城市軌道交通車輛集成化半實物仿真平臺
1.1 系統(tǒng)總體構(gòu)成
城市軌道交通車輛集成化半實物仿真平臺主要由四拼屏顯示器、模擬司機控制臺、六節(jié)編組電氣柜、受電弓模型、高速斷路器模型、車門模型、轉(zhuǎn)向架模型（包含牽引系統(tǒng)）、1:10車輛剖面模型（包含車燈及空調(diào)系統(tǒng)），如圖1所示。
圖1 城市軌道交通車輛集成化半實物仿真平臺實物圖
1.2 硬件設(shè)備組成清單
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序號
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設(shè)備名稱
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設(shè)備參數(shù)
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數(shù)量
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價格
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1
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司機駕駛臺
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1950*770*1340mm
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1套
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90萬
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2
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四拼屏顯示器
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49寸*4窄邊拼屏
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1套
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3
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主控電腦主機
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I5,256G
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1套
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4
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六節(jié)編組電氣箱
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3400*600*1900 mm
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1套
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5
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受電弓（選配）
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1:1受電弓模型
3000*3000*1500 mm
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1套
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9萬
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6
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高速斷路器模型（選配）
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1:1模型
600*300*500 mm
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1套
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1.6萬
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7
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車門（選配）
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1950*550*1300mm
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1套
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11萬
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8
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轉(zhuǎn)向架牽引制動系統(tǒng)（選配）
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1:3轉(zhuǎn)向架模型，牽引電機及制動系統(tǒng)模型
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1套
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9萬
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9
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照明、空調(diào)系統(tǒng)（選配）
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1:10車輛剖面模型
1500*200*230
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1套
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3萬
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10
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1:3車輛剖面模型（包括車輛轉(zhuǎn)向架、牽引、制動、車門、照明及空調(diào)系統(tǒng)）（選配）
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1:3車輛剖面模型
4000*1000*800mm
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1套
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11
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教師故障設(shè)置器
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7寸手持觸摸屏
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1套
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12
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學(xué)生答題器
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7寸手持觸摸屏
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1套
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2 設(shè)備功能介紹
2.1 模擬司機控制器
圖2模擬司機控制器實物圖
模擬司機控制器依照真實列車駕駛臺建立，將主要的控制部件，如受電弓升/降弓按鈕、高速斷路器打開/閉合按鈕、以及真實司控器等部件組成，如圖3所示。
2.2 四拼屏顯示器
圖3模擬司機控制器實物圖
四拼屏顯示器主要用來顯示車輛電氣控制電路邏輯流水。
2.3 主控電腦主機
電腦主機主要用于運行車輛電氣控制原理流水軟件及硬件控制終端。
2.4 六節(jié)編組電氣箱
六節(jié)編組電氣箱由真實車輛電氣箱邏輯基礎(chǔ)構(gòu)成，由空氣開關(guān)、繼電器、接線排、按鈕組成，實物圖如圖4所示。
圖4六節(jié)編組電氣箱實物圖
該電氣箱對輔助供電回路、激活回路、司機占有回路、受電弓升降弓回路、高速斷路器打開/關(guān)閉回路、牽引回路、制動回路（停放制動、常用制動、快速制動、緊急制動）、車門控制回路、空調(diào)控制回路、照明控制回路中使用的繼電器進行了模擬。具體參數(shù)表如下：
表1 電氣箱零件參數(shù)表
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車輛
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電氣內(nèi)容
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個數(shù)
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TC1（本端）
/TC2（他端）
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空氣開關(guān)
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9
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保險
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4
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繼電器
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95
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接線排（20位一組）
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5
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按鈕
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1
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MP1/MP2
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空氣開關(guān)
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5
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保險
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2
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繼電器
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80
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接線排（20位一組）
|
4
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M1/M2
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空氣開關(guān)
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6
|
|
保險
|
2
|
|
繼電器
|
80
|
|
接線排（20位一組）
|
4
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2.5 教師故障設(shè)置器
教師故障設(shè)置器為7寸手持式觸摸屏，可以對上述司機駕駛臺及電氣箱中可能存在的48個故障形式進行設(shè)置。同時可以在教師故障設(shè)置器上將該故障恢復(fù)。教師故障設(shè)置器界面如圖5所示。
圖5教師故障設(shè)置器界面圖
2.6 學(xué)生答題器
學(xué)生答題器為7寸手持式觸摸屏，學(xué)生可以通過設(shè)備終端故障現(xiàn)象利用萬用表檢查司機駕駛臺及電氣箱的各接線，從而判斷出可能的故障點，在該答題器上進行答題。學(xué)生答題器界面如圖6所示。
圖6學(xué)生答題器界面圖
2.7 受電弓模型（選配）
該受電弓以真實受電弓為原型制作，包括底架組裝、氣囊組裝、下臂桿組裝、上臂桿組裝、拉桿組裝、平衡桿組裝、受電弓的主控制箱、絕緣子、碳滑板。作為電氣系統(tǒng)聯(lián)動控制終端，可以進行車輛的聯(lián)動控制。
3設(shè)備教學(xué)功能介紹
該集成化半實物仿真平臺基于真實列車部件及控制功能建立，能夠?qū)崿F(xiàn)與列車相同的控制功能。當(dāng)打開主機，打開相應(yīng)列車控制仿真軟件，由司機控制器發(fā)出相應(yīng)控制信號，如受電弓升起按鈕時，列車綜合線路圖在四拼屏顯示屏上流水顯示其受電弓電路控制過程，在六編組電氣箱中繼電器當(dāng)相應(yīng)的繼電器進行同步動作，最終驅(qū)動受電弓模型終端，對受電弓進行升起操作，同時司機模擬控制器屏的顯示器將動態(tài)顯示列車的狀態(tài)。
電路流水邏輯顯示包括14個主要的車輛電氣控制回路，如表2所示。
表2 電氣流水顯示知識點清單
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序號
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車輛功能模塊
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電路控制流水知識點
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1
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主閘刀、列車激活控制回路模塊
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激活及車鉤自檢
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控制系統(tǒng)輔助供電
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2
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司機室占有控制模塊
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司機室占有電氣控制過程
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3
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受電弓控制模塊
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受電弓升起控制回路
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受電弓降落控制回路
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4
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高速斷路器控制模塊
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高速斷路器閉合控制回路
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高速斷路器斷開控制回路
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5
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停放制動控制模塊
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停放制動施加回路
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停放制動緩解回路
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6
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牽引控制模塊
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對ATO、手動、慢行及方向的牽引控制回路
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7
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常用制動控制模塊
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常用制動施加回路
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常用制動緩解回路
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8
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緊急制動控制模塊
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緊急制動施加回路
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緊急制動緩解回路
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9
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車門控制回路模塊
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車門打開回路
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車門閉合回路
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10
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照明控制回路模塊
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客室燈打開/關(guān)閉回路
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11
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空調(diào)控制回路模塊
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空調(diào)打開/關(guān)閉回路
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12
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PIS系統(tǒng)控制回路模塊
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PIS系統(tǒng)控制回路
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13
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ATC硬線控制回路模塊
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ATC硬線控制回路
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14
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主電路控制回路模塊
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主回路牽引控制回路
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4 設(shè)備實訓(xùn)功能介紹
系統(tǒng)能夠進行真實的排故訓(xùn)練，教師故障設(shè)置器設(shè)置故障點，故障點清單如下表3所示。對控制系統(tǒng)中的子系統(tǒng)操作后，提示學(xué)生發(fā)生的故障現(xiàn)象，如按照控制邏輯進行操作后，當(dāng)司機控制臺發(fā)出相應(yīng)的受電弓升弓指令，受電弓無法升起，通過調(diào)閱綜合電路圖，進行故障判斷，同時進行實物電器柜的測試，在學(xué)生答題器上進行故障點的選擇。當(dāng)與教師故障點設(shè)置一致，代表學(xué)生故障判斷正確。同時可在教師故障設(shè)置端進行故障恢復(fù)，進行新的實訓(xùn)排故考核。
表3 設(shè)備故障點清單
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序號
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故障點
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序號
|
故障點
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1
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32-F05
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25
|
22-K109線圈
|
|
2
|
72-K109線圈
|
26
|
22-K191 61-62觸點
|
|
3
|
72-K102 31-32觸點
|
27
|
27-K104線圈
|
|
4
|
32-K01 5-6觸點
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28
|
27K108線圈
|
|
5
|
32-F103
|
29
|
27-K101線圈
|
|
6
|
22-K108 線圈
|
30
|
27-K105線圈
|
|
7
|
22-K101 73-74觸點
|
31
|
27-K102線圈
|
|
8
|
22-K108 53-54觸點
|
32
|
22-K128線圈
|
|
9
|
91-K108線圈
|
33
|
52-K101線圈
|
|
10
|
22-K119線圈
|
34
|
52-K103線圈
|
|
11
|
21-S02燈
|
35
|
81-K109線圈
|
|
12
|
21-K208線圈
|
36
|
81-K110線圈
|
|
13
|
22-K101 63-64觸點
|
37
|
81-K123線圈
|
|
14
|
22-K108 23-24觸點
|
38
|
81-K102線圈
|
|
15
|
21-S03 21-22觸點
|
39
|
61-K101線圈
|
|
16
|
21-S04 13-14觸點
|
40
|
61-K104線圈
|
|
17
|
21-S04燈
|
41
|
61-K102線圈
|
|
18
|
21-K06 21-22觸點
|
42
|
21-F101
|
|
18
|
21-S03燈
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43
|
22-F101
|
|
20
|
22-K191線圈
|
44
|
44-F101
|
|
21
|
22-K191 23-24觸點
|
45
|
61-F201
|
|
22
|
27 K108 13-14觸點
|
46
|
72-F304
|
|
23
|
22-K111線圈
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47
|
27-F301
|
|
24
|
22-K121線圈
|
48
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45-S01 13-14觸點
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5 系統(tǒng)特點
該集成化半實物仿真平臺基于真實列車部件及控制功能建立，能夠?qū)崿F(xiàn)與列車相同的控制功能。當(dāng)打開主機，打開相應(yīng)列車控制仿真軟件，司機控制器發(fā)出相應(yīng)控制信號，如列車激活、受電弓升起時，列車綜合線路圖進行同步動態(tài)顯示其控制原理，同時受電弓部件能夠進行同步升起；同理當(dāng)模擬控制器發(fā)出閉合高速斷路器時，首先列車綜合線路圖進行同步動態(tài)顯示其控制原理，后高速斷路器能夠進行同步閉合。各系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)與教師機聯(lián)系在一起，進行同步控制及動作。同時各系統(tǒng)從而使學(xué)員在實驗室里直觀而清晰的了解整個列車控制回路及控制終端部件的全貌。
其次，系統(tǒng)能夠進行真實的排故訓(xùn)練，如司機控制臺發(fā)出相應(yīng)的受電弓升弓指令，受電弓無法升起，通過調(diào)閱綜合電路圖，進行故障判斷，同時進行實物電器柜的測試，進行實際的排故訓(xùn)練。
該系統(tǒng)具有如下特點：
（1）真實性，主要體現(xiàn)在實物與列車實物結(jié)構(gòu)完全一致，其次控制邏輯按照真實列車控制電路建立，使學(xué)生能夠有對車輛部件結(jié)構(gòu)、列車控制邏輯有真實的認識；
（2）智能及直觀性，列車控制電路通常以單張電路分立展現(xiàn)，其控制邏輯復(fù)雜，通常單個功能需要幾十張電路圖共同聯(lián)系后實現(xiàn)，使本專業(yè)即現(xiàn)場工程師學(xué)習(xí)都有一定難度，本系統(tǒng)將控制邏輯按照列車控制器功能進行電路的自動流水動態(tài)演示，使列車控制回路能夠自動及直觀的展現(xiàn)在學(xué)生面前。
（3）系統(tǒng)性，本集成化半實物仿真平臺將列車控制回路，牽引及制動系統(tǒng)、車門等主要原件聯(lián)系在一起進行集成化的實訓(xùn)，具有高度系統(tǒng)性，使學(xué)生能夠在一定車輛理論的基礎(chǔ)上，站在車輛系統(tǒng)的高度認識車輛控制及相關(guān)部件。
（4）靈活性及可擴展性，本集成化半實物仿真平臺可以進行系統(tǒng)模塊的增加及減少，可以進行靈活的擴充。
（5）可實操性，主要部件由車輛真實部件構(gòu)成，同時設(shè)置真實故障，供學(xué)生進行動手操作判斷故障及排除故障，從而全面提高學(xué)生的現(xiàn)場實操能力。
