[发明专利]列车电气牵引传动四象限整流器虚拟教学系统及方法

说明书

本发明公开了一种列车电气牵引传动四象限整流器虚拟教学系统及方法，包括系统管理员端、教师端和学生端。所述的系统管理员端用于管理用户的登录、储存该教学系统的相关实验材料及用户与系统的交互操作、智能评估学生在线实验操作和题目测评成绩、维护系统；学生端用于进行列车电气牵引传动四象限整流器实验及考核；教师端用于教师辅助系统批阅学生实验报告和系统反馈。本发明借助智能云平台设置了教、学、练、考、管、评等完备的教学功能，通过三维仿真技术，形象地展示四象限脉冲整流器不同的设计参数和不同故障对机车运行产生的影响，增强用户对电力牵引传动系统的认识，培养用户基本的故障排查能力，为日后实车实验增加知识储备。

技术领域

本发明列车电力牵引传动领域，具体而言，尤其涉及一种列车电气牵引传动四象限整流器虚拟教学系统及其工作方法。

背景技术

轨道交通作为我国的重要产业，需要培养大量的高素质专业人才。由于轨道交通电传动系统其工作环境复杂，对安全性要求极高，学生不易接触，实验开展难度较大，以往简单的实验无法帮助学生更好的理解列车牵引传动系统。目前对列车电气牵引传动系统相关的实验教学存在以下问题：

1、轨道交通设备的供电方式种类较多，均为高压，能耗较大且不允许进行电传动系统的“试错式”实验，真实环境下的实体实验无法开展；

2、不同车型其牵引变流装置均存在差异，列车电力牵引传动系统需要考虑全范围运行工况(牵引工况、惰性工况、制动工况)，搭建实物仿真平台成本较高，实验室环境下的实物实验难以实现；

3、传统教学无法使学生全面、动态、直观地了解真实的车内环境、电气牵引传统系统各设备的3D结构；

4、现有实验均为教师人工批阅，仅能针对学生记录的实验结果进行打分，无法跟踪记录学生实验过程中的实验操作行为。

发明内容

本发明旨在提供一种解决上述技术问题的列车电气牵引传动四象限整流器虚拟教学系统及方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

本发明的列车电气牵引传动四象限整流器及故障诊断虚拟教学系统包括系统管理员端、学生端和教师端。

所述的系统管理员端由登录管理模块、资源管理模块、系统维护模块构成，系统管理员通过登录管理模块对不同的用户角色设置不同的权限，系统管理员、教师和学生均通过登录单元输入用户名、密码进行系统登录，输入的用户名和密码上传至资源管理模块。资源管理模块用于提供与四象限整流器功能实验及故障实验相关的教学资源和实验材料，储存用户与系统交互数据，以及对学生在线实验的实验操作和测评题目进行智能评估和综合打分。系统维护模块用于系统管理员维护系统；

进一步地，所述的资源管理模块由实验介绍单元、虚拟仿真模型库单元、用户交互数据单元构成。

实验介绍单元包括四象限整流器原理介绍、四象限整流器实验设备介绍、四象限整流器实验场景总览，用于学生了解四象限整流器的功能、实验操作环境及实验内容；

虚拟仿真模型库单元用于储存与实验相关的列车及其牵引系统各部件3D模型，包括列车外观模型库、司机室控制及测试仪器模型、牵引变流柜模型、牵引变流器供电系统部件模型库；

用户交互数据单元包括登录数据单元、实验操作记录单元、实验测评单元、学生及系统评价单元。其中，登录数据单元用于储存用户登录时输入的用户名和密码；实验操作记录单元用于系统自动跟踪并储存学生在线实验模块的操作行为；实验测评单元用于提供学生考核测试模块的测评题目和实验报告；学生及系统评价单元用于保存教师对学生和系统的评价。