключен к третьему входу блока деления.
На иллюстрациях (рис. Н3, № поз. см. в тексте) изображен пример конструктивного выполнения разработанного и предлагаемого тренажера.
На рис. 1 показана функциональная схема предлагаемого тренажера обучения вождению гусеничной машины.
Тренажер обучения вождению гусеничной машины содержит электрогидропривод 1 колебательного движения кабины, последовательно подключенные к нему первыми выходами блок 2 моделирования динамики движения и блок 3 имитации визуальной обстановки, вторые выходы которых подключены к первому и второму входам пульта 4 управления инструктора, блок 5 датчиков вертикальных ускорений, последовательно соединенные с пультом управления инструктора схему 6 установки уровня ударной нагрузки, второй вход которой соединен с блоком датчиков вертикальных ускорений, а выход с блоком 7 компараторов превышения уровня удар-ной перегрузки, усилитель 8, одновибратор 9, эмиттерный повторитель 10 и схему 11 световой индикации, размещенную в смотровом приборе 12 механика-водителя, последовательно соединенные задатчик 13 оценочных показателей качества управления, блок 14 сравнения и индикатор 15 оценки, последовательно соединенные счетчик 16 превышения предельных ускорений, первый вход которого соединен со вторым выходом одновибратора и цифровой индикатор 17, выход которого соединен с третьим входом пульта управления инструктора, блок 18 формирования сигнала на автоматический сброс индикации, выход которого соединен со вторым входом счетчика превышения предельного ускорения, а вход соединен с пультом управления инструктора, последовательно соединенные сумматор 19, вход которого соединен с выходом счетчика превышения предельного ускорения, блок 20 разрешения передачи сигнала, управляющий вход которого соединен с выходом пульта управления инструктора, и блок 21 деления, второй
вход которого соединен с третьим выходом пульта управления инструктора, а выход соединен с другим входом блока сравнения, генератор 22 времени, двоичный делитель 23 частоты, датчик 24 управления, второй 25 усилитель, логический элемент 26 «4ИЛИ-НЕ», генератор 27 сброса, блок 28 кодовых переключателей, пересчетная схема 29, десятичный счетчик 30, запоминающее устройство 31, блок усилителей 32, светодиодная линейка 33, расположенная в поле зрения смотрового прибора механика-водителя гусеничной машины, с вмонтированными в неё светодиодными индикаторами 34 ^ 40 отсчета нормативного времени движения и счетчик 41 времени.
Датчик 24 управления, через второй усилитель 25 и первый выход логического элемента 26 «4ИЛИ-НЕ» подключен к генератору 27 сброса, выход которого является первым входом пересчетной схемы 29, десятичного счетчика 30 и запоминающего устройства 31, другой выход логического элемента «4ИЛИ-НЕ» через пульт управления 4 инструктора имеет обратную связь с генератором 22 времени, первый выход которого непосредственно, а второй выход через двоичный делитель 23 частоты подключены к другому входу пересчетной схемы 29, связанной третьим входом с блоком 28 переключателей, а выходом пересчетная схема через десятичный счетчик 30, запоминающее устройство 31, блок 32 усилителей и светодиодную линейку 33 соединена со счетчиком 41 времени, выход которого подключен к третьему входу блока 21 деления.
Рис. 1. Функциональная схема тренажера обучения вождению гусеничной машины.
Принципиальная схема тренажера, показанная на рис. 2, содержит, предназначенные для установки и отсчета нормативного времени движения гусеничной машины на контролируемом участке пути с препятствием, кварцевый генератор времени выполненный на микросхеме БА11-2 (например, К176ИЕ5), вырабатывающий импульсы с периодом колебаний частотой 64 Гц, 1 Гц (равен 1 с) и двоичный делитель частоты на микросхеме триггера БА12-2.1 (К561ТМ2).
На микросхемах БА1-2, БА2-2, БА3-2, (К561ИЕ11) собрана схема делителя частоты с предустановкой коэффициента деления кодовых переключателей П1, П2, П-3.
16 И11 Зеленый И2 Красный
—на И3 Зеленый И41 Зеленый Зеленый
Зеленый 1Й—122 И7 Красный
-5" 68
Рис. 2. Принципиальная схема тренажера обучения вождению гусеничной машины
1 1 С
3 32Гц
4 X
5 +
к
Г
С
ь
ИЕ4
а
е
а Р
11_31
12 32 ИЖЦ5-4/8
13 33
Г
С
ь
ИЕЗ
а
е
а р
9 7
10 8
11 27
12 28
13 29
1 9
2
п 26
Г а ь 8 I 10
9 11
С 10 12
ИЕ4 11 231
а 12 24
13 25.
е г 1 131
а Р 1 34
9 15
10 16
11 19
12 20
1 3 21
1 1 17
БЛ1-3
И01
8
2
9
3
10 4
5
1
2
ОЛ2-3
8
6
БЛЗ-З
БЛ4-3
4
С
Рис. 3. Принципиальная схема счетчика времени.
Управление кварцевым генератором времени и двоичным делителем частоты производится логическими элементами «4ИЛИ-НЕ» микросхемы БА10-2 (К561ЛЕ5) и генератором сброса БА12-2.2.
Счетчик БА4-2 (К561ИЕ9), запоминающее устройство (защелка) на триггерах БА5-2, БА6-2 (К561ТР2) и усилители БА7-2, БА8-2, БА9-2 предназначены для сигнализации времени на светодиодной линейке, вмонтированной в прибор наблюдения механика-водителя. Светодиодная линейка содержит 6 светодиодов И1 ^ И6 зеленого цвета для контроля времени и 7-ой светодиод И7 красного цвета для сигнализации о превышении норматива времени.
Счетчик времени, принципиальная схема которого представлена на рис. 3 предназначен для автоматического счета и индикации времени движения на трассе. Счетчик времени может быть собран на микросхемах БА1-3 ^ БА4-3 (К176ИЕ4) и жидкокристаллическом 4-х разрядном цифровом индикаторе типа ИЖЦ5-4/8. На вход цифрового индикатора секундомера подаются импульсы кварцевого генератора 1 с.
Тренажер обучения вождению гусеничной машины работает следующим образом.
Перед началом выполнения упражнения инструктор тренажера переключателями блока 28 (П1, П-2, П-3) устанавливает норматив времени прохождения трассы на контролируемом участке пути с препятствием. Норматив времени выражается трехзначным числом кодового переключателя и устанавливается по таблице. С началом движения, в момент въезда на контролируемый участок пути в датчике 24 управления вырабатывается электрический сигал, положительное напряжение которого, усиленное электронной микросхемой второго 25 усилителя, поступает на клемму 23 «упр» (фиг. 2) логического элемента 26 «4ИЛИ-НЕ» и через генератор 27 сброса переводит элементы пересчетной схемы 29, десятичного счетчика 30 и запоминающего устройства 31 в исходное состояние. Сигнал с другого выхода логического элемента «4ИЛИ-НЕ» подается на вход пульта 4 управления инструктора, который разрешает прохождение импульсов 64 Гц с кварцевого генератора времени 22 или 32 Гц с двоичного делителя 23 частоты на вход пересчетной схемы 29. При появлении первого импульса сброса (примерно через 0,5 с) производится запись установленного переключателем числа в двоичном коде, т.е. установленное число преобразуется в инверсный двоичный код. С этого момента импульсы с выхода пересчетной схемы 29 с периодом, пропорциональным установленному числу норматива времени (коду), отсчитываются десятичным счетчиком 30 (БА4-2). Импульсы с выходов десятичного счетчика БА4-2 запоминаются триггерами БА5-2 и БА6-2 запоминающего устройства 31 и через блок 32 усилителя (усилители БА7-2, БА8-2 БА9-2) подаются на светодиодную линейку 33, последовательно включают светодиоды 34^39 (И1 ^ И6) зеленого цвета, расположенные в поле зрения прибора 12 наблюдения механика-водителя.
При выезде с контролируемого участка пути электрический сигнал с датчика 24 управления переходит в нулевое состояние, счет прекращается, свечение светодиодных индикаторов сохраняется до ручного нажима кнопки «сброс» на пульте 4 управления инструктора или до автоматического сброса при следующем въезде на контролируемый участок пути.
При движении по контролируемому участку пути за время, большее установленного норматива, загорается светодиод 40 (И8) красного цвета. При этом механик-водитель, не переключая внимание от наблюдения за направлением движения, видит в поле зрения прибора наблюдения показания светодиодов и может самостоятельно контролировать правильность своих действий, а также отрабатывать приемы вождения гусеничной машины на максимально возможной скорости.
Таким образом, при въезде на контролируемый участок пути с препятствием автоматически включаются светодиоды, расположенные в поле зрения прибора наблюдения механика-водителя, фиксирующие отсчет установленного нормативного времени на его преодоление. Их последовательное включение обязывает механика-водителя регулировать скорость движения машины и выйти на указанный рубеж таким образом, чтобы выполнить упражнение и преодолеть контролируемый участок пути раньше, чем включится последний справа светодиод красного цвета. Включение светодиода красного цвета указывает на невыполнение норматива по времени, которое фиксируется счетчиком ошибок. Аналогичная информация подается на пульт управления инструктора, призывая его своевременно и объективно влиять на действия обучаемого -механика-водителя.
По сигналу окончания выполнения упражнения, подаваемому с пульта 4 управления инструктора, на блок 20 разрешения передачи сигнала цифровая информация счетчика 41 времени поступает в блок 21 деления, откуда количественная информация о полноте реализации скоростных возможностей машины в данных условиях проходит в блок 14 сравнения. Исходная информация, заложенная в задатчике 13, сравнивается с текущей и в виде соотношения текущего значения оценочных показателей качества вождения к исходному выдается на индикатор оценки 15. В результате этого инструктор делает вывод о достигнутом обучаемым навыке и реализации скоростных возможностей на тренажере гусеничной машины.
Теоретические и экспериментальные данные свидетельствуют, что обучение на предлагаемом тренажере с контролем времени преодоления контрольного участка пути с препятствием повышает полноту освоения технических возможностей гусеничной машины на 21%, исключает субъективизм в определении оценки, сокращает расход времени на подготовку, расход топлива и моторесурса техники. Тренажер обеспечивает передачу информации с изделия на пульт управления инструктора и выдает с помощью ЭВМ объективную оценку за выполнение упражнения по вождению. Авторское предложение расширяет функциональные возможности тренажера обучения вождению гусеничной машины. Разработка защищена патентом [2] на
изобретение, что свидетельствует о ее мировом уровне новизны, оригинальности и промышленной применимости.
Список литературы /References
1. Тренажер для обучения механика-водителя гусеничной машины: патент № 2661176. - М.: ФИПС, МПК G09B 9/04, бюл. № 13 от 28.04.2018 г.
2. Тренажер для обучения вождению гусеничной машины: патент № 2723504. - М.: ФИПС, МПК G09B 9/04, бюл. № 17 от 11 июня 2020 г.
