專利名稱：培訓車輛駕駛員的模擬駕駛系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于汽車或包含使用模型車輛的系統(tǒng)技術領域。
目前，汽校培訓車輛(汽車、拖拉機)駕駛員，都是在一個很大的場地，使用多輛汽車，每輛車的學員配合一名教官的形式進行，這種培訓方式(1)占地面積大，(2)即費油又費車，(3)訓練科目少，不易進行高難度訓練，(4)培訓時間長，(5)培訓費用高。
隨著我國社會進步，車輛數量猛增，即便再增加培訓學校，由于采用傳統(tǒng)的培訓方式，培訓時間長(國家規(guī)定半年)培訓費用高，訓練科目少，不僅對駕駛員的數量上，還是質量上，都遠不能滿足社會的需求。
本發(fā)明的目的是提供一種現代化的培訓設備-車輛駕駛員的模擬駕駛系統(tǒng)，使用該設備培訓，模擬駕駛逼真，安全可靠，占地面積小，不僅可方便的對駕駛員進行各種條件的高難度強化訓練，大大提高培訓速度和質量，而且可使培訓費用大大降低。
本發(fā)明是這樣實現的一種培訓駕駛員的模擬駕駛系統(tǒng)，主要具有帶大屏幕顯示器的駕駛員模擬駕駛臺，設有地形、景觀、道路條件、標志、標線和信號的砂盤和可在砂盤上行駛的模型車，并具有駕駛員的模擬操作控制及模型車的行駛反饋的電子自動控制裝置。
所述的大屏幕顯示器，是黑白的或彩色的或液晶的或激光的或多顯像屏組合式的，平面顯像的，立體顯像的，投影式的或直接利用人眼視網膜顯像的成像裝置，這些裝置都設有伴音、音響設備。
所述的砂盤，是和模型車按比例縮小的某典型復雜交通系統(tǒng)的模型，該砂盤上有建筑物、自然景觀，有駕駛員“道路駕駛”考試時的道路條件，如信號燈、標志、標線，上下坡彎道，橋梁涵洞等，有可以轉變掉頭的場地。也有適應現代交通狀況的道路條件，如高速公路的出、入口，高速公路，還有可以產生風、雨、雪、霧及夜間會車等效果的裝置。
所述的模擬駕駛臺具有車底盤及其支架，車底盤上設有駕駛室，駕駛室中設有儀表盤和燈光信號控制及鳴笛開關，駕駛員面前設有大屏幕顯示器，方向盤通過傳動機構和產生轉向控制信號的元件相連;其動力機是調速電動機，速度(油門)踏板通過傳動機構和調壓元件相連，調壓元件和調速電動機相連，調速電動機動力輸出軸通過離合器和變速箱相連，變速桿也和變速箱相連，變速箱與傳動軸相連，傳動軸通過傳動機構和產生速度控制信號的測速發(fā)電機相連，制動踏板一方面和制動器相連，同時又通過傳動機構和產生制動控制信號的元件相連;手制動桿和手制動器相連，離合器踏板和離合器相連。
所述的調速電動機是電磁調速電動機或磁粉耦合器加電動機，或可控硅調速電動機，或變頻調速電動機，或直流調速電動機，或調壓器加電動機。
所述的模擬駕駛臺具有車底盤及其支架，車底盤上設有駕駛室，駕駛室中有儀表盤和燈光信號控制及鳴笛開關，駕駛員面前設有大屏幕顯示器，方向盤通過傳動機構和產生轉向控制信號的元件相連;其動力機是內燃機，速度(油門)踏板通過傳動機構和化油器相連，化油器和內燃機相連，內燃機動力輸出軸通過離合器和變速箱相連，變速桿也和變速箱相連，變速箱與傳動軸相連，傳動軸通過傳動機構和產生速度控制信號的測速發(fā)電機相連;制動踏板一方面和制動器相連，同時又通過傳動機構和產生制動控制信號的元件相連。手制動桿和手制動器相連，離合器踏板和離合器相連。
所述的模型車具有車體、車軸、車輪、轉向機構、制動機構、裝有前進方向的攝像機和后視裝置，轉向機構和控制轉向的微電機相連，車軸通過傳動裝置與驅動并控制車速的微電機相連，車軸通過傳動裝置與測量車速的測速發(fā)電機相連，并設有電制動裝置，燈光信號裝置，車體上裝有測量傾斜、顛簸及碰撞的元件(如傳感器、開關等)。
所述的微電機是指步進電機、伺服電機、力矩電機、直流電機、交流電機、調速電機等。所述的制動機構指通過電磁鐵拉緊制動輪上的制動帶，或使用電信號使驅動電機制動。
所述的電子自動控制裝置有駕駛室中駕駛員的操作信號和模型車上的對該信號作出相關響應的執(zhí)行部件，有模型車上的反應模型車各種狀態(tài)的信號和模擬駕駛臺上的對這些信號作出相關響應的執(zhí)行部件，有對上述的所有信號進行綜合運算處理的模擬電路和或數字電路，駕駛室中的燈光，鳴笛開關由駕駛員操縱，并通過電纜直接去控制模型車上的燈光信號和喇叭，駕駛員腳踏速度(油門)踏板，通過動力機、離合器、變速箱、使傳動軸改變轉速和旋轉方向，此時和傳動軸相連的測速發(fā)電機則產生相應信號，該信號經綜合運算處理電路后，通過電纜送往模型車上的伺服電動機，伺服電動機通過傳動裝置，驅動車軸而使模型車前進后退，改變行駛速度。模型車的軸上連接的測速發(fā)電機產生相應信號，該信號經處理電路后，通過電纜送往駕駛室中的儀表，以顯示車速;駕駛員操縱的制動腳踏板，即控制著傳動軸的制動，同時又通過傳動裝置使制動信號發(fā)生元器件(如電位器等)產生相應信號，該信號經運算處理電路后，通過電纜送往模型車上的制動執(zhí)行元件，以使模型車制動;駕駛員操縱的方向盤通過傳動裝置使轉向信號發(fā)生元件(如電位器等)產生相應信號，該信號經運算處理電路后，通過電纜送往模型車上的步進電機，步進電機通過傳動裝置控制模型車的轉向;模型車的動態(tài)狀況，如攝像機“看到”的信號、標志、標線、障礙物以及教官臨時設置的突發(fā)情況等，模型車前進、后退的方向方位，快慢等，路面平與不平，車身傾料、顛簸、碰撞等，由攝像機產生信號，該信號經處理電路后，通過電纜送往駕駛室中的大屏幕顯示器，供駕駛員觀察。模型車發(fā)生傾斜、顛簸、碰撞時，由車體上的相關傳感器、碰撞開關產生相應信號，該信號經綜合運算處理電路后，通過電纜送往模擬駕駛臺上的液壓裝置，氣動裝置或電動裝置或機械裝置，這些裝置使模擬駕駛臺相應的傾斜、顛簸、振動慣性沖擊，以使駕駛員有真實的感受;駕駛員根據從大屏幕上的觀察和親身的感受，作出相應的操作反映，隨時修正自己的駕駛姿態(tài)，以使車輛正常行駛;電路還可以采取無線遙控電路，模擬駕駛臺上和模型車上都設有發(fā)射裝置和接收裝置;總電源由電力電纜提供，各控制電路的電源由穩(wěn)壓電源供給和或由電池供給;這樣由“駕駛員-操作信號-綜合運算處理電路-模型車-攝像、測速、傳感等信號-另一部分綜合運算處理電路-模擬駕駛臺和大屏幕顯示器-駕駛員-新的操作信號”而構成一個閉環(huán)的穩(wěn)定系統(tǒng)。
所述的模擬駕駛臺支架上裝有可使車體傾斜、顛簸，表示慣性沖擊的液壓裝置，氣動裝置或電動裝置或機械裝置。在模型車體上裝有測量模型車傾斜、顛簸，及碰撞的元件(如傳感器、開關等)。
本發(fā)明具有下述的突出優(yōu)點1、占地面積小;2、培訓不受外界條件的影響;3、模擬駕駛逼真，可進行各種駕駛條件的高難度訓練，有利于提高培訓質量;4、培訓速度快;5、其動力機為調速電動機時，每小時耗電才幾度，其動力機為內燃機時，因是空載運轉，故其功率是原汽車發(fā)動機功率的1/10-1/5即可，故而節(jié)能明顯;6、模擬駕駛臺可用廢舊車改裝制成，故投資省;7、培訓費用大大降低;8、適用范圍廣，可用于汽車、拖拉機、坦克車或裝甲車等特種車輛駕駛員的培訓。
以下結合實施例及附圖作進一步詳細描述。


圖1是本發(fā)明汽車模擬駕駛系統(tǒng)示意圖。
圖2是電動力模擬駕駛臺結構示意圖。
圖3是模型車結構示意圖。
圖4是典型復雜交通系統(tǒng)砂盤構造示意圖。
圖5是模擬系統(tǒng)電原理圖。
圖1中，1為支架，2為駕駛室，3為大屏幕顯示器，4為電纜，5為電子自控裝置，6為教官出題控制裝置，7為電源裝置，8為模型車，9為交通系砂盤，10為螺旋彈性電纜，11為支撐物，12為攝像機。
圖2中，13為車底盤，電動機14和調速器15相連，調速器動力軸17通過聯(lián)軸結18和離合器19相連，離合器19和變速桿36都與變速箱41相連，變速箱輸出的傳動軸35通過齒輪組32、34控制測速發(fā)電機33的轉速和旋轉方向，以產生前進或后退的速度信號，速度(油門)腳踏板37通過齒條38、齒輪39控制調壓器40，調壓器的信號通過運算放大處理電路42送往調速器15，從而控制動力軸17的轉速。16為大屏幕顯示器，20為儀表盤，23為駕駛室，方向盤22通過齒輪組24、21控制電位器26以產生轉向信號。離合器腳踏板25通過傳動機構控制離合器19。制動器腳踏板28一方面控制著傳動軸35的制動，另一方面通過齒條31、齒輪30控制電位器27以產生制動信號。43為支撐物，44為液壓裝置，45為軸承，46為支架，47為復位彈簧。
圖3中，48為前保險杠，它和前碰撞開關75相連，52為攝像機，53為合頁，54為燈光信號，55為后視裝置。步進電機56通過蝸桿50和蝸輪51控制前輪49的轉向，伺服電機59通過齒輪60、65、鏈條61驅動車軸63和車輪62前進、后退，制動電磁鐵58可帶動剎車帶66，使制動輪67、軸63、輪62制動，和軸連動的齒輪70通過鏈條69、齒輪68帶動測速發(fā)電機73轉動，以產生車速信號，71為后保險杠，它和后碰撞開關72相連，74為車體平衡傳感器，57為電纜集中處。
圖4中76為模型車，77為訓練起始處及掉頭場地，78為可任意擺放的積木式建筑物模型，79為十字路口，80為交通信號燈，81為“風、雨、霧、雪”發(fā)生器，82為可任意擺放的積木式的各種交通標志，83為可任意擺放的鐵路道口模型，84為可控制的照明燈，85為可任意擺放的橋梁模型，86為可任意擺放的障礙物模型，87為高速公路，88為可任意擺放的花草樹木模型，89為可任意擺放的上、下坡模型，90為可任意擺放的無頂函洞模型，91為不可移動障礙物模型，92為可防止電纜單方向纏繞的環(huán)形島。
圖5中，各運算放大處理、A/D轉換及信號綜合處理電路，用一般的控制電路即可實現。
訓練時，學員坐在駕駛室內操縱“不動的車”向前看大屏幕顯示器，學員駕車的各種動作，均有相應的電子線路變成特定的指令信號傳送到自動控制裝置，由他進行綜合處理后，再把指令信號傳送到模型車上相關的執(zhí)行機構，模型車則按接收到的指令信號在砂盤上動作，車上的燈光部件，行走部件，轉向部件，制動部件等均與駕駛員做出的操縱姿態(tài)相應的動作。其前端的攝像鏡頭把“看到”的景物送到大屏幕顯示器，學員就像真的在公路上駕駛一樣，會看到交通信號、標志、標線等及所行駛的天氣、路況、黑夜、白天等，此時教官也可依據訓練計劃設置一些突發(fā)情況，學員可根據以上種種現象，做出具體判斷，排除突發(fā)故障，使車輛正常行駛，模型車的有關信號如車速、方位、傾斜、顛簸、碰撞等信號也傳送到自動控制裝置，經它處理后，再送往駕駛室、底盤、儀表盤及大屏幕顯示器，使學員產生親身的感受，以使隨時修正自己的操縱姿態(tài)。培訓車輛駕駛員的模擬系統(tǒng)，可全部安裝在50-100平方米的室內，可以全天候地進行訓練，在本系統(tǒng)內可以模擬幾乎所有的交通信號，交通標志，標線，模擬復雜的道路，上坡、下坡、彎道、橋梁、涵洞等，模擬現代交通道路，高速公路入口、出口等，模擬特殊的天氣路況，如風、雨、雪、霧、有障礙物等，模擬夜間行車、會車等，還可以由教官設置突發(fā)情況，使學員在短期內就受到各種狀態(tài)的強化訓練，提高各種應變能力，以達到訓練的預期目的。
權利要求
1.一種培訓車輛駕駛員的模擬駕駛系統(tǒng)，其特征是主要具有帶大屏幕顯示器的駕駛員模擬駕駛臺，設有地形、景觀、道路條件、標志、標線和信號的砂盤和可在砂盤上行駛的模型車，并具有駕駛員的模擬操作控制及模型車的行駛反饋的電子自動控制裝置。
2.根據權利要求1所述的車輛駕駛員的模擬駕駛系統(tǒng)，其特征是所述的大屏幕顯示器，是黑白的或彩色的或液晶的或激光的或多顯像屏組合式的，平面顯像的，立體顯像的，投影式的或直接利用人眼視網膜顯像的成像裝置，這些裝置都設有伴音、音響設備。
3.根據權利要求1所述的車輛駕駛員的模擬駕駛系統(tǒng)，其特征是所述的砂盤，是和模型車按比例縮小的某典型復雜交通系統(tǒng)的模型，該砂盤上有建筑物、自然景觀，有駕駛員“道路駕駛”考試時的道路條件，如信號燈、標志、標線，上下坡彎道，橋梁涵洞等，有可以轉彎掉頭的場地。也有適應現代交通狀況的道路條件，如高速公路的出、入口，高速公路，還有可以產生風、雨、雪、霧及夜間會車等效果的裝置。
4.根據權利要求1所述的車輛駕駛員的模擬駕駛系統(tǒng)，其特征是所述的模擬駕駛臺具有車底盤及其支架，車底盤上設有駕駛室，駕駛室中設有儀表盤和燈光信號控制及鳴笛開關，駕駛員面前設有大屏幕顯示器，方向盤通過傳動機構和產生轉向控制信號的元件相連;其動力機是調速電動機，速度(油門)踏板通過傳動機構和調壓元件相連，調壓元件和調速電動機相連，調速電動機動力輸出軸通過離合器和變速箱相連，變速桿也和變速箱相連，變速箱與傳動軸相連，傳動軸通過傳動機構和產生速度控制信號的測速發(fā)電機相連，制動踏板一方面和制動器相連，同時又通過傳動機構和產生制動控制信號的元件相連;手制動桿和手制動器相連，離合器踏板和離合器相連。
5.根據權利要求1、4所述的車輛駕駛員模擬駕駛系統(tǒng)，其特征是所述的調速電動機是電磁調速電動機或磁粉耦合器加電動機，或可控硅調速電動機，或變頻調速電動機，或直流調速電動機，或調壓器加電動機。
6.根據權利要求1所述的車輛駕駛員模擬駕駛系統(tǒng)，其特征是所述的模擬駕駛臺具有車底盤及其支架，車底盤上設有駕駛室，駕駛室中有儀表盤和燈光信號控制及鳴笛開關，駕駛員面前設有大屏幕顯示器，方向盤通過傳動機構和產生轉向控制信號的元件相連;其動力機是內燃機，速度(油門)踏板通過傳動機構和化油器相連，化油器和內燃機相連，內燃機動力輸出軸通過離合器和變速箱相連，變速桿也和變速箱相連，變速箱與傳動軸相連，傳動軸通過傳動機構和產生速度控制信號的測速發(fā)電機相連;制動踏板一方面和制動器相連，同時又通過傳動機構和產生制動控制信號的元件相連。手制動桿和手制動器相連，離合器踏板和離合器相連。
7.根據權利要求1所述的車輛駕駛員模擬駕駛系統(tǒng)，其特征是所述的模型車具有車體、車軸、車輪、轉向機構、制動機構、裝有前進方向的攝像機和后視裝置，轉向機構和控制轉向的微電機相連，車軸通過傳動裝置與驅動并控制車速的微電機相連，車軸通過傳動裝置與測量車速的測速發(fā)電機相連，并設有電制動裝置，燈光信號裝置，車體上裝有測量傾斜、顛簸及碰撞的元件(如傳感器、開關等)。
8.根據權利要求7所述的微電機是指步進電機、伺服電機、力矩電機、直流電機、交流電機、調速電機等。所述的制動機構指通過電磁鐵拉緊制動輪上的制動帶，或使用電信號使驅動電機制動。
9.根據權利要求1所述的車輛駕駛員模擬駕駛系統(tǒng)，其特征是所述的電子自動控制裝置有駕駛室中駕駛員的操作信號和模型車上的對該信號作出相關響應的執(zhí)行部件，有模型車上的反應模型車各種狀態(tài)的信號和模擬駕駛臺上的對這些信號作出相關響應的執(zhí)行部件，有對上述的所有信號進行綜合運算處理的模擬電路和或數字電路，駕駛室中的燈光，鳴笛開關由駕駛員操縱，并通過電纜直接去控制模型車上的燈光信號和喇叭，駕駛員腳踏速度(油門)踏板，通過動力機、離合器、變速箱、使傳動軸改變轉速和旋轉方向，此時和傳動軸相連的測速發(fā)電機則產生相應信號，該信號經綜合運算處理電路后，通過電纜送往模型車上的伺服電動機，伺服電動機通過傳動裝置，驅動車軸而使模型車前進后退，改變行駛速度。模型車的軸上連接的測速發(fā)電機產生相應信號，該信號經處理電路后，通過電纜送往駕駛室中的儀表，以顯示車速;駕駛員操縱的制動腳踏板，即控制著傳動軸的制動，同時又通過傳動裝置使制動信號發(fā)生元器件(如電位器等)產生相應信號，該信號經運算處理電路后，通過電纜送往模型車上的制動執(zhí)行元件，以使模型車制動;駕駛員操縱的方向盤通過傳動裝置使轉向信號發(fā)生元件(如電位器等)產生相應信號，該信號經運算處理電路后，通過電纜送往模型車上的步進電機，步進電機通過傳動裝置控制模型車的轉向;模型車的動態(tài)狀況，如攝像機“看到”的信號、標志、標線、障礙物以及教官臨時設置的突發(fā)情況等，模型車前進、后退的方向方位，快慢等，路面平與不平，車身傾料、顛簸、碰撞等，由攝像機產生信號，該信號經處理電路后，通過電纜送往駕駛室中的大屏幕顯示器，供駕駛員觀察。模型車發(fā)生傾斜、顛簸、碰撞時，由車體上的相關傳感器、碰撞開關產生相應信號，該信號經綜合運算處理電路后，通過電纜送往模擬駕駛臺上的液壓裝置，氣動裝置或電動裝置或機械裝置，這些裝置使模擬駕駛臺相應的傾斜、顛簸、振動慣性沖擊，以使駕駛員有真實的感受;駕駛員根據從大屏幕上的觀察和親身的感受，作出相應的操作反映，隨時修正自己的駕駛姿態(tài)，以使車輛正常行駛;電路還可以采取無線遙控電路，模擬駕駛臺上和模型車上都設有發(fā)射裝置和接收裝置;總電源由電力電纜提供，各控制電路的電源由穩(wěn)壓電源供給和或由電池供給;這樣由“駕駛員-操作信號-綜合運算處理電路-模型車-攝像、測速、傳感等信號-另一部分綜合運算處理電路-模擬駕駛臺和大屏幕顯示器-駕駛員-新的操作信號”而構成一個閉環(huán)的穩(wěn)定系統(tǒng)。
10.根據權利要求1、2、3、4、5、6、7、8或9所述的車輛駕駛員模擬駕駛系統(tǒng)，其特征是所述的模擬駕駛臺支架上裝有可使車體傾斜、顛簸，表示慣性沖擊的液壓裝置，氣動裝置或電動裝置或機械裝置。在模型車體上裝有測量模型車傾斜、顛簸，及碰撞的元件(如傳感器、開關等)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種培訓車輛駕駛員的模擬駕駛系統(tǒng)，其主要結構有帶大屏幕顯示器的模擬駕駛臺，設有地形、景觀、道路條件、標志、標線和信號的砂盤和可在砂盤上行駛的模型車，并具有電子自動控制裝置。本發(fā)明模擬駕駛條件真實，駕駛培訓不受外界條件影響?？蓪ζ?、拖拉機、坦克車、裝甲車等駕駛員進行各種駕駛條件的高難度強化訓練，有利于在短期內培訓出技術過硬的駕駛員，有效防止交通事故，可使培訓時間縮短，費用降低。
文檔編號G09B9/04GK1097884SQ94105978
公開日1995年1月25日 申請日期1994年6月9日 優(yōu)先權日1994年6月9日
發(fā)明者李占武 申請人:李占武