Эффективная и безопасная работа на железнодорожном транспорте на прямую связана с уровнем подготовки обслуживающего персонала, на в первую очередь от машинистов локомотивов. Как обучить машинистов правильным действиям в аварийных и нештатных ситуациях? Имитация большинства этих ситуаций в реальных условиях не только дорога, но и опасная. Поэтому для подготовки машинистов для обучения их рациональным методам управления поездом и правильным действиям в аварийных и нештатных ситуациях в развитых странах мира применяют тренажеры машиниста и обучающие программы.
Применяя современные технологии в области электроники и микропроцессорной техники, можно легко реализовать систему, которая обеспечивает учебу и проверку знаний локомотивного персонала для получения нужной квалификации. За годы эксплуатации в странах мира эта система зарекомендовала себя как наилучший метод обучения.
Основная задача таких тренажеров научить человека согласно требованиям учебного плана и предоставить практических навыков управления поездом. Поэтому реалистичность тренажеров должна быть максимальная. Для этого тренажер должен воздействовать на все органы чувств человека, которые обеспечивают специальные аппаратные и программные средства и системы (видеосистема, акустическая система, динамическая система и реальный интерьер кабины).
Внедрения тренажера в учебный процесс и локомотивных депо железных дорог позволят избежать немало "неприятностей": ожидается рост подготовленности машинистов к нештатным и аварийным ситуациям. Тем же эти условия позволяют значительно уменьшить количество сбоев в графике движения поездов, потеря груза и даже избежать угрозы жизни и здоровью пассажиров и персоналу. Также ожидается экономический эффект от предотвращения случаев нарушения безопасности движения, на экономии на топливе и учебных поездках.
Кратко об основных узлах
Все системы существующих тренажеров машинистов имеют приблизительно одну структуру. Структура взаимодействия системы человек-тренажер показанная на рисунке 1.
Эта система имеет все необходимые устройства для имитации движения поезду кроме динамической системы, которая является самым дорогим узлом системы. Поэтому эта система должна отвечать условиям баланса цены и качества. Однако при желании не сложно организовать и динамическую систему. Нами разработаны также тренажеры включающие в себя и динамику.
 Рисунок 1 Структура тренажера машиниста
Для имитации событий за окном в этой системе используется цифровой проектор (в одельных случаях может использоватся LCD экран большого разрешения) и видео маршрута движения. Видеосъемка реального маршрута следования проходит цифровую обработку с помощью вспомогательной программы. Использование реального видео позволяет создать максимально реалистичную видеосистему (требования здесь: это максимальное разрешение и максимальное колличество кадров в секунду в треке). Идеальный случай снимать понараму местности на камеру с частотой несколько сот кадров в секунду. В этом случае все качество "картинки" будет зависеть от разрешения проектору. Наилучший случай когда проектор будет иметь разрешение 1600х1200 пик.
Звуковая система выбирается по следующими параметрами: акустические колонки мощностью приблизительно 10 Ватт, стереозвук. При меньшей мощности колонки могут запираться в случае когда звуковой сигнал большой амплитуды придет на вход колонок. Тогда скрипение акустической системы начинает нарушать реалистичность звуковой имитации. Если мощность колонок превышает, то этот запас не помешает работе звуковой системы и на реалистичность звуковой имитации. Колонки расположены на встречу машинисту под углом 90˚ относительно друг вторую. Так достигается максимальный эффект стереозвука, то есть влияние его на ухо человека.Конечно же если здесь применить пяти -кональное звучание, в этом будет выигрыш. Тогда мы детально будем ощущать мимо проезжающие звуковые установки или лай собак.
Предлагаемая нами структура тренажера машиниста имеет следующий вид.
 Рисунок 2 Структурная схема взаимодействия узлов в тренажере
Тут видно, что в систему тренажера входят такие узлы как РЕАЛЬНАЯ высоковольтная камера, РЕАЛЬНЫЙ компрессор, РЕАЛЬНЫЙ пульт. Все это только дополняет реалистичность системы и помогает обучающему разобраться в работе этих узлов. Если исключить из тренажера все эти реальные узлы, выйдет система на много дешевле. Все зависит от целей и желания.
Немного о принципе работы
Тренажер работает в двух режимах : режиме экзаменационной поездки и в режиме обучения. В режиме экзамена машинист осуществляет поездку со всеми штатными и не штатными ситуацимя, проверяется его действия в управлении локомотивом. По скольку тренажер воздействует на все органы чувств человека, поведение машиниста становится более объективным, заставляя его отнестись к экзамену с той же ответственностью, что и в реальной поездке. В режиме обучения, происходит все тожже, только машинист может наблюдать работу всех узлов локомотива, например высоковольтной камеры.(Рисунок 3,4). Инструкотор наблюдает за поездкой машиниста в манитор своего ПК (рабочее место инструктора) и оценивает действия машиниста. А также инструктор может управлять всеми аварийными и нештатными ситуациями на пути следования поезда (неисправность пути, автомобиль на перезде, человек на пути следовании, перекрытия светофора и тд.) Вся инфорация поездки сохраняется в текстовом формате и может быть испоьзованна позже.
  Рисунко 3 Режим экзаменации. Машинист видит только путь и показания приборов. И режим обучения. Тут машинист видит все то, что видит инструктор, а также работу узлов в режиме реального времени анимационно.
Контроль и управления всеми процессами осуществляется микропроцессорным контроллером, ядром которого является микроконтроллер (МК) AVR фирмы ATMEL или ARM LPC2300 фирмы NXP. Задача МК здесь: опрос всех аналоговых и дискретных датчиков, логические операции связаные с постройкой пасылки и отправка данных в ПК, прием данных из ПК, управление узлами тренажера. Задача ПК здесь: обработка принятой информации, вызов видео и аудио симуляции, управления всеми процессами на пути следование, база данных.
Из-за вопросов интеллектуальной собственности программный код вылаживать не будем, схемную реализацию тоже. Приведу пару фотографий микроконтроллерной платы - той штучки, которая руководит всей системой в целом.
  Рисунок 4
Данная разработка тренажера охватывает в большем объеме все нормативные документы и правила, которые обязан знать машинист и его помошник. На приведенай ниже диограмме это видно.
Заинтересовавшиеся лица кликают сюда
| 
