Интегрированный проект

Управление образования города Пензы

Муниципальное казённое учреждение «Научно-методический центр» г. Пензы

МБОУ гимназия «САН» г. Пензы

XX научно-практическая конференция школьников города Пензы

секция «Технология»

Тренажер-симулятор

для обучения водителя троллейбуса.

Выполнили:

Столяров Даниил, ученик 8б класса,

Абросимов Денис, ученик 11б класса

МБОУ гимназии «САН» г. Пензы

Научные руководители:

Прохорова Татьяна Юрьевна, учитель физики,

Тихонова Светлана Викторовна, учитель биологии.

Пенза, 2016

Оглавление:

Введение....................................................................................................3

Глава 1........................................................................................................6

Глава 2........................................................................................................8

Глава 3........................................................................................................10

Глава 4........................................................................................................11

Глава 5........................................................................................................12

Литература.................................................................................................14

Приложение 1............................................................................................15

Приложение 2............................................................................................17

Приложение 3............................................................................................18

Введение.

На сегодняшний день весьма актуальна проблема безопасности пассажирских перевозок. А она зависит в первую очередь от уровня профессионализма непосредственного участника дорожного движения – водителя.

Тренажёр троллейбуса позволяет отрабатывать у водителей навыки вождения данного транспортного средства, а также навыки устройства и технического обслуживания электрической части троллейбуса. Тренажёр подходит для обучения вождению на многих троллейбусах 2-го поколения (ЗиУ – 682 Г (кроме 016. 02, 016.03, 016.04, 016.07), ЗиУ – 682 Г КР Иваново, ЗиУ – 682 Г КР ВЗТМ, ВЗТМ – 5284, ВЗТМ – 5284.02, АКСМ – 101, ЗиУ – 682 (УРТТЗ), ЗиУ – 682 Г (СЗТМ), БТЗ – 5201, БТЗ – 5276, ВМЗ – 170, МТРЗ – 6223, ЗиУ – 682 ГМ и т.д.). Кабина тренажёра стилизована под кабину троллейбуса ЗиУ-682Г [Г00].

Недостатки тренажёров троллейбуса, используемых в троллейбусном депо:

1. Такие тренажёры позволяют курсантам ознакомиться с органами управления, но не позволяют воссоздать конкретные дорожные ситуации.
2. Тренажёры, установленные в троллейбусном депо №2 города Пензы, не оснащены электрооборудованием, сходным с аппаратами реального троллейбуса.

Объект исследования: тренажер троллейбуса.

Предмет исследования: тренажёр троллейбуса.

Цели исследования: улучшить тренажёр троллейбуса и предоставить его сотрудникам троллейбусного депо.

Задачи:

1. Изготовить улучшенный вариант тренажёра троллейбуса и испытать его в действии.

2. Предоставить тренажёр троллейбуса троллейбусному депо г. Пенза.

3. Обработать и скорректировать полученные данные.

Гипотеза. Предполагается улучшить и удешевить производство тренажёров троллейбусов.

Проблемы:

1. Возникновение сложностей в поиске материалов для производства установки.

2. Сложности, связанные с тестированием и перевозкой тренажёра троллейбуса в связи с его габаритными размерами

Новизна и актуальность темы.

Тренажёры троллейбусов, изготавливаемые на заводах, имеют огромную стоимость (свыше 2 000 000 рублей!) Тренажёр троллейбуса, изготовленный нами, имеет стоимость гораздо ниже (100 000 рублей). Тренажёры троллейбусов 2-го поколения не изготавливались ранее. А ведь 90% подвижного состава составляют именно троллейбусы 2 – го поколения. Тема очень актуальна, так как от уровня подготовки водителей зависят жизнь и здоровье пассажиров, а так же безопасность других участников дорожного движения.

Практическая значимость исследования.

Тренажёр троллейбуса может быть использован как средство обучения водителей категории «троллейбус», а так же как наглядное пособие по устройству и эксплуатации электрической части троллейбуса.

Возможность программирования практически неограниченного количества стандартных ситуаций, введения нештатных ситуаций позволяют подготовить будущего водителя к действиям в реальных условиях дорожного движения, научить его принимать правильные решения в любых дорожных ситуациях, избегать дорожно-транспортных происшествий.

Использование указанного тренажера в процессе теоретического обучения способствует закреплению знаний правил дорожного движения, правил технической эксплуатации трамвая - троллейбуса и должностной инструкции водителя, что является немаловажным фактором будущей безаварийной работы на линии.

При работе комплекса тестируются не только знания правил дорожного движения, должностной инструкции водителя, ПТЭ и ПТБ электроустановок потребителей, а так же знания различных изменений и особенностей, связанных с местными условиями работы водителя. Комплекс позволяет преподавателю создавать различные ситуации, собирать из них маршруты и карты города различной сложности, максимально приближенные к реальным, используя широкий инструментарий редактора (т. е. шаблоны перекрестков, трасс, знаков. светофоров, регулировщиков контрольных точек, сообщений, неисправностей и пр.). Таким образом, комплекс позволяет создавать сложность маршрутов в зависимости от глубины знаний обучающегося (тестируемого). В процессе работы комплекса происходит оценка знаний, которая заносится в банк данных. Анализируя результаты обучения (переподготовки), преподаватель имеет возможность индивидуально изменять программу обучения, прогнозировать сроки следующей переподготовки.

Достоинства тренажёра троллейбуса:

1. Низкая себестоимость.

2. Высокий уровень безопасности.

3. Простота эксплуатации и технического обслуживания.

4. Наглядность, т.к. в тренажёре троллейбуса все электроустановки и органы управления максимально близки к таковым у троллейбуса данного поколения и модели.

5. Надёжность, т.к. тренажёр троллейбуса способен работать в течение длительного времени без технического обслуживания и ремонта.

6. Ремонтопригодность. В случае неисправности тренажёра троллейбуса могут быть проведены ремонтные работы в условиях электротехнической мастерской, имеющейся в каждом троллейбусном депо.

7. Снаряжённая масса не превышает 450 кг.

Использование комплекса позволит:

- уменьшить количество возникновения опасных ситуаций в период обучения водителей;

- уменьшить количество часов обучения по городским магистралям, что в свою очередь сэкономит электроэнергию, уменьшит повышенный износ транспортного средства при управлении неопытными водителями;

- уменьшить количество персонала, привлекаемого для обучения на действующем транспортном средстве;

- делать процесс обучения (переподготовки) более привлекательным, интересным, наглядным.

Недостатки тренажёра троллейбуса:

1. Большие габаритные размеры.

2. Потребление мощности до 2-х КВт.

Как видно, преимуществ намного больше, чем недостатков. Поэтому следует перейти к подробному описанию устройства и эксплуатации тренажёра троллейбуса.

Глава 1. Устройство тренажёра троллейбуса.

Тренажёр троллейбуса состоит из кузова, изготовленного из алюминиевых профилей и обшитого плитами ДСП / ДВП (см. приложение 1). Для входа в кабину имеется дверь. В плитах для обшивки кабины прорезаны отверстия, служащие смотровыми окнами. Пол тренажёра также изготовлен из плиты ДСП.

Электрическая часть тренажёра состоит из двух цепей: высоковольтной (380/220 В) и низковольтной (24 В). Электрическая схема представлена в приложении 3.

Высоковольтная цепь включает в себя силовой щит ЩС – 1, высоковольтные выключатели ВУ, блок плавких предохранителей, пускатель АП-50 Б (для включения понижающего трансформатора), сам понижающий трансформатор, мотор-вентилятор, мотор-компрессор, гидроусилитель руля, цепь наружного освещения (фары) и тягового электродвигателя. Низковольтная цепь состоит из понижающего трансформатора, распределительного щита на низковольтные потребители ЩР-1, главной панели управления, вспомогательной панели управления, приборной панели, цепи внутреннего освещения и указателей поворота.

Силовой щит ЩС-1 состоит из ВРУ (вводно-распределительное устройство) и АД (автоматические выключатели дифференциальные). Во избежание поражения электрическим током утечки корпус электрощита заземлён и подключен через УЗО.

Мотор-вентилятор служит для охлаждения сопротивлений, предназначенных для работы тягового электродвигателя.

Мотор-компрессор и гидроусилитель руля полезной работы не совершают, но служат как наглядное пособие.

Тяговый электродвигатель тоже служит наглядным пособием и позволяет отработать навыки правильного набора и сброса ходовых и тормозных позиций ГРК (схема подключения см. в приложении 3).

Понижающий трансформатор преобразовывает напряжение (~220 B/~24 B). Он служит для питания низковольтных потребителей.

Распределительный щит ЩР-1 служит для распределения электроэнергии на низковольтные потребители. Он состоит из 3-х выключателей (2 линейных, 1 аварийной) и низковольтной распределительной шины. Во избежание поражения электрическим током утечки корпус электрощита заземлён.

На главной панели управления расположены тумблеры включения и выключения различных потребителей (см. приложение 3).

На вспомогательной панели управления расположены тумблеры контроля дверей, а также индикаторные лампы. Сбоку расположена кнопка включения аварийной сигнализации и УКИ (устройство контроля изоляции) (см. приложение 3).

Приборная панель состоит из высоковольтного и низковольтного вольтметров, амперметра на ток возбуждения и ток статора тягового электродвигателя, 2-х манометров и панели индикаторных ламп.

Цепь внутреннего освещения включается, если внутри тренажёра слишком темно.

Для моделирования дорожных ситуаций применяются монитор и компьютер со специальной программой. Обучаемому будут видны дорога и объекты, примыкающие к ней.

Для моделирования чрезвычайных ситуаций в тренажёре троллейбуса есть панель отказов. Инструктор, нажимая на кнопки включения отказов в работе электрооборудования, может смотреть за действиями ученика в чрезвычайной ситуации. Например, при включении отказа гидроусилителя руля прекращается работа самого гидронасоса и при помощи двух колодок блокируется рулевой вал. Также инструктор может включать отказы в работе мотор-вентилятора, отказы в работе измерительных приборов и имитировать обрыв в силовой цепи (в т.ч. падение штанг токоприёмника).

Технические условия, созданные в тренажёре, максимально приближены к реальным дорожным и техническим условиям реального троллейбуса.

Глава 2. Изготовление тренажёра троллейбуса.

Изготовление тренажёра по обучению вождению троллейбуса проходило в 2 этапа: изготовление опорных ответственных конструкций и электромонтаж (приложение 1).

При изготовлении тренажёра троллейбуса строго соблюдались требования безопасности: правила обращения с ручными слесарными и электроинструментами, правила проведения электро- и газосварочных работ, нормы ПУЭ и электробезопасности (при электромонтаже).

Изготовление ответственных конструкций показано в технологической карте:

На электромонтаж тоже составлены 2 технологические карты. Первая из них на монтаж высоковольтного оборудования:

Вторая технологическая карта на монтаж низковольтного оборудования (~24В):

Как видно из приведённых выше технологических документов, тренажёр по обучению водителей троллейбуса прост в сборке, эксплуатации и техническом обслуживании. А следовательно, позволяет производить и обслуживать такие аппараты без больших материальных и технических затрат.

Глава 3. Эксплуатация тренажёра троллейбуса.

Эксплуатация начинается с приёмки тренажёра. Приёмку электрощитов ЩС-1 и ЩР-1 осуществляет электротехнический персонал. Приёмка щита ЩС-1 начинается с выключения электромагнитного расцепителя. Затем визуально осматриваются все остальные элементы вводно-распределительного устройства, автоматические выключатели, УЗО, проводка и распределительные коробки. После приёмки включается электромагнитный расцепитель, и щит закрывается на замок.

Электрощит на низковольтные потребители (ЩР-1) тоже нуждается в осмотре перед включением преобразователя. Осматриваются низковольтные шины, 2 линейные и 1 аварийный выключатели. После приёмки этот электрощит также закрывается на замок.

После приёмки электрощитов осматриваются выключатели ВУ на задней перегородке. Проверяется целостность плавких предохранителей, отсутствие нагара на их держателях. При сомнении в исправности, предохранитель прозванивается. Затем проверяется надёжность крепления заземляющих проводников к металлическим частям тренажёра, нормально не находящимся под напряжением.

После приёмки электрической части тренажёра осуществляется приёмка органов управления и приборной панели. Осматривается целостность тумблеров и измерительных приборов.

После приёмки (при отсутствии неисправностей) осуществляется запуск тренажёра. Условия и порядок запуска тренажёра максимально приближены к запуску троллейбуса.

Вначале включается вилка в розетку 220 В. Затем включаются автоматические выключатели и УЗО в электрощите ЩС-1. После этого включаются выключатели ВУ (включение МВ, МК) на задней панели и пускатель АП-50 Б, отвечающий за пуск понижающего трансформатора. Высоковольтная цепь включена.

Далее запускается низковольтная цепь. Включаются аккумуляторы и гидроусилитель руля (2 выключателя сбоку основной панели управления).

На основной панели управления включаются 3 тумблера: блок управления компрессором, индикатор отсутствия напряжения, включение управления низковольтными цепями. Тренажёр троллейбуса готов к обучению вождения.

Запуск тренажёра производится непосредственно самим учеником.

На главной панели управления можно включать/выключать различное другое оборудование. Это различные оптические приборы (фары, габаритные огни, противотуманные фары, подсветка маршрутного указателя), освещение кабины тренажёра и имитация освещения пассажирского салона, климатическое оборудование (электропечь в кабине), стеклоочистители и стеклоомыватели, обогрев лобовых стёкол и зеркал. Под рулевым колесом находится переключатель указателя поворотов. На вспомогательной панели управления располагаются тумблеры управления дверьми, выключатель аварийной световой сигнализации.

Глава 4. Возможности улучшенной модели тренажёра по обучению водителей троллейбуса.

Ученик может:

1. Изучать электрооборудование троллейбусов ЗиУ-682 Г на примере работоспособного макета.

2. Отрабатывать навыки курсанта по запуску, управлению, техническому обслуживанию троллейбусов.

3. Отрабатывать навыки действий курсанта в случае различных аварийных ситуаций.

4. Воссоздавать более 50 различных дорожных ситуаций.

Также тренажёр по обучению водителей троллейбуса изготовлен с малыми затратами на производство (ведомости о расходах представлены в приложении 2).

Из этого следует, что тренажёр по обучению водителей троллейбуса очень востребован Российским обществом! Это связано с тем, что качество пассажирских перевозок, осуществляемых наземным городским пассажирским транспортом, оставляет желать лучшего. В первую очередь недостаточен уровень профессиональной подготовки водителей. Материально-техническая база большинства троллейбусных депо не позволяет на высоком уровне обеспечивать подготовку кадров. Эту проблему позволяет решить тренажёр по обучению водителей троллейбуса, разработанный нами.

Отзыв на работу Ромашкина Сергея Николаевича, водителя троллейбуса 2 класса троллейбусного депо № 2 г. Пензы, 49 лет, стаж работы 26 лет:

«Тренажер по обучению водителей троллейбусов, изготовленный вами, необходим в нынешних условиях финансового кризиса и снижения уровня профессиональной подготовки водителей троллейбусов, т.к. он обладает существенными преимуществами по сравнению с теми макетами, которые на сегодняшний день находятся в ТД №2 г. Пензы.

1. В этом тренажере воссозданы все электроаппараты и органы управления настоящего троллейбуса. На макетах ныне закрытом ТД №1 (в Кривозерье) работали только контрольные лампы, ни о каких электроаппаратах печи и быть не могло. Макеты в ТД №2 не электрифицированы вовсе…

2. Высокая транспортабельность аппарата. Во всех ТД макеты установлены стационаром и имеют большую массу. Тренажер троллейбуса, изготовленный вами, имеет низкую массу и может легко разбираться по блокам.

3. Тренажер по обучению водителей троллейбуса, который вы изготовили, имеет низкую стоимость по сравнению с тренажерами заводского производства. Они имеют стоимость около 2 000 000 рублей, когда ваш тренажер стоит 100 000 рублей.

4. Также в этом тренажере воссоздана компьютерная модель троллейбуса, позволяющая выработать у курсанта навыки поведения на проезжей части.

Ваш проект позволит помочь начать возрождение упавшего пензенского ГЭТ. Более того, вы посмотрите на троллейбус совершенно под другим углом и увидите в троллейбусе перспективу для развития безопасного, экологически чистого и экономически выгодного транспорта. Ваш проект заслуживает внимания и развития!».

Глава 5. Использование тренажера на практике.

5.1. План исследований. 

Цель: собрать тренажёр троллейбуса.
Место: МБОУ гимназия «САН» г. Пензы.
Сроки: I полугодие 2015-2016 учебный год.

 
1. Изучить тему «История создания тренажера» .
2. Познакомиться с известными видами тренажеров.
3.Наметить ход работы. 
4. Собрать тренажёр троллейбуса .
5. Выполнить исследования. 
6. Рассказать одноклассникам о подготовке квалифицированных водителей в троллейбусном ДЕПО 

5.2. Исследование. 

Шаг 1. Экскурсия в библиотеку или в троллейбусное ДЕПО с целью изучения литературы о тренажерах или знакомство с тренажером. 
Вопросы: 
1. Что представляет собой тренажер? 
2. Какие виды тренажеров бывают? 
3.Какие тренажеры используются для подготовки водителей троллейбусов? 
4.Как самому можно изготовить тренажер троллейбусов? 
5.Можно ли купить тренажер в г. Пензе заводского производства для подготовки водителей троллейбусов? Какова стоимость тренажера? 

Шаг 2.

• Консультация с учителем физики и технологии по составлению схем электрических цепей, сборке и монтажу.

• Обсуждение материальных затрат.

• Составление технологических карт.

• Инструктаж по технике безопасности.
  
  

Шаг 3. Сборка тренажера.
Сборка тренажера осуществляется по технологическим картам.

Шаг 4. Испытания тренажера. 

Шаг 5. Проведение анкетирования и конференции среди учащихся и учителей школы с целью знакомства с тренажером.

Тренажер можно использовать для развития зрительной памяти, внимания и умения концентрироваться у обучающихся. Предлагается два режима - тренировка и тестирование. Согласно многочисленным научным исследованиям отработка практических навыков на  симуляторах дает целый ряд преимуществ по сравнению с традиционными учебными программами.
Обучение на  симуляторах позволяет полностью воссоздать ход реальной ситуации в режиме реального времени и отработать алгоритм действий во время ситуации; значительно уменьшает число ошибок; позволяет оценить уровень полученных знаний и приобретенных навыков благодаря обратной связи; дает возможность прогнозировать результаты; позволяет провести виртуальную «репетицию» предстоящей ситуации и закрепить алгоритм выполнения с учетом внезапных непредвиденных ситуаций.

Эффективность обучения на симуляторах в цифрах: увеличивает скорость выполнения манипуляций на 29%; снижает вероятность совершения ошибок в 6 раз.

Список использованной литературы

1. Штамлер А.И. Устройство троллейбуса. – Изд. 2-е, испр. и доп. – Новосибирск, ПУ-14, 1990, - 132 с.  

2. Хаскин А.М. Машиностроительное черчение. – Изд. 3-е , испр., перераб. и доп. – Киев: Вища школа, 1979. — 440 с.

3. Волчкевич Л.И. Автоматизация производственных процессов. – Изд. 2-е, стер. – М., Машиностроение, 2007. - 380 с.

4. Серебреницкий П.П. Общетехнический справочник. – Изд. 2-е, испр. и доп. – СПб, Политехника, 2004 . – 450 с.

5. Голицын М.В., Голицын А.М., Пронина Н.М. Альтернативные энергоносители. – Изд. 2-е, испр. и доп. – М., Наука, 2004 – 159 с.

6. Скубов Д.Ю., Ходжаев К.Ш. Нелинейная электромеханика. Изд. 1-е, испр. и доп. – М.,  ФИЗМАТЛИТ, 2003 . – 360 с.

7. Шандаров Б.В., Чудаков А.Д. Технические средства автоматизации. Изд. 2-е . – М., Академия, 2007. - 368 с.

Интернет - ресурсы

1. eltroll.ru›Stat_1.php

2. http://transphoto.ru/city/250

3. http://www.gibdd.ru/stat/

4. http://progorod58.ru/auto/view/70283

5. http://www.tdvorsma.ru/showitem.php?gd=44901

6. http://www.ettu.ru/about/upc/

7. http://dneproteh.com/Dneproteh_Alrus.html

8. http://www.remstroybaza.ru/-2120-73-1995--ehnicheskii-proekt.html

9. http://www.zakonprost.ru/content/base/94686

Приложение 1

Фотографии тренажёра по обучению водителей троллейбуса на стадии изготовления.

Фотография 1. Фотография 2.

Электромонтаж высоковольтной цепи Подключение мотора компрессора

Фотография 3

Понижающий трансформатор

Фотография 4. Фотография 5.

Мотор - вентилятор в работе. Измерение напряжения на шине.

Фотография 6. Слесарные работы

Фотография 7. Испытание тренажера

Фотография 8. Блок управления Фотография 9.

Обучение на тренажере.

Приложение 2

Опись материалов для изготовления тренажёра

троллейбуса (высоковольтная цепь).

14