一种列车运行监控记录装置的仿真实训系统

技术领域

本发明涉及一种列车监控模拟培训技术领域，具体是一种列车运行监控记录装置的仿真实训系统。

背景技术

随着高铁的发展，铁路行业对列车监控系统的需求越来越高。

传统的列车监控系统存在着数据收集和处理不够精确、反应时间较长、难以适应多样化的列车和线路需求等问题，这些问题很大程度上影响了铁路行业的安全和效率。因此，为了提高列车运行的安全性、可靠性和效率，诞生了采用现代化的传感器、通信和计算技术，可以实时监测列车的运行状态、环境条件和设备状态等，对列车的运行过程进行全方位、多维度的监控和管理，及时发现和解决运行中出现的问题，确保列车的安全和稳定运行的LKJ15监控系统，针对新型的LKJ15监控系统，特研发了LKJ15列车运行监控记录装置的仿真实训系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种列车运行监控记录装置的仿真实训系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种列车运行监控记录装置的仿真实训系统，包括：LKJ15培训教师机终端、交换机以及LKJ15培训学员机终端；

LKJ15培训教师机终端和LKJ15培训学员机终端的连接基础为TCP/IP有线网络，LKJ15培训教师机终端和LKJ15培训学员机终端都通过有线网络连接至交换机，并通过交换机进行通讯；

LKJ15培训学员机终端依据网络条件扩展至足够需求的数量。

作为本发明进一步的方案：所述LKJ15培训学员机终端由学员机终端主机、学员机终端界面显示器、学员机终端模拟实景显示器、模拟制动机控制装置、模拟司控器控制装置、学员机终端控制输入装置、LKJ15主机和LKJ15主机显示器及控制按键组成，其中，模拟制动机控制装置、模拟司控器控制装置和学员机终端控制输入装置分别通过串口连接至学员机终端主机，并与学员机终端主机进行串口通讯，LKJ15主机通过基于TCP/IP的有线网络连接至学员机终端主机，并进行数据通讯。

作为本发明进一步的方案：所述LKJ15培训教师机终端和LKJ15培训学员机终端的硬件结构相同，区别在于LKJ15培训教师机终端运行教师机终端软件，LKJ15培训学员机终端运行学员机终端软件，LKJ15培训教师机终端通过运行教师机终端软件自带的学员机终端模拟软件功能，实现与LKJ15培训学员机终端一样的模拟培训功能。

作为本发明进一步的方案：所述LKJ15培训教师机终端包括登录账号管理功能、学员人员管理功能、列车线路管理功能、试卷管理功能、考试管理功能、成绩管理功能、学员机终端管理功能和设置功能。

作为本发明进一步的方案：登录账号管理功能：负责管理LKJ15培训教师机终端上的教师登录账号、密码，可以对账号和密码进行修改，使用LKJ15培训教师机终端之前，只有通过输入正确的教师账号和密码，才能登录LKJ15培训教师机终端进行功能操作；

学员人员管理功能：对使用学员的账号及账号信息进行管理，账号信息包括账号的名称、密码、工号、所属信息及人脸识别特征信息，并可对以上信息进行编辑及增加、删除，也可通过导入功能进行批量人员信息导入，并在需要时进行批量人员信息导出为需要的数据文件，学员人员管理功能有按类别搜索功能，通过对特定项目的选定进行明确搜索，把需要展示的学员账号及信息在界面展示，并进行编辑操作，在具体的学员人员信息里，可以添加人脸识别特征信息，通过调用摄像头，录入具体学员的人脸识别特征，存贮于LKJ15培训教师机终端，LKJ15培训学员机终端通过网络访问LKJ15培训教师机终端的人脸识别特征库，可以实现人脸识别登录；

列车线路管理功能：对需要模拟培训的列车线路进行展示、管理，通过导入特定的线路数据功能，导入需要模拟培训的列车线路后，就可以在界面上查看具体的列车线路数据，本功能是可以导入多个列车线路数据的，在导入多个列车线路数据后，通过命名，可以选择展示需要展示的列车线路及进行删除管理；

试卷管理功能：即试卷管理出题功能，通过对列车线路管理功能中导入的列车线路数据，在线路数据中特定的地点进行出题设置，在学员进行模拟培训时，列车模拟运行至特定地点时，即可通过弹出设置的题目，学员针对特定的题目，进行控制操作或选择答题，在进行试卷出题时，先设置当前试卷的具体名称，设置该考试的发车参数，再通过界面上展示的选择好的列车线路，选择特定的地点进行题目设置，题目包含参数输入、支线输入、运行揭示解除、安全题目、凭证选择、绿/绿黄灯确认、特定引导、人工引导、机械引导、有计划绿色许可证、临时绿色许可证、有计划路票、临时路票、走停走模式、货车特殊前行、距离校正、紧急制动、常用制动，出题完成后，即可保存当前试卷，试卷管理功能中，还可以对特定试卷的考试总分、及格分数进行设置，也可对试卷中具体的题目项目进行扣分标准设定；

考试管理功能：通过选择使用学员人员管理功能中管理的学员、使用试卷管理功能中设置的具体试卷，把具体的试卷下发至特定学员账号处，在学员使用账号登录至LKJ15培训学员机终端后，可进行具体试卷的模拟考试；

成绩管理功能：界面展示所有学员的考试成绩，并可使用特定项目对某具体学员进行成绩查询，界面中还包括整个系统学员的统计信息，包括及格人数总人数、及格率、实考人数、应考人数、完成进度展示，还具备错题分析功能，统计学员考试时各种实际操作错误和题型答题错误次数，并显示错题分析柱状图、统计信息柱状图，成绩管理功能中可导出学员成绩，并形成表格形式进行查看；

学员机终端管理功能：可对LKJ15培训学员机终端进行信息查看，包括LKJ15培训学员机终端的编号、软件版本，也可实时查看LKJ15培训学员机终端的在线状态，即是否连接至LKJ15培训教师机终端，同时可对连接至LKJ15培训教师机终端的LKJ15培训学员机终端进行软件升级；

设置功能：设置LKJ15培训教师机终端的IP地址及设备编号。

作为本发明进一步的方案：所述LKJ15培训学员机终端包括账号登录功能、考试功能、模拟列车实时运行显示功能、列车模拟工况屏功能、模拟风缸表显示功能、LKJ15主机显示及操作功能、模拟制动机控制装置输入功能、模拟司控器控制装置输入功能。

作为本发明再进一步的方案：账号登录功能：为学员通过对账号和密码的正确输入，登录并使用LKJ15培训学员机终端，并针对特定的账号进行特定的试卷配对，账号登录功能也具备人脸识别登录功能，是否开启人脸识别登录功能可通过LKJ15培训教师机终端进行设置，开启人脸识别登录后，学员必须通过人脸识别后才可正常登录LKJ15培训学员机终端；

考试功能：为LKJ15培训学员机终端最主要的功能，在学员机终端界面显示器上选择开始进行模拟培训后，即开始考试后，就可进入LKJ15培训学员机终端的考试界面，考试过程即模拟列车运行在特定列车线路上的过程，在模拟列车启动前，需通过操作模拟司控器控制装置、模拟制动机控制装置和LKJ15主机进行特定的操作动作后，才可通过LKJ15主机模拟启动列车运行，以上对模拟司控器控制装置、模拟制动机控制装置和LKJ15主机的操作与实际列车启动运行的操作是一致的，在模拟列车运行的过程中，学员机终端界面显示器上显示学员的工号和姓名，并实时显示当前考试的倒计时信息、考试进度、答题情况，同时也会显示列车模拟工况屏、模拟风缸表，在模拟列车运行到通过LKJ15培训教师机终端试卷管理功能中在列车线路特定地点设置的题目处时，会弹出题目信息提示，在这时，学员需要通过题目信息提示获知题目类型，并针对题目类型通过对模拟司控器控制装置、模拟制动机控制装置和LKJ15主机进行特定的操作或通过屏幕选择文字答题，以此模拟在实际列车运行时发生状况或特殊情形下的操作及实际应对，如果模拟培训在考试倒计时前到达目的地，则模拟培训即考试正常结束，并通过学员机终端界面显示器展示考试时间、答题情况及分数展示，如果分数未达到LKJ15培训教师机终端设置的本试卷及格分数，则提示考试不合格，如在考试倒计时结束后模拟列车运行未到达目的地，则模拟培训即考试未正常结束，亦展示考试时间、答题情况及分数，并提示考试不合格，同时考试结果会汇总到LKJ15培训教师机终端处供存档及查看；

模拟列车实时运行显示功能：是LKJ15培训学员机终端在进行模拟培训中，即考试中，由学员机终端模拟实景显示器实时同步显示当前模拟培训中列车行驶在特定列车线路上的实景视频，实景视频与显示在LKJ15主机上的列车行驶位置一致，包括在列车行驶线路上特定位置处的信号灯显示的灯颜色也与线路信息数据一致；

列车模拟工况屏功能：显示在LKJ15培训学员机终端主界面中，实际显示效果与列车上的工况屏一致，在模拟培训的过程中，列车模拟工况屏显示内容与模拟培训中列车的行驶状况保持同步，在相应处显示列车的具体运行数据；

模拟风缸表显示功能：显示在LKJ15培训学员机终端主界面中，实际显示效果与列车上的风缸表一致，在模拟培训的过程中，模拟风缸表显示内容与模拟培训中列车的行驶状况保持同步；

LKJ15主机显示及操作功能：本监控模拟培训系统采用的LKJ15主机与实际列车使用的LKJ15一致，显示效果及功能也一致，在模拟培训过程中，LKJ15主机显示内容与模拟培训中列车的行驶状况保持同步，在模拟培训过程中模拟列车行驶至特定地点时弹出模拟培训题目，可以使用LKJ15主机处的按键进行常规操作处理，如操作处理正确，则答题正确，如操作处理不正确，则答题错误并进行扣分；

模拟制动机控制装置输入功能：是监控模拟培训系统在进行模拟培训即考试的过程中，提供给模拟列车控制制动机的功能，使模拟列车在运行行驶的过程中，拥有制动功能，在输入装置拉杆拉到相应的位置时，模拟制动机提供给模拟列车相应拉杆位置的制动力；

模拟司控器控制装置输入功能：是监控模拟培训系统在进行模拟培训即考试的过程中，提供给模拟列车司控器的功能，可以提供给模拟列车前进或后退的方向控制、升弓和降弓的控制，以及模拟司控器控制拉杆在不同位置时提供给模拟列车不同的牵引力控制。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明由LKJ15培训教师机终端进行人员管理、试卷管理和考试管理，并通过LKJ15培训教师机终端下发人员管理信息、试卷和考试项目，LKJ15培训学员机终端则是学员进行LKJ15监控模拟培训的主要操作及使用对象，学员通过串口连接至学员机终端主机的模拟制动机控制装置、模拟司控器控制装置和学员机终端控制输入装置，进行模拟列车驾驶，并通过LKJ15主机及其控制按键进行列车驾驶过程中的LKJ15监视及操作还原。本发明针对性强：采用与列车上实际使用的LKJ15硬件系统作为模拟基础，配合周边操作及软件提供模拟数据，提供给使用者与在实际列车上使用LKJ15硬件系统时同样的真实感受；真实感强：本监控模拟培训系统采用先进的虚拟现实技术，以逼真的场景为背景，提供各种异常情况的模拟，使用户感受到真实的列车监控场景；多元化：本监控模拟培训系统可提供多种线路模拟，用户可根据实际需要进行前期设置，使本监控模拟培训系统适用性更广；低成本：本监控模拟培训系统采用虚拟技术，无需大量物理设备投入，降低了成本，提高了效益。

附图说明

图1为列车运行监控记录装置的仿真实训系统的整体构架图。

图2为列车运行监控记录装置的仿真实训系统中LKJ15培训学员机终端的构架图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本申请的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本申请，在下文的具体实施例中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本申请同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件未作详细描述，以便于凸显本申请的主旨。

请参阅图1-2，一种列车运行监控记录装置的仿真实训系统，包括：LKJ15培训教师机终端、交换机以及LKJ15培训学员机终端。

具体的，LKJ15培训教师机终端和LKJ15培训学员机终端的连接基础为TCP/IP有线网络，LKJ15培训教师机终端和LKJ15培训学员机终端都通过有线网络连接至交换机，并通过交换机进行通讯，LKJ15培训学员机终端依据网络条件扩展至足够需求的数量。

具体说明的是：所述LKJ15培训学员机终端由学员机终端主机、学员机终端界面显示器、学员机终端模拟实景显示器、模拟制动机控制装置、模拟司控器控制装置、学员机终端控制输入装置、LKJ15主机和LKJ15主机显示器及控制按键组成，其中，模拟制动机控制装置、模拟司控器控制装置和学员机终端控制输入装置分别通过串口连接至学员机终端主机，并与学员机终端主机进行串口通讯，LKJ15主机通过基于TCP/IP的有线网络连接至学员机终端主机，并进行数据通讯，所述LKJ15培训教师机终端和LKJ15培训学员机终端的硬件结构相同，区别在于LKJ15培训教师机终端运行教师机终端软件，LKJ15培训学员机终端运行学员机终端软件，LKJ15培训教师机终端通过运行教师机终端软件自带的学员机终端模拟软件功能，实现与LKJ15培训学员机终端一样的模拟培训功能。

优选的，所述LKJ15培训教师机终端包括登录账号管理功能、学员人员管理功能、列车线路管理功能、试卷管理功能、考试管理功能、成绩管理功能、学员机终端管理功能和设置功能。

需要具体说明的是：登录账号管理功能：负责管理LKJ15培训教师机终端上的教师登录账号、密码，可以对账号和密码进行修改，使用LKJ15培训教师机终端之前，只有通过输入正确的教师账号和密码，才能登录LKJ15培训教师机终端进行功能操作；

学员人员管理功能：对使用学员的账号及账号信息进行管理，账号信息包括账号的名称、密码、工号、所属信息及人脸识别特征信息，并可对以上信息进行编辑及增加、删除，也可通过导入功能进行批量人员信息导入，并在需要时进行批量人员信息导出为需要的数据文件，学员人员管理功能有按类别搜索功能，通过对特定项目的选定进行明确搜索，把需要展示的学员账号及信息在界面展示，并进行编辑操作，在具体的学员人员信息里，可以添加人脸识别特征信息，通过调用摄像头，录入具体学员的人脸识别特征，存贮于LKJ15培训教师机终端，LKJ15培训学员机终端通过网络访问LKJ15培训教师机终端的人脸识别特征库，可以实现人脸识别登录；

列车线路管理功能：对需要模拟培训的列车线路进行展示、管理，通过导入特定的线路数据功能，导入需要模拟培训的列车线路后，就可以在界面上查看具体的列车线路数据，本功能是可以导入多个列车线路数据的，在导入多个列车线路数据后，通过命名，可以选择展示需要展示的列车线路及进行删除管理；

试卷管理功能：即试卷管理出题功能，通过对列车线路管理功能中导入的列车线路数据，在线路数据中特定的地点进行出题设置，在学员进行模拟培训时，列车模拟运行至特定地点时，即可通过弹出设置的题目，学员针对特定的题目，进行控制操作或选择答题，在进行试卷出题时，先设置当前试卷的具体名称，设置该考试的发车参数，再通过界面上展示的选择好的列车线路，选择特定的地点进行题目设置，题目包含参数输入、支线输入、运行揭示解除、安全题目、凭证选择、绿/绿黄灯确认、特定引导、人工引导、机械引导、有计划绿色许可证、临时绿色许可证、有计划路票、临时路票、走停走模式、货车特殊前行、距离校正、紧急制动、常用制动，出题完成后，即可保存当前试卷，试卷管理功能中，还可以对特定试卷的考试总分、及格分数进行设置，也可对试卷中具体的题目项目进行扣分标准设定；

考试管理功能：通过选择使用学员人员管理功能中管理的学员、使用试卷管理功能中设置的具体试卷，把具体的试卷下发至特定学员账号处，在学员使用账号登录至LKJ15培训学员机终端后，可进行具体试卷的模拟考试；

成绩管理功能：界面展示所有学员的考试成绩，并可使用特定项目对某具体学员进行成绩查询，界面中还包括整个系统学员的统计信息，包括及格人数总人数、及格率、实考人数、应考人数、完成进度展示，还具备错题分析功能，统计学员考试时各种实际操作错误和题型答题错误次数，并显示错题分析柱状图、统计信息柱状图，成绩管理功能中可导出学员成绩，并形成表格形式进行查看；

学员机终端管理功能：可对LKJ15培训学员机终端进行信息查看，包括LKJ15培训学员机终端的编号、软件版本，也可实时查看LKJ15培训学员机终端的在线状态，即是否连接至LKJ15培训教师机终端，同时可对连接至LKJ15培训教师机终端的LKJ15培训学员机终端进行软件升级；

设置功能：设置LKJ15培训教师机终端的IP地址及设备编号。

优选的，所述LKJ15培训学员机终端包括账号登录功能、考试功能、模拟列车实时运行显示功能、列车模拟工况屏功能、模拟风缸表显示功能、LKJ15主机显示及操作功能、模拟制动机控制装置输入功能、模拟司控器控制装置输入功能。

需要具体说明的是：账号登录功能：为学员通过对账号和密码的正确输入，登录并使用LKJ15培训学员机终端，并针对特定的账号进行特定的试卷配对，账号登录功能也具备人脸识别登录功能，是否开启人脸识别登录功能可通过LKJ15培训教师机终端进行设置，开启人脸识别登录后，学员必须通过人脸识别后才可正常登录LKJ15培训学员机终端；

考试功能：为LKJ15培训学员机终端最主要的功能，在学员机终端界面显示器上选择开始进行模拟培训后，即开始考试后，就可进入LKJ15培训学员机终端的考试界面，考试过程即模拟列车运行在特定列车线路上的过程，在模拟列车启动前，需通过操作模拟司控器控制装置、模拟制动机控制装置和LKJ15主机进行特定的操作动作后，才可通过LKJ15主机模拟启动列车运行，以上对模拟司控器控制装置、模拟制动机控制装置和LKJ15主机的操作与实际列车启动运行的操作是一致的，在模拟列车运行的过程中，学员机终端界面显示器上显示学员的工号和姓名，并实时显示当前考试的倒计时信息、考试进度、答题情况，同时也会显示列车模拟工况屏、模拟风缸表，在模拟列车运行到通过LKJ15培训教师机终端试卷管理功能中在列车线路特定地点设置的题目处时，会弹出题目信息提示，在这时，学员需要通过题目信息提示获知题目类型，并针对题目类型通过对模拟司控器控制装置、模拟制动机控制装置和LKJ15主机进行特定的操作或通过屏幕选择文字答题，以此模拟在实际列车运行时发生状况或特殊情形下的操作及实际应对，如果模拟培训在考试倒计时前到达目的地，则模拟培训即考试正常结束，并通过学员机终端界面显示器展示考试时间、答题情况及分数展示，如果分数未达到LKJ15培训教师机终端设置的本试卷及格分数，则提示考试不合格，如在考试倒计时结束后模拟列车运行未到达目的地，则模拟培训即考试未正常结束，亦展示考试时间、答题情况及分数，并提示考试不合格，同时考试结果会汇总到LKJ15培训教师机终端处供存档及查看；

模拟列车实时运行显示功能：是LKJ15培训学员机终端在进行模拟培训中，即考试中，由学员机终端模拟实景显示器实时同步显示当前模拟培训中列车行驶在特定列车线路上的实景视频，实景视频与显示在LKJ15主机上的列车行驶位置一致，包括在列车行驶线路上特定位置处的信号灯显示的灯颜色也与线路信息数据一致；

列车模拟工况屏功能：显示在LKJ15培训学员机终端主界面中，实际显示效果与列车上的工况屏一致，在模拟培训的过程中，列车模拟工况屏显示内容与模拟培训中列车的行驶状况保持同步，在相应处显示列车的具体运行数据；

模拟风缸表显示功能：显示在LKJ15培训学员机终端主界面中，实际显示效果与列车上的风缸表一致，在模拟培训的过程中，模拟风缸表显示内容与模拟培训中列车的行驶状况保持同步；

LKJ15主机显示及操作功能：本监控模拟培训系统采用的LKJ15主机与实际列车使用的LKJ15一致，显示效果及功能也一致，在模拟培训过程中，LKJ15主机显示内容与模拟培训中列车的行驶状况保持同步，在模拟培训过程中模拟列车行驶至特定地点时弹出模拟培训题目，可以使用LKJ15主机处的按键进行常规操作处理，如操作处理正确，则答题正确，如操作处理不正确，则答题错误并进行扣分；

模拟制动机控制装置输入功能：是监控模拟培训系统在进行模拟培训即考试的过程中，提供给模拟列车控制制动机的功能，使模拟列车在运行行驶的过程中，拥有制动功能，在输入装置拉杆拉到相应的位置时，模拟制动机提供给模拟列车相应拉杆位置的制动力；

模拟司控器控制装置输入功能：是监控模拟培训系统在进行模拟培训即考试的过程中，提供给模拟列车司控器的功能，可以提供给模拟列车前进或后退的方向控制、升弓和降弓的控制，以及模拟司控器控制拉杆在不同位置时提供给模拟列车不同的牵引力控制。

需要特别说明的是：本发明由LKJ15培训教师机终端进行人员管理、试卷管理和考试管理，并通过LKJ15培训教师机终端下发人员管理信息、试卷和考试项目，LKJ15培训学员机终端则是学员进行LKJ15监控模拟培训的主要操作及使用对象，学员通过串口连接至学员机终端主机的模拟制动机控制装置、模拟司控器控制装置和学员机终端控制输入装置，进行模拟列车驾驶，并通过LKJ15主机及其控制按键进行列车驾驶过程中的LKJ15监视及操作还原。

并且，本发明针对性强：采用与列车上实际使用的LKJ15硬件系统作为模拟基础，配合周边操作及软件提供模拟数据，提供给使用者与在实际列车上使用LKJ15硬件系统时同样的真实感受；真实感强：本监控模拟培训系统采用先进的虚拟现实技术，以逼真的场景为背景，提供各种异常情况的模拟，使用户感受到真实的列车监控场景；多元化：本监控模拟培训系统可提供多种线路模拟，用户可根据实际需要进行前期设置，使本监控模拟培训系统适用性更广；低成本：本监控模拟培训系统采用虚拟技术，无需大量物理设备投入，降低了成本，提高了效益。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。