Проекты

Автоматизированный вагон метро

Работа призёра конкурса проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «3D-моделирование, 3D-печать и VR/AR-технологии» среди работ учащихся 10–11 классов

Направление работы: Программирование, 3D-моделирование, Радиоэлектроника
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1770
Предметы: Информатика
Классы: 10 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» 2021 года

Актуальность

Профессия машинист электропоезда на данный момент в Москве является достаточно актуальной. Круглосуточно метрополитеном пользуются 9 миллионов граждан, а один подвижной состав перевозит около 10 000 пассажиров в сутки. И сегодня Московский метрополитен не стоит на месте. За последний год были не только модернизированы поезда, но и открыты новые станции. Повышен уровень комфорта, мобильности для пассажиров с ограниченными возможностями, а также увеличен процент вместительности подвижного состава. Согласно планам развития московского метрополитена, к 2025 году планируется запустить БКЛ (большая кольцевая линия) и 5 новых московских диаметров (МЦД). Всё это делается для удобства пассажиров Московского метрополитена.

Цель

Создание стенда автоматизированного вагона метрополитена.

Задачи

  1. Разработать макет, наглядно отображающий основные элементы управления узлами подвижного состава.
  2. Внедрить разработанный проект в качестве выставочной модели в музей Московского метрополитена (м. «Выставочная», 2-й ярус).
  3. Использовать макет в образовательных целях в центре профориентации метрополитена.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • ПО Autodesk 3ds Max
  • ПО TinkerCad

Описание

Проект создан на основе модели вагона типа «Номерной» и главная идея проекта заключалась в том, чтобы показать некоторые элементы управления узлами вагона. В работе автор рассмотрел три основных узла функционирования автоматизированного вагона метро: работа информационного табло, процесс открывания и закрывания дверей и процесс передвижения состава.

В качестве управляющего модуля автор взял микроконтроллер Arduino MEGA.

К микроконтроллеру подключено информационное табло оповещения станции, которое содержит ИК-датчик, ИК-пульт и экран вывода информации.

Параллельно с этим микроконтроллер способен выполнять демонстрацию процесса открывания и закрывания дверей вагона. Для этого используются 4 параллельно подключённых сервопривода. При нажатии кнопки 1 на управляющем пульте сервоприводы поворачиваются под определённый градус и происходит открытие дверей. Для того чтобы закрыть двери, нужно нажать кнопку 2, и сервоприводы вернутся в исходное положение.

Финальным этапом стала разработка одной из платформ ведущей двигательной тележки вагона. В подвижном составе двигательные тележки находятся через один вагон, то есть в голове состава находятся 2 тележки с активными двигателями, а следующий вагон стоит на 2 тележках свободного качения. Для более плавного перемещения вагона по дорожному полотну было принято решение об установке независимых двигателей на каждое из ведущих колёс тележки. Таким образом, на платформе будет установлено 8 колёс с индивидуальными двигателями.

Результаты работы/выводы

В результате работы подготовлены основные узлы для создания автоматизированного вагона метро и выполнена его сборка. В макете запрограммированы функции открытия-закрытия дверей, движение тележки вперёд-назад и вывод информации на табло оповещения.

Перспективы использования результатов работы

В будущем автор планирует заняться модернизацией модели. Планируется изучить типы фрикционных механизмов и продумать усовершенствование системы торможения подвижного состава, рассмотреть различные типы трансмиссии и использовать полученные знания в разработке подвески вагона. Также в качестве обучающего элемента добавится умная светодиодная подсветка, которая будет являться индикатором верно выбранного алгоритма запуска элементов управления узлов и агрегатов подвижного состава.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

НИТУ «МИСиС»

Награды/достижения

«Юные техники и изобретатели – 2021» – призёр.

«Школа будущего – 2021» – призёр.

«Поиск-НИТ» – диплом II степени.

«24 bit» – диплом III степени.

«Золотая дюжина» – победитель.