车站通信系统

车站通信系统（通用8篇）

车站通信系统 篇1

车站通信系统应用于铁路车站, 用以交互室内与室外的信息, 实现行车指挥, 保证站内列车或调车车列运行时不发生追尾、迎面相撞、侧面冲突等事故。由于车站通信系统数据采集量大、实时性要求高和比较强纠错要求, 所以为了满足以上条件, 采用现场总线组成分布式控制系统, 即用CAN总线作为通信总线对车站信号控制系统中的参数进行采集与控制, 并通过车站通信系统进行传输和接收, 满足铁路信号中的可靠性和安全性。

1 CAN总线概述

CAN是当今世界存在的40多种现场总线中的一种, 它是德国博世公司 (BOSCH公司) 1986年提出的, 用于解决汽车执行部件与内部测量之间的通信协议, 后由ISO国际化组织认证成为标准串行通信协议。由于CAN总线技术先进、可靠性高、实时性强、功能完善、成本合理, 已被广泛应用到自动控制、电子、电力系统及安全监控等各领域的自动化控制系统中。其特点可以概括如下[1,2,3,4]:

(1) CAN是一种多主网络, 也就是说, CAN总线上的任何一个节点都可以向其他节点发送信息, 不分主从, 通信方式灵活。

(2) CAN节点设置了不同的优先级, 保证高优先级的节点信息得到优先发送。

(3) CAN传输或者接收数据可采用一点与一点, 一点与多点等方式。

(4) CAN节点数目前已经达到110个;有2 000多个标准格式的报文标识符, 特别是CAN节点可对扩展格式报文标识符数目不给予界定。

(5) CAN的信息传输采用短帧格式, 传输时间短, 受干扰概率低, 且每帧信息都有CRC校验及其他检错措施, 降低了数据传输的出错率。

(6) CAN具有非破坏性, 即同时有2个或2个以上节点向总线传输数据, 先保证最高一级的节点数据的优先发送, 待最先输出的一级节点传送完数据后, 其余节点再重新继续向总线传输数据。也就是说, 最高优先级节点不受影响可以继续信息传输, 避免了总线冲突。

(7) CAN节点具有自身关闭与总线联系的功能, 以保证总线不因该节点错误而影响到其他节点的正常通信。因此, CAN具有较强的抗干扰能力。

(8) 5 Kb/s以下通信速率条件下, 直接通信距离方面, CAN最远可达10 km;通信距离最长40 m的条件下, 通信速率方面, CAN最大可实现1 Mb/s。

(9) CAN总线的通信介质可采用双绞线、同轴电缆和光导纤维, 选择灵活。

(10) CAN结构选取OSI模型中的物理层、数据链路层和应用层, 方便完成对通信数据的成帧处理。

2 CAN总线通信节点硬件设计

CAN总线通信节点的框图如图1所示。

由图1可知, 微控制器 (带CAN控制器) 、光电隔离和CAN收发器组成CAN总线通信节点的硬件原理[5]。在设计中微控制器采用AT90CAN128, 光电隔离芯片采用6N137, CAN收发器选用芯片TJA1050, 而且单片机内部已集成CAN控制器, 因此省略了CAN控制器。AT90CAN128是低功耗的8位单片机, 采用先进的RISC结构。特别要强调的是, CAN控制器已经完全集成在本款单片机芯片里, 并且芯片兼容扩展帧2.0B和CAN标准帧2.0A, 在晶振频率8 MHz条件下数据传输速率高达1 Mb/s。光电隔离芯片6N137通过把工业现场与控制器分开, 提升系统的抗干扰能力。CAN收发器TJA1050的引脚和PCA82C250的引脚完全兼容[6]。CAN总线通信节点的硬件电路如图2所示。

3 CAN总线通信节点软件设计

要保证有效、实时地完成通信任务, 在软件上对CAN总线通信节点进行设计是很重要的环节, 关键运行过程如图3所示。本设计采用模块化, 下面对各模块的内容分别进行了详细阐述[6]。

3.1 CAN控制器初始化

指的是设置接收代码寄存器、设置中断允许寄存器和设置输出控制寄存器等。初始化完成以后, CAN总线就可以进行数据的接收和发送。其初始化流程如图4所示。

其中, AT90CAN128内置CAN控制器的初始化程序如下所述:

3.2 数据发送程序

数据的发送是通过CAN控制器操作的, 是从CAN控制器到CAN总线。首先, 将要发送的数据存储到CAN控制器发送缓冲区, 然后将命令寄存器 (CMR) 中的“发送请求 (TR) ”标志置位, 完成发送过程, 最后释放发送缓冲区。具体工作流程如图5所示[7]。

3.3 数据接收程序

首先, 从CAN控制器接收缓冲区中取得数据后, 将数据储存在对应数据区, 完成后让出缓冲区。具体过程如图6所示[8]。

其中, 数据发送和数据接收的源程序如下:

4 CAN总线在车站通信系统中的应用和设计

本设计以兰州大成铁路信号有限公司自主研发的、采用硬件表决的全电子计算机联锁系统为开发背景, 用以实现联锁机与全电子执行机之间信号的双向传输。CAN总线应用于铁路车站通信系统的原理框图如图7所示[9,10,11,12]。

从图7中可以看出, 要实现对车站与室内之间的信息通信, 车站通信系统需有以下几部分:上位监控机, 联锁机, 维修机和全电子执行单元。

(1) 上位监控机是高性能、高可靠的工业控制计算机, 主要完成操作命令的下发以及实时显示接收的信息。

(2) 联锁机也是高性能、高可靠的工业控制计算机, 它和CAN通信接口组成联锁主机单元, 主要完成联锁逻辑运算以及对各种信息的处理, 然后产生相关的输出信息让执行单元予以执行, 其与上位监控机之间的通信是由以太网实现的。CAN通信接口是为了实现联锁机与CAN总线之间的物理连接, 把联锁机挂接在CAN总线上, 方便实现信息的交互。

(3) 维修机主要是监视上位监控机和联锁机之间的通信, 获取运行状态数据并进行记录, 实时刷新界面显示, 而且将上位监控机的操作命令、联锁机处理的信息以及CAN通信情况实时的记录, 便于出现故障后的处理以及其他情况处理。

(4) 全电子执行单元包括道岔执行单元、信号机执行单元、轨道执行单元以及其他执行单元, 主要完成对转辙机、信号机、轨道电路及其他现场设备的控制和状态采集。执行单元和联锁主机的通信是通过两条独立的CAN总线相连, 代替了原来的RS 485总线。联锁主机将联锁命令根据规定的协议通过CAN总线下发给各个执行单元, 各执行单元将两条CAN总线接收的命令进行对比, 当结果一致后则通过联锁命令来控制现场设备;同时采集现场设备的执行情况和状态信息, 并通过CAN总线传送给联锁主机, 通过这种方式来完成联锁主机与执行单元的双向通信[13]。

(5) 执行单元和联锁主机之间用两条独立的CAN总线代替了RS 485总线, 形成了分布式控制, 提高了实时控制的效果, 丰富了传输的控制信息, 加强了通信的可靠性和实时传输效率, 保证了车站通信系统的安全性和可靠性, 为铁路信号设备安全性的深入研究奠定了坚实的基础。

5 结语

首先CAN总线在低速以5 Kb/s传输时距离可达10 km, RS 485只能到1 219 m左右;其二RS 485一旦坏一个节点, 整个总线网络就会瘫痪, CAN总线有CAN控制器, 可以对总线任何错误进行检测, 当节点发生严重错误的情况下具有自动关闭输出的功能;此外RS485通信方式只能以主站轮询的方式进行, 实时性、可靠性较差, 而CAN总线的数据通信具有抗干扰性强、安全性高、实时性强、功能完善和成本合理等特点, 因此在车站通信系统中用CAN总线代替RS 485总线进行通信。实践证明, CAN总线通信能实现很多优势, 如安全性高、实时性强、功能完善、成本合理、通信距离远等, 已成功的应用于大成公司的铁路车站全电子通信系统中。

车站通信系统 篇2

主要研究单位：上海轨道交通培训中心

上海宝信软件股份有限公司

主要研究人员：叶华平、汪 侃、朱 鸣、胡 彦、翁 瑶、童小琴

一、研究背景

（1）国内外现状、水平和发展趋势，经济建设的要求

目前，国内外有多种针对轨道交通行业的培训中心，不少线路也建立了小型的模拟培训系统。但大多数都停留在理论教学或是简单的界面演示，至今还没有一套真正完整的车站设备监控培训仿真系统，能够生动的体现现场运营和操作流程，从而达到更直观和有效的培训效果。主要原因一是因为轨道交通通常建设工期紧而放松了对后期运营培训的考虑；二是因为其建设者也通常是第一批使用者，由于在建设期熟悉了本系统而忽略了对后续运营人员培训的培训系统；三是培训系统本身落后于轨道交通不断发展的新技术，没有很好结合实际使用环境。因此，想使所培养的学员即使能在轨道交通行业工作，需要反复花费大量的人力物力。

所以充分结合上海地铁运营环境，开发适合于各种运营管理体制的轨道交通培训系统，符合当前轨道交通系统对运营人才的迫切需求，具有较高的实际意义和市场应用价值。

（2）立项依据、必要性和创新方面

轨道交通是一个涉及部门众多、运营组织复杂、对安全性要求高的交通系统，为城市提供了一种大容量、运送速度较快的交通工具。而其本身所具有的客流量大、以车站为集散地、线路固定的特点，也决定了轨道交通车站在整个系统中的重要作用。为了维持整个轨道交通车站的正常运作，需要大量的车站设备及其监控系统，因此如何帮助车站生产及管理人员直观的了解和熟练掌握车站设备及其监控系统成为目前培训工作中的重要工作。

随着线路的不断扩张和车站数量的不断增加，对车站运营生产及管理人员的需求量也越来越大，特别是车站服务员和车站值班员。所以本项目开发的培训系统主要面对的培训人群是车站的服务员、车站值班员、车站设备值班员和值班站长。在现有情况下，车站设备及监控系统的培训只能单纯依赖图片、视频和书面教材进行理论培训，车站的实际运营设备与设备的监控系统在保障正常运营情况下也无法满足车站服务员和车站值班员的实操培训的需要。

目前就上海而言，整个申通集团培训量需求非常大，一套出色的车站设备仿真培训系统能最大限度帮助车站服务人员直观了解车站设备及其监控系统，帮助车站值班站长、车站值班员、设备值班员熟练掌握车站设备监控系统的操作。利用现代化多媒体仿真技术，提高培训及考核的质量。实现学员的直观教学，互动教学及考核，弥补目前教学考核方式的单一性。

建立一套符合实际运营及操作培训需求的轨道交通车站设备监控仿真培训系统，充分利用现代化多媒体仿真技术，在安全的使用环境下，形象、直观、快捷的完成职工岗前培训任务，将改变以往主要依靠言传身教和大量枯燥的文字资料进行培训学习的形式，提高职工上岗培训质量，为实现轨道交通运营管理的规范化，操作维护的程序化打下良好基础。

本系统将采用动态软件仿真技术与软模拟器、实体模型相结合的方式来有效进行培训操作结果的模拟仿真实现及反馈。通过构建与现场运营相一致的操作界面（方法和流程），并将其通过仿真技术反馈与运营现场相一致的结果，从而达到对操作员的岗前培训目的。

二、主要研究内容

（1）研究内容（包括主要的技术、经济指标）

①城市轨道交通车站设备监控仿真培训系统研究主要内容是开发轨道交通车站机电设备监控系统的培训软件，包含：

 培训系统配臵软件模块，用于培训系统的配臵和协调管理。含有培训系统配臵管理模块、学员机状态监视模块、学员机视图管理模块等；  学员工作站软件模块，用于被培训人员操作。含有界面监视HMI模块、子系统功能模拟模块、报警管理模块、数据分析模块、报表管理模块、联动管理模块、权限管理模块等；  教师工作站软件模块，用于管理学员机，并启动各种场景模拟。含有学员机管理模块、场景模拟模块、监视模块等；   操作结果的软件模拟仿真实现及反馈； ②研究培训系统功能所必须的软件模块和硬件配臵； ③研究合理高效的车站设备综合监控岗前培训的方法。（2）关键技术  软件仿真技术  多媒体演示及控制技术  计算机动态监视和管理技术  实物演示控制技术（3）技术路线

本系统的研发，将在模拟实现车站轨道交通设备监控系统功能的情况下，考虑采用适当的硬件设备配合使用软件仿真技术进行现场模拟。系统计算机操作终端将包括教员机与学员机两个部分，教员机上将能手动模拟各种信息的产生和消失，并能对学员机的操作进行监控。

学员机接收教员机和其他硬件设备传来的信息并显示如同实际现场操作终端一样的监控画面，学员能根据监控信息和指令进行相应的操作控制，按反馈信息进行调整。

本系统开发将采用动态软件仿真技术与软模拟器（如软PLC）相结合的方式来有效进行培训操作结果的模拟仿真实现及反馈。通过构建与现场运营相一致的操作界面（方法和流程），并将其通过仿真技术反馈与运营现场相一致的结果，从而达到培训目的。

本项目把轨道交通车站设备系统的监控统一到一个平台上。开发研究将结合考察上海城市轨道交通车站监控系统的使用和对培训系统的需求情况，在界面开发上，制定标准的布局要求；在信息仿真上，按照对轨道交通单站设备各类信息模拟的原则，保证整体开发的规范统一和开发进程的透明性、可控性。

培训系统的硬件架构下示意图所示：

Catalyst 2950SERIESSYSTRPSSTRTUTILDUPLXSPEEDMODE交换机学员工作站培训管理服务器教师工作站学员工作站模拟仿真盘培训系统的软件系统示意图所示：

培训仿真应用1培训仿真应用2iCentroView组态软件培训仿真应用n仿真与控制环境Windows操作系统 系统可用性达到以下要求： A 系统管理功能

培训管理服务器是整个培训系统的核心，担负着操作命令执行、系统状态设臵、故障处理等功能。培训管理服务器中存储着系统运行的各种相关信息，包括系统内各部件的基本状态参数、系统运行规则，系统内相互传送的变化的信息、培训记录等。同时，模拟现场环境的仿真软件也部属在服务器上，对于教师工作站和学员工作站而言，培训管理服务器不但是一个数据和服务中心，还是一个现场的仿真环境。

培训管理服务器通过其RJ45网络接口连接教师工作站、学员工作站等设备。同时，服务器通过100Mbps以太网接口接入中央级网络，负责单向获取综合监控系统的数据。 有效管理及调度教员机及学员机；  根据不同的情况启动相应的培训模式；  具备实时数据处理功能；  软件模拟仿真实现及操作反馈 B 学员工作站功能

学员工作站用于被培训人员操作，提供地铁主控系统相关画面，使学员清楚了解系统的运行情况，同时提供操作菜单，让学员可对系统故障或异常情况进行相关操作。主要包括：

 显示车站系统的机电设备工作状态界面

 可进行功能模拟操作，含设备的启停控制、联动控制的模拟、模式控制的模拟

 显示机电设备发出的事故报警界面  查阅历史数据  查阅相关报表

 进行正常、火灾、线路启运/停运、大客流模式下的联动处理 C 教师工作站功能

用于授权管理、学员机管理，跟踪学员操作状态，并设臵各种模拟场景。教师可以设臵各种模拟场景，考核学员的实际操作。

系统可扩展性

系统的界面层与业务层相互分离,无论是界面层的改变还是业务层的改变, 都可以做到互不影响,因而有利于系统的维护和功能的扩充,增强了系统的灵活性。

系统稳定性

学员机、教师机终端需要的数据可以在培训管理服务器中进行预处理或全部处理,然后再将处理结果传给它们,从而降低了网络通信量。分布式的负载均衡设计保证了整个系统得以高效稳定地运行。

系统可视性

通过实物演示模型模拟与综合监控系统相关的主控系统的基本功能，用实物演示方式模拟执行部分子系统的模拟场景，并可将操作结果反馈，增加培训的直观程度。

三、主要研究成果及创新点

本系统采用动态软件仿真技术与软模拟器、实体模型相结合的方式来有效进行培训操作结果的模拟仿真实现及反馈。通过构建与现场运营相一致的操作界面（方法和流程），并将其通过仿真技术反馈与运营现场相一致的结果，满足车站服务员和车站值班员对于车站的设备与设备监控系统实操培训的需要。

本培训仿真软件采用同一个监控平台上，该平台能够方便的扩充培训系统需求，以满足上海城市轨道交通监控培训仿真系统针对多线路、多子系统的要求。通过立式分层结构的模型演示模拟与培训仿真软件相关的主控系统的基本功能，包括大系统型、小系统、隧道通风系统等，能够达到直观培训的效果，创新在于：

 基于机电设备及操作流程的软件仿真技术的应用，改变了当前培训系统大多数都停留在理论教学或是简单的界面演示的现状，其模拟现场及较强的交互性大大提高了培训质量，缩短了培训周期；

 软件模拟与沙盘模型的结合，极大丰富了培训手段及演示效果，提高了培训的现场感；

 基于不同线路的培训要求，实现培训仿真软件可配臵选项，使得不同线路的差异性培训得到体现，并且能够在课堂实现。

四、成果获奖、专利及应用情况

（1）申报软件著作权1项：

城市轨道交通车站设备监控培训系统（2）申报实用新型专利1项 轨道交通培训仿真系统（3）作用意义

轨道交通车站设备监控培训系统的开发，为新的操作人员、运行维护人员进行上岗培训提供了有效的培训环境，使他们能够及时准确掌握车站监控系统的运行管理、操作、以及日常维护、故障排除等业务。有效改变了轨道交通行业运营初期单纯依靠人才引进的形式和职工上岗难、培训周期长，考评难、标准不统一的现状。

车站列车信息语音提示系统 篇3

铁路运输系统是一个大型综合性系统, 为保证整个系统的安全、稳期的维护是必要的, 但随着列车运行速度的不断提高, 特别是近几年多次大提速之后, 如何在正常施工维护设备的过程中保证铁路职工的人身安全的问题变得越来越难解决;长期以来, 老式室内室外分别盯看、配合通知的方式已无法解决运输速度与人身安全的矛盾, 因此, 如何利用现代成熟的先进技术, 正确及时地获取列车的运行实际位置, 自动给予施工者以声音提示, 已成为当前保障施工防护中人身安全的当务之急。

1 方案介绍

全自动站场信息无线语音提示系统由监测采集机 (既有) 、监测站机 (既有) 、地面信息处理机、手持电台 (既有) 等组成。

整个功能实现的系统结构图见图1。

1.1 各部分组成及作用

1.1.1 监测采集机:

实时在线采集站场开关量和模拟量。

1.1.2 监测站机:

对监测采集机上送的开关量和模拟量进行综合处理, 形成语音提示信息, 以串口通讯的方式, 在符合发送条件时, 将“列车接近、信号开放”等语音提示信息通过声卡发送给地面信息处理机。

1.1.3 地面信息处理机:

把监测站机送达的语音信息, 进行电平转换后加到电台的音频输入接口发射。

1.1.4 手持电台:

收听地面信息处理机发送的语音提示信息。

1.2 具体功能实现过程

在微机监测站机中增加声音驱动卡, 端口扩展卡。通过专用通讯线连接微机监测站机和地面信息处理机。

在监测软件中增加对进站与出发信号机、熔丝断丝报警、信号机灯丝断丝等关键信号设备的分析, 使列车在一接近、二接近、进站信号开放、出发信号开放、熔丝断丝、灯丝断丝、轨道电路异常红光带、信号非正常关闭时输出声音提示信息。

在信号机械室内安装地面信息处理机, 接收站机声卡输出的语音信息, 然后通过无线对外发送。

室外手持电台与地面信息处理机在相同频点时, 即可接收室内发出的无线声音信息。

2 系统功能

2.1 基本功能

自动发送“列车接近、信号开放”等语音提示信息;

自动发送“灯丝断丝、熔丝断丝、异常红光带”等关键报警信息;

监测站机对所产生的语音提示信息进行记录并存储, 并提供查询窗口。

2.2 系统特点

投资少。利用既有的微机监测系统, 既有的手持台对讲系统, 增加少量设备即可完成系统功能。

高可靠性。由于利用了微机监测系统的采样, 保证了采样数据的高稳定性和高可靠性。微机监测站机软件又对数据进行了更加全面的分析判断, 保证了报警信息的多样性。

自动通知。系统通讯采用自动发送方式, 使地面信息处理机以无线方式自动向有关人员通知关键报警信息, 使现场施工人员和信号值班员能够及时准确地获取相关信息。

2.3 扩展功能

可利用微机监测的既有网络, 将各车站的语音报警信息传送到监测服务器, 监测各终端可调看所管辖范围内车站的语音提示信息。

3 设备技术条件

3.1 供电电源

地面信息处理机采用交流电源和蓄电池供电。交流供电电源220V (1±20%) 50Hz。在正常情况下, 交流供电并对备用蓄电池进行充电 (最大充电电流不大于5A) , 并具有过充过放保护功能。交流电源故障时, 自动转换至备用蓄电池供电 (标称电压12V) 。交流供电恢复后, 自动转换至交流供电。

3.2 工作环境要求:工作环境要求应符合表1规定。

3.3 安全要求

3.3.1 应符合GB.15842-1995标准的中5.2节有关规定。

3.3.2 产品所有可触及部分之间或可触及部分与地之间的峰值电压均不允许超过72V。

3.3.3 产品设有独立的安全接地端子, 并标有安全接地符号。

3.3.4 产品应装有有效断电的熔断器。

3.4 结构要求

3.4.1 结构工艺的一般要求

a.设备的结构应做到构件坚固、造型优美、色彩协调、面板表示清楚, 文字使用标准汉字, 操作方便、按键可靠。b.设备结构应在不打开机壳就能测量电性能, 应留有调制入等必须的测量接口。c.设备结构应便于维修、检测。装卸构件牢固耐用, 同型号设备的相同部件应能互换。

3.4.2 天线:

天线结构设计应牢固, 安装架设方便, 应防水、防电化学腐蚀。

3.5 可靠性指标

可靠性指标采用产品平均故障间隔时间MTBF值表示。地面信息处理机MTBF值应不低于600h。

可靠性试验方法应符合GB/T15844.3标准中第9节的有关规定。

3.6 地面信息处理机发射电台性能

3.6.1 发射频率:150.875MHz

3.6.2 频率容差:≤5*10-6

3.6.3 发射功率:5W可调

3.7 天馈线系统技术要求

工作频率范围:150.875±4MHz。

天线增益:4~8d B (全向)

天线端的标准阻抗:50Ω

电压驻波比 (VSWR) ≤1.5

极化方向:垂直极化

最大输出功率:不小于10W。

3.8 系统功能指标

3.8.1 列车接近

一是能准确提示接近方向 (上行、下行或其它方向)

二是能准确提示一接近、二接近

三是能准确提示进几股道

进站信号开放:能准确提示方向 (上行、下行或其它方向)

3.8.2 出发信号开放

一是能准确提示方向 (上行、下行或其它方向)

二是能准确提示几道出发

反向列车接近:能准确提示方向 (上行、下行或其它方向)

反向列车通知出发:能准确提示方向 (上行、下行或其它方向)

信号非正常关闭:能准确提示非正常关闭的信号机名称

熔丝断丝:能准确提示几排几架熔丝断丝

灯丝断丝:能准确提示灯丝断丝的信号机名称

异常红光带:能准确提示出现异常红光带的区段名称

道岔断表示:能准确提示出现道岔断表示的道岔名称

4 结束语

通过以上内容可知:本方案利用既有的信号设备, 增加少量的设备就能解决信号工现场维护维修的实际问题。本系统已经在本公司研制成功, 应用于铁路信号产品中。

摘要：文章提供种车站列车信息全自动无线语音提示系统的种设计方案, 它包括车站列车位置信息的自动生成、无线语音发送装置和手持电台部分。该方案利用既有的信号设备, 通过增加简单的设备就能够完成及时通知现场施工人员和信号值班人员“列车接近、信号放”及关键设备报警的语音信息。

关键词：无线,防护,自动,语音,报警

参考文献

[1]GB 15842-1995.移动通信设备安全要求和试验方法.

铁路车站信号安全预告系统 篇4

随着铁路运行速度的提高，铁道部及各路局对行车安全提出了更高的要求。铁路现场工作人员在车站现场的作业人身安全更需要得到进一步安全保障。铁路信号站内安全预告系统是在微机监测系统基础上研制的安全预告系统，能够实时、准确地将站内行车情况通知给站内的现场工作人员，保障现场工作人员的人身安全。

微机监测系统(Monitor Maintenance System,MMS)是保证行车安全、加强信号设备结合部管理、监测铁路信号设备运用质量的重要行车设备。信号微机监测系统把现代最新的传感器技术、现场总线、计算机网络通讯、数据库及软件工程等融为一体，通过监测并记录信号设备的主要运行状态，为电务部门掌握设备的当前状态和进行事故分析提供科学依据。此外，系统还具有数据逻辑判断功能。当信号设备工作偏离预定界限或出现异常时，可以及时进行报警，避免因设备故障或违章操作影响列车的安全、正点运行。信号微机监测系统是铁路装备现代化的重要组成部分。

铁路信号站内安全预告系统(以下简称安全预告系统)是在微机监测系统基础上开发的安全预告系统，它充分利用微机监测系统已采集信息，进行相应处理，然后将行车安全预告信息通过现场的功放和音箱及时通知现场作业的所有人员。该系统与其它列车语言报警系统相比具有语言报警信息量大，对所有车站的调车和列车作业信息均能实现报警，使现场作业人员不仅对本站的列车信息发出语言报警预告，而且能对任何与本站相关的列车、调车作业都能发出报警预告，具有信息量大，修改灵活、方便的特点。

1 系统设计原则

安全预告系统的设计原则主要有以下几点:

(1)系统设计首先必须严格遵循铁道部最新制定的有关铁路信号微机监测系统技术条件以及其它有关的铁道部标准和技术条件，以满足铁路的需求。系统采用全中文图形化操作系统，具有良好的人机界面，操作简单。

(2)系统硬件设计尽最大可能利用微机监测系统的系统资源和设备以节约投资，同时增加必需的硬件设备(声卡、功放和音箱)。系统软件设计应保证模块化及开放性设计,使安全预告系统具有模块化、标准化，能适应不同站场的要求。

(3)增加系统实施的灵活性，支持系统多组合的可能性。降低系统的复杂性，减少系统之间的耦合。

(4)系统必须具有抗电化干扰能力，在电化区段能正常工作,能够安全、可靠、稳定地长时间运行。

2 系统方案

2.1 系统结构

铁路信号站内安全预告系统集成在卡斯柯微机监测的站机系统中，充分利用监测站机的采集系统，节约了系统成本，同时增强了微机监测系统的功能，系统连接如图一所示。

2.2 安全预告系统信息处理

铁路信号站内安全预告系统利用微机监测站机的信息采集内容，通过对采集信息的处理，得到实际的行车状态信息，并在需要声音提示时根据所处的咽喉区及信号机械室，驱动对应的音箱，提示具体的列车和调车行车状态。

2.2.1 语音提示功能定义

对列车进路的语音提示:

列车进路的语音提示主要包括列车接发车的语音提示。

(1)接车

接车时，提示下行或上行几道接车，列车接近(提示的前提是:进站信号开放，接近区段占用)。

(2)发车

发车时，提示下行或上行几道发车，列车接近(提示的前提是:出站信号开放，股道占用)。

(3)列车通过

列车通过时，提示下行或上行列车通过，列车接近(提示的前提是:进站信号开放，股道占用)。

对调车进路的语音提示:

提示下行或上行咽喉调车，并区分推入和牵出作业。

2.2.2 提示功能的实现逻辑条件

列车进路的语音提示主要包括列车接发车的语音提示。提示的前提是，判断出是发车还是接车，以及是几道。

2.3 程序处理逻辑

程序处理逻辑包括语音提示码位处理流程、语音报警队列处理流程和语音报警输出处理流程三个流程。

2.3.1 语音提示码位处理流程

此流程首先得到需要处理的码位信息，并且设置和清楚相应的标志信息，并且根据标志信息来判断，是否需要语音提示打开或关闭的处理。需要处理语音提示信息时，要得出是打开还是关闭，并将此信息送入报警处理队列。

2.3.2 语音报警队列处理流程

此流程首先查看报警队列是否空，若有报警信息，则取出报警队列的信息，并设置或清除语音提示标志开关。

2.3.3 语音报警输出处理流程

此流程首先处理报警标志开关队列，并根据报警提示标志开关的数值来判断是否进行语音输出，还是关闭语音输出。在语音输出时，根据所处的咽喉标志，将报警信息输出到相应的咽喉侧的音箱中，并每10秒重复一次，若有多个同时报警，则交叉提示。

3 铁路信号安全预告系统主要技术特点

铁路信号站内安全预告系统具有以下主要特点:

(1)高度的集成性

铁路信号站内安全预告系统集成在卡斯柯微机监测的站机系统中，充分利用监测站机所采集的信息，节约了系统成本，同时增强了微机监测系统的功能，提高了设备的利用率。

(2)可靠的智能数据采集功能

在6502电气集中车站中，卡斯柯微机监测系统常常采用DIB板进行开关量信息采集。DIB采集板是引进美国GRS公司先进技术研制而成的，其每一块采集板中都带有智能CPU芯片，这与传统的开关量采集板是不同的。利用DIB板采集数据，使得铁路信号站内安全预告系统的基层数据采集的性能更加稳定。

(3)较强的灵活性和可扩展性

铁路信号站内安全预告系统具有较强的灵活性和可扩展性，其灵活性可以从以下两个方面理解:

铁路信号站内安全预告系统的采集信息的传输方式具有灵活性。车站基层数据采集不外乎CAN、TCP/IP、串行通信三种方式，系统设计时已为这三种传输方式预留了通信端口。所以当信息传输方式不同时，系统稍作修改即可满足要求。

由于微机监测系统有统一的标准的接口电路及接口协议，方便和别的厂家的计算机联锁系统，微机监测系统，调度监督系统接口，进而实现铁道部全路联网。所以铁路信号站内安全预告系统能够很方便的访问别的厂家的微机检测系统。

(4)系统经济高效，保护了用户投资

铁路信号站内安全预告系统集成在卡斯柯微机监测的站机系统中，因此用户不必另外购买系统的软、硬件运行平台，只需购买相应的功放和音箱，即可提高已有设备的利用率。因此，该系统具有相当的性价比。

(5)系统配置灵活

铁路信号站内安全预告系统的车站设备配置灵活，扩展方便，适应于任意规模的车站。特别是模拟量和部分开关量的采集采用CAN(现场控制总线)通信协议，CAN采集机柜可任意挂接采集组匣，使用户自行扩建系统成为可能。

(6)系统人机界面友好，自诊断能力强，易于维护,系统稳定、安全、可靠。

4 铁路信号安全预告系统应用前景

随着我国铁路现代化建设的发展,铁路信号站内安全预告系统有着非常广泛的应用前景。铁路信号站内安全预告系统(以下简称安全预告系统)是在微机监测系统基础上的安全预告系统，它充分利用微机监测系统的采集信息，进行处理，然后将行车信息通过现场的功放和音箱及时通知现场作业的所有人员有利于保障人身安全，为提高铁路设备维护过程中人身安全性提供了技术基础。

特别是随着信号设备微机监测网络系统的推广应用,而基于微机检测系统的铁路信号站内安全预告系统技术先进，有着良好的性能/价格比。因此,该系统与信号设备微机监测网络系统的结合必将有着良好的发展前景和广阔的市场前景。

参考文献

[1]于海生.微型计算机控制技术[M].北京:清华大学出版社,2001.

地铁车站智能照明控制系统 篇5

关键词：地铁车站,智能照明控制系统,工作状态,应急措施

0 引言

在现代经济和社会文明高速发展的今天，环保节能已经不再是以前那种遥不可及的事，它已经实实际际的走入了我们的生活，并与我们紧密相关，不可分割。上海地铁工程由于地域特点和经济发展的关系，大多数的地铁车站都设置于地下。照明系统的功耗控制已经在新的地铁车站建设中开始设计自动控制运行系统。如在上海轨道交通2号线东延伸工程的车站中已经全部设计安装智能照明控制系统，按照地铁运行中的不同时间和工作条件采用不同照明模式，以达到节能环保、降低消耗的目的。

智能照明系统在以前主要应用于舞台、酒店、会所等一些工程中，并且在当时的设计中，其目的是满足特殊活动的照明效果和艺术效果。而对于节能减排、绿色环保方面的考虑是微乎其微。而今在地铁车站中加设智能照明控制系统的主要目的就是节能减排和提高运管的自动化程度。

1 控制系统简介

1.1 系统概况

2号线东延伸段车站采用的是日本松下公司生产的FULL-2WAY照明控制系统。系统主要由照明控制系统终端、时钟模块、CPU传送单元、控制模块、调光模块、照度探测器等设备组成。

1.2 部件组成及说明

在车控室内设置集中控制盘，盘内有照明控制终端、时钟控制模块、CPU处理及传送单元和数据转换传送单元，每个接受控制的照明配电盘中均设置有若干调光LU控制模块和系统T/U控制模块，车站的出入口处设置照度探测器。

1)照明控制终端。系统的人机交换设备，也就是触摸屏及部分强制按钮;

2)时钟控制模块。是负责照明系统时钟的计时、与车站中央信号系统时钟校准与调整;

3)CPU处理及传送单元。则处理各种信号和动作指令;

4)数据转换传送单元。负责系统各元件间的数据传送以及接受FAS和BAS系统的控制指令，并将照明系统的工作状态信号反馈至FAS和BAS系统;

5)调光LU模块。主要接受照明控制终端指令，调整灯具的照度变化，车站出入口灯具要求采用可调光灯具，其照明配电箱全部安装调光LU模块;

6)系统T/U控制模块。控制遥控电磁开关，控制开启灯具的回路，即控制灯具的开启数量，站厅和站台的公共区照明采用不可调光的荧光灯，所以配电箱全部安装系统T/U控制模块进而控制开启灯具的回路，以实现调节灯具的开启数量;

7)照度探测器。采集环境的照度变量参数，根据环境照度变化的不同情况，调整出入口灯具的实际需求照度。

2 工作模式

2.1 工作状态介绍

1)停运状态。

夜间列车停运后，站内值班人员完成例行巡检工作后的车站照明灯具开启模式，在此模式下站内平均照度不超过最高负荷状态下的25%。在此种工作状态下，站内实际开启的灯具全部为应急照明部分，正常工作照明的灯具全部关闭。

2)准运状态。

夜间列车停运后和早间列车运行前，站内进行的工作为值班人员进行例行巡检和清洁人员进行保洁工作，在此模式下站内平均照度不超过最高负荷状态下的50%。

3)低谷运营。

列车正常运行状态下的非高峰运营时段，在此模式下站内平均照度不超过最高负荷状态下的75%。

4)高峰运营。

工作日的上下班时段和节假日等客流量较为集中的时段，在此模式下站内平均照度不超过最高负荷状态下的90%～100%。

5)全控状态。

特殊情况下采取的控制措施，此时站内公共区域的照明灯具全部开启，但整个照明系统仍然能自动运行。

6)手动状态。

智能控制系统不再按照既定程序设置工作，但能接受外部手工发出的指令，并能按照指令要求进行工作。

7)自动状态。

整个系统运行按照预设程序进行运行。

上述的七种状态的具体参数会因为各地铁车站的客流量各不相同，客运的高峰时段也不完全一致，所以每个车站的具体设置情况会有所不同，但都会按这一整体控制模式进行控制。前面暂以标准站台层灯具控制为例，其他区域的灯具控制需要根据现场实际布置有一定调整。

在工程竣工调试完成后，车站的照明系统开始安装程序设定的运行工况开始运行。在实际运营过程中遇到特殊情况时，则需要手动介入系统的自动运行。如站内公共区域在夜间需要进行改造或者维保工作，简单的按照设定的停运状态的照明就不能满足需求了，此时一般采用升级运行模式，即由停运状态升级为准运状态运行。也可以手动状态运行，按照指定要求开启需要的区域和回路，以期达到节能的目的。

2.2 消防工作状况

在以前地铁车站的照明系统中，消防工况下由各配电箱接受FAS系统的指令，切断相关的正常照明供电，而在现在的智能照明系统中，FAS系统的监视、控制接口全部调整至车控室的集中控制盘。

在目前的集中控制盘中的消防模式下有两种模式可以使用:

1)采用集中控制盘的预设程序进行工作，预设程序与消防控制平台的工况模式一致。

2)集中控制盘接受消防指令后，开放管理控制权限，由FAS系统全部接收控制，所有的动作都按照FAS指令进行。

目前，二号线采用的模式为第二种模式，即由FAS系统进行控制。因为采用第一种模式，在一定程度上存在子系统和主系统的内容重复，在实际运行过程中可能会错误。

2.3 系统操作

集中控制盘设置于车控室，具体操作均在控制盘的触摸屏上进行。

3 安装工程中的重点事项

1)照度探测器。照度探测器主要是接受外界环境照度的变化，并将信号反馈至系统控制中心。一般情况下，探测器安装应选择在建筑物的室外结构上，并置于结构的西南侧。原因:南侧是考虑地理位置处于北半球，探测器处于南侧时能较易接受日照变化。同样，在西侧也是考虑在黄昏时段日照变化较明显。但应注意，由于现在城市的室外照明和道路交通的照明设置很多，探测器的安装位置应避免受人工照明的直接照射，避免使得系统无法判断外部环境的时段而无法发出指令调整出入口的照明灯具运营模式。

2)信号线路干扰。系统信号的传送线路采用普通BYJ-1.5导线进行传输，其信号线路的安装敷设必须与交流工作线路有一定有效防干扰距离。在线路敷设中必须采用专用线槽或导管进行线路敷设。虽然在系统设备中已经按照一定屏蔽抗干扰能力，但在部分较强电磁干扰的情况下，仍然可能会出现信号失真或者错误的情况，所以在施工中仍然需要重点注意线路的屏蔽性能，在要求较高的时候使用屏蔽电缆则效果会更好。

3)出入口调光。在出入口部分不能采用站厅站台同一方式进行照明控制，也即控制开启灯具数量的方式来调节照度，而需要采取灯具全部开启，在不同工作模式下调节每只灯具照度的模式来实现智能控制。这也就是说出入口的灯具不能采用普通荧光灯系列，而需要采用具有可调光的荧光灯或白炽灯等灯具。

因为车站出入口的结构特殊，有较多的楼梯、转角、排水沟等，当采用开启局部灯具开启的模式，可能会形成局部区域的照度过低，对于乘客的安全通行有一定的隐患。而采用灯具全部开启模式则可以避免这种隐患，在灯具全开状态下，每种工作状态下其设计照度均能满足乘客正常通行的需要。

4 车站照明控制系统的应急措施

智能照明系统控制的范围是车站的站厅、站台、出入口的公共照明区域。平日将按照预先设定模式内容自动运行，特殊事件情况下，可通过照明控制系统终端(触摸屏)上的手动模式按钮切换到手动状态，手动操作照明设施。特殊事件恢复后通过自动模式按钮切换到自动运行状态。也可通过BAS系统监控本系统中的照明设施。

当照明控制系统终端发生故障时，需按如图1所示流程进行应急处理。

在现场发生最不利情况下，也即是照明控制系统完全瘫痪时，系统会自动停止所有指令动作，继续按照前一正常工作情况运行。若因为运营情况的不同要求调整照明系统时，可在各照明配电间内手动切除其电磁遥控开关，直接操作各照明回路开关的控制以满足车站的运营需求。

5 结语

在本篇总结中重点介绍2号线东延伸段车站智能照明控制系统的基本工作模式和在施工中的几个主要地方。鉴于本人的能力和水平有限，望请各位前辈同仁予以指正教导。

参考文献

车站通信系统 篇6

点开无锡汽车站www.wx8s.com的网址, 简洁的首页格式映入眼帘, 这似乎与其他车站并无多少区别。但就是这个网站, 却创造了访问量突破330万次、点击量名列全国同类网站前列的佳绩。

无锡汽车站网址因何吸引人?《运输经理世界》记者日前走访了该站。

“目前, 我们正在全力进行无锡汽车站的‘感知车站’建设, 通过信息技术、物联技术等先进科技手段, 努力将车站的便捷服务传递到每一位旅客的心中。作为‘感知车站’的门户网站, 旅客在无锡汽车站享受到的任何服务, 均能在网上得到体验。”无锡汽车站站长潘琴向本刊记者道明了该站网址高访问量的原因。

在无锡汽车站, 人们可以现场体验到各式各样的智能化、信息化现代服务功能, 而这些功能和服务, 乘客同样可以通过无锡汽车站网站感受到。仅就汽车票的售票方式而言, 无锡汽车站已经做到了网上售票、自助售票机售票、银联卡售票、邮政代理点售票、售票车深入旅客出行集中区售票、电话售票、一卡通购票等各种便捷的售票服务方式。

同时, 该网站开通的“网上车站”用户体验, 在线资讯和问答等现代信息服务, 每项都因其便民、惠民而深受旅客好评。

“网上车站”感知车站便民

“网上汽车站”就是通过电脑三维动画, 模拟了乘车的全过程。“除了不能乘车出行, 今后汽车站所有的服务项目, 乘客都可以在‘网上车站’体验到。”无锡汽车站有关负责人表示。

通过“网上车站”, 乘客不仅可以实时查询车次信息, 还可以实时购票, 模拟重现现场咨询、安检、候车、检票等, 还可了解退票规则, 军、童票购买条件, 禁运品、限运品种类, 乘车常识等信息。即便乘客从未到过汽车站, 也完全可以身临其境般地了解到无锡汽车站乘车的整个流程。同时, 在这个网上车站, 乘客还可以通过在线咨询的方式和车站工作人员进行实时的交流。为了增强互动, 虚拟车站还开设了QQ聊天平台等服务。

无锡客运公司站务分公司的张经理表示, 网上车站系统投入运行后, 大大提高了车站智能化、信息化、网络化的水平, 为广大旅客带来便捷。客运部门计划对网上车站进行进一步的完善, 在年内, 这个虚拟车站还将把车站的购物中心纳入其中, 旅客在网上购物后, 到车站即可直接领取到商品;同时, 还将把车站内各检票门的发班信息第一时间显示于“网上车站”。

“多项第一”独领技术创新

无锡汽车站“网上车站”的推出, 以及多种售票方式的实现, 带给旅客全新购票体验和乘车方便的同时, 更彰显了无锡汽车站时刻追求服务品质, 不断运用信息技术服务旅客出行的创新举措。据了解, 无锡汽车站在现代信息技术的运用上, 创造了江苏乃至全国汽车站的多项第一。

网上售票

2007年12月28日, 该站在省内率先应用网上售票系统, 推出全国首张“公路电子客票”。在网上旅客能实现电子支付, 并能凭“行程单”或购票流水号直接检票上车, 无需换票。真正实现了公路客票的电子化, 实现了旅客“网上可以购票, 无票也能乘车”的梦想, 受到了包括中央电视台《新闻联播》栏目在内的各大媒体高度关注。

自助购票

2010年6月28日, 国内汽车客运站第一台能直接使用现金支付的全功能自助购票机在该站投入使用。旅客可在自助购票机上购票、查询班次、完成电话订票与网上顶购票的出票操作, 还可查询随身携带的银联卡内余额。其运用的现金购票技术, 在国际上具有领先水平, 可自动识别纸币、硬币, 还可以实现纸币购票的的自动找零, 使旅客彻底享受到自助服务的便利。

刷卡售票

2008年4月23日, 无锡汽车站开通无锡至宜兴快客班车线的刷卡乘车, 并在此基础上升级改造, 于2009年春运首日正式推出了江苏省内首张公路客运乘车卡——“快乐之行一卡通”, 使该站成为国内第一家实现全线刷卡乘车的汽车客运站。“快乐之行一卡通”的发行, 开创了刷卡乘车这一便捷化运输新模式的先河, 为构建公路运输的区域性合作和运输的信息化、智能化和网络化奠定了坚实的基础。

人脸识别

无锡汽车站于2005年在江苏省内率先应用“头别”的自助寄存柜, 彻底改变了汽车客运站传统的人工寄存模式。2010年无锡汽车站又对服务设施进行升级, 率先使用了具有先进的人脸识别技术的智能化自助寄存柜, 这种智能化自助寄存柜, 为旅客提供了更方便、更安全可靠的寄存服务。

信息手段提升内部管理

依托无锡汽车站自主研发设立的网站 (www.wx8s.com) , 借助无锡在江苏省内汽车站首先开通的24小时人工客服热线, 该站又推出了“网上在线客服”项目, 旅客只需点击一下, 就可以与热线话务员进行及时沟通和咨询, 与QQ聊天一样方便, 并能最大限度的解决旅客关心的问题, 做到小投诉三天处理, 大投诉一周内解决的快速处理机制。

同时, 借助无锡车站内现有的内网 (售检票系统) , 车站自主研发了智能化的内部管理系统, 实现了车站与班组、班组与班组之间的信息相互传递, 实现了管理工作的的智能化、便捷化。通过管理系统可全面了解各班组的工作情况, 形成了班组长自查、质量员巡查、值班长和站领导督查, 一级一级负责的管理体系, 为车站日常管理工作提供了一个良好的平台。

此外, 该站还通过设立服务员统一登录工单平台, 将旅客的投诉与建议第一时间记录, 并根据类别转发到相应的部门, 使得旅客投诉处理流程更为完善, 投诉处理更通畅、响应更及时。

正是通过一系列信息手段的运用, 无锡汽车站各项内部流程愈发完善, 通过了国际质量认证体系ISO9001认证, 获得了交通运输部和江苏省有关部门的多次表扬。

网上售票渐受旅客欢迎

“自2007年无锡汽车站推出网上售票和国内首张‘汽车电子客票’两年多来, 虽然目前的售票量已经达到了每天两千多票, 但相对本站每日发售三万多张汽车票来讲, 平均占比尚不足一成。”对业已取得的成绩, 潘琴客观地指出了尚有不足之处。

“目前, 网上购票的主力是学生、白领、商务人士, 而对电脑操作不熟悉的中年人则鲜有问津。但其实网络购票非常方便, 而且也安全, 大家大可以尝试去了解和使用这种新的购票方式。”车站有关负责人强调说。

近年来网络购物盛行, 支付宝、银行网络支付的形式丰富多彩, 许多旅客所担心的支付安全忧虑也已经开始逐步消散, 这为未来网络售票的盛行打开了通道。

网络购票其实并不费事, 无锡汽车站有关负责人表示, 在网上成功购票之后, 旅客可以将“电子客票” (也就是“行程单”) 打印出来或者记住行程单号, 到了汽车站就可以直接检票乘车, 旅客不用担心安全问题, 有疑惑也可以向总服务台咨询解决。

同时, 旅客在无锡汽车站网上购票平台购票, 也已经实现了不再注册会员, 只需简单几步即可操作好, 在支付环节, 可以选择支付宝、银联、移动手机钱包等多种方式付款。

目前, 网上购票的银联付款方式的合作银行有建行、工行、农行、招商、中信等13个主要银行, 付款十分方便。同时考虑到偶有银行接口连接不良的问题, 可能会导致一次付款不成, 对此, 无锡汽车站有关人士表示, 旅客可以尝试等候一会儿再操作一次, 或是换一家银行进行支付。

同时, 为了提醒旅客及时购票, 网上购票的时候, 在预定车票之后的30分钟内要进行付款, 超过这个时间, 则系统自动默认为旅客取消订单, 此次订票就会无效。

此外, 无锡汽车站有关负责人表示, 购票途中出现任何问题或疑惑, 旅客都可以在网上直接和“在线客服”进行沟通咨询, 或是致电汽车站客服电话进行电话问询。

HDMI车站终端显示系统设计 篇7

当前,城市轨道交通迅猛发展,已成为国家交通的重要组成部分。终端显示系统作为整个轨道交通重要的组成部分,其必须具备高速信号的实时处理能力,以确保终端显示系统的实时高清显示,同时系统还必须具备高度的可靠性和稳定性以适应地铁车站的复杂环境。

目前在地铁车站内传输的是SDI广播电视信号,但是SDI信号不能直接显示在消费类电子显示屏上。一般情况下,传统的终端显示系统将SDI信号转换为模拟音视频信号,但是会带来很大的信号转换损耗,而且设备连接很复杂。随着HMDI接口技术的发展,HDMI相对于其他的视频接口有带宽高、连接简单和保密性好的巨大优势,而且能直接在LCD上显示。因此,地在铁车站内将SDI信号转换为HDMI接口信号是一种必然趋势。同时随着光纤技术的发展,光纤传输的最大带宽可以达到100 Tbit/s[1], 因此在地铁车站中越来越趋向采用光纤代替同轴电缆传来输广播SDI信号,以满足实时高清显示的要求。笔者设计的高清终端显示系统,将光和电SDI信号转换为多路HDMI信号输出。系统运行可靠稳定,兼容性好。

1 数字音视频接口标准

1.1 SDI串行接口

SDI接口是美国电影与电视工程师学会(SMPTE)基于非归零反相编码定义的视频标准接口。在广播电视领域,SDI接口用于传送不压缩的音视频信号。SDI信号以4∶2∶2方式对视频亮度和色度采样形成,主要分为720×576格式的SD-SDI和1 920×1 080格式的HD-SDI信号,传输速度分别为270 Mbit/s和1.485 Gbit/s。其最大优点就是能在视频行和列消隐区嵌入大量的音频和辅助数据。依据STM259标准规定,可以嵌入的音频最少2路,最多16路[2]。

1.2 HDMI接口

HDMI是由国际高清多媒体接口组织制定的一种全新数字化视频/音频接口技术。它可以同时传输高清视频信号和数字音频信号,传输数据带宽高达10.2 Gbit/s。HDMI系统结构整体框图如图1所示[3]。

视频、音频和辅助数据在3条TMDS数据通道上传送。TMDS时钟通道传送视频像素时钟,作为数据通道上数据恢复的参考频率。HDMI数据传输过程分成视频数据传输期、数据岛数据传输期和控制数据传输期3个周期。视频数据传输期和数据岛数据传输期分别传输经过HDMI编码的10位TMDS视频流和10位TMDS音频流。控制数据传输期传输控制数据,表明下一个周期是视频数据传输期还是数据岛数据传输期。

2 硬件系统设计

2.1 系统总体框架

一般在一个地铁车站放置多个通过光纤或同轴电缆级联的HDMI高清终端,每个终端连接4～5个LCD显示屏。终端系统将车站播控中心传输来的广播高标清SDI信号转换为多路HDMI信号输出至车站大厅内的LCD显示屏,实现高清音视频信号实时稳定显示。

系统设计主要分为SDI输入部分、FPGA处理部分、HDMI处理部分和MCU控制部分,系统总体框架如图2所示。SDI输入部分要能兼容光输入和电信号输入,对输入的SDI信号进行均衡恢复并解嵌出音频数据和时钟信号。FPGA处理部分对音视频进行处理,并按照HDMI协议将音频和视频编码为HDMI接口信号。HDMI处理部分采取软编码和硬编码两套方案。软编码由FPGA编码完成;硬编码部分将FPGA编码输出的并行音频和视频通过ASIC编码为多路HDMI信号并驱动输出。

2.2 SDI处理部分

SDI处理部分包括光电转换、音频解嵌、SDI环出。本系统采用AVAGO公司的AFCT-57M5ATPZ芯片作为光模块完成光电转换。AFCT-57M5ATPZ是一款高性能、低功耗的光收发器,并且支持热插拔。在单模1 310 nm波长时,光信号最高速率能达到2.125 Gbit/s,收发距离能达到10 km,完全满足高清SDI信号的传输要求。

经过光电转换后的SDI音视频流输入到音频解嵌模块。本方案采用Gennum公司的GS1671芯片作为音频解嵌模块。GS1671支持从270 Mbit/s SD-SDI到1.485 Gbit/s HD-SDI的信号输入,对输入的信号具备很强的自适应均衡和检测纠错能力。GS1671首先对SDI信号进行均衡补偿,再通过内部集成的锁相环恢复出视频信号的时钟。在视频时钟信号的作用下,经过串并转换、解扰、音频解嵌和时序流解码,从SDI信号解嵌出I2S格式的音频信号和20 bit并行视频信号及时序信号,并将音视频信号输出至FPGA。此外GS1671环回输出2路经过时钟去抖的SDI信号至下一级HMDI终端输入。GS1671信号处理框图如图3所示。

2.3 FPGA处理部分

本系统中FPGA采用Xilinx公司的SP6LX45T,SP6LX45T是一款低功耗高性能的FPGA,它内部具有丰富的逻辑资源,内部集成了高速DDR3控制器,8个速率高达3.2 Gbit/s的高速串行收发器和16个低偏移的全局时钟网络系统。因此SP6LX45T非常适用于对时序要求严格的高速信号处理的应用中[4]。系统中FPGA主要完成音视频的HDMI软编码,HDMI转SDI输出,以及并行音视频数据的直通输出等功能。FPGA的编码设计框图如图4所示。

外部经过GS1671均衡后输出的20 bit并行视频和I2S格式的音频输入到FPGA内部的视频和音频FIFO,再将视频FIFO输出的信号进行Y/Cb/Cr到RGB的色域转换。处理后的并行视频和I2S格式音频通过FPGA内部的DDR IP核输出到外部高速DDR3中。DDR3数据存取速率高达800 MHz,能对音视频数据进行高速缓存以应对过大的数据量并解决跨时钟域的问题。DDR3将经过缓存后的音视频数据传回FPGA进行采样点的上下变换和图像缩放处理。处理后的音频和视频分为2路,一路直接输出到外部LT8618芯片进行HDMI硬编码,另一路音视频数据由FPGA根据HDMI1.3协议进行HDMI软编码,输出TMDS音视频流。FPGA中的视频时钟通过外部的Si5315芯片做时钟去抖处理,并作为音频时钟的参考时钟,因此FPGA内部的信号有很好的时序约束。

2.4 HDMI 处理部分

HDMI处理部分完成HDMI的编码输出。本系统为了实现更好的兼容性和稳定性,采用了2套方案——HDMI软编码和ASIC硬编码。HDMI软编码通过FPGA编码生成1路HDMI信号,并采用龙讯公司的LT86101EX芯片进行驱动输出。

HDMI硬编码部分分为三级,如图5所示。

HDMI硬编码第一级采用龙讯公司LT8618LP芯片。LT8618LP支持最新的HDMI1.3编码标准和24 bit色域深度;视频输入支持24 bit RGB/YCbCr 4∶4∶4,8/10/12 bit YCbCr 4∶2∶2的视频格式;音频输入支持4×I2S Dolby digital和DVD-Audio的音频格式。HDMI硬编码信号处理图如图6所示。

LT8618LP先将输入的20 bit的视频信号、H/YSYN和DCLK时序信号进行4∶2∶2到4∶4∶4的视频采样速率转换和YCbCr到RGB颜色空间转换。再将处理后的视频信号与输入打包的音频按照HDMI1.3标准生成标准HDMI信号,并且通过HDPC模块进行音视频数字内容加密。HDCP加密信息存储在外部E2PORM中。

HDMI编码第二级采用Loutium的LT86104将LT8616LP输出的信号作一分四处理,输出4路HDMI。第三级采用Lontium的LT86101EX对信号进行驱动输出,输入端能达到最大15 dB的均衡增益,输出端进行预加重驱动输出,信号无损传输距离能达到40 m,非常适用于车站内的应用。

2.5 MCU部分

本系统采用STC12LE5A60SA单片机作为MCU模块。STC12LE5A60SA是一款高速、低功耗、超强抗干扰性的新一代8051单片机,外设资源非常丰富[5]。系统上电后,MCU主要完成:1)系统复位和初始化。上电后MCU产生Resetn信号对系统进行复位。复位后通过SPI和I2C总线对GS1671,LT8618,LT86104等芯片进行初始化配置,并且与FPGA进行通信,获取FPGA的内部状态并作相应的处理;2)串口调试和低压检测。MCU通过I2C总线、SPI总线对LT8618,LT86104,LT86101EX进行音频和视频的调试,并将调试信息通过串口显示在PC端。同时MCU完成低压检测功能,一旦MCU检测到系统处于低电压状态就进行复位,保证系统稳定运行。MCU控制模块的软件流程图如图7所示。

3 硬件调试和分析

本系统设计的PCB版图如图8所示。系统调试时,通过IO2100D数字SDI接口卡将PC上的高清音视频信号转换为SDI信号输出作为测试信号源,原始视频图像分辨率为1 920×1 080,帧率为50 Hz,扫描方式为隔行扫描。SDI信号输入系统经过处理后输出的HDMI信号在监视器上显示的图像如图9所示。实验结果显示系统满足实时高清显示的要求,并且音视频同步良好,音视频信号质量高。

为了系统运行安全可靠,笔者对其做了静力放电、快速瞬变群脉冲和雷击等EMC检测。由于在PCB制板中对接地系统做了很好的布局且采取了良好的静电措施,系统通过了B级国家EMC标准。

4 结束语

本系统设计充分利用HDMI带宽高和光纤损耗低的优点,将广播SDI信号转换为当前消费领域广泛使用的HDMI接口信号,并兼容光和电SDI信号输入。系统已经在地铁车站试运行,运行试验表明,系统运行稳定可靠,控制方便;音视频实时性好,信号质量高,满足设计要求。并且系统通过了静力放电、快速瞬变群脉冲和雷击等EMC检测,完全满足地铁车站内特殊环境要求。因此,本系统设计具有很高的研究意义和实用价值。

参考文献

[1]饶云江,刘德森.光纤技术[M].北京:科学出版社,2008.

[2]SMPTE 272M,Formatting AES/EBU audio and auxiliary data into digitalvideo ancillary data space[S].1994.

[3]Matsushita Electric Industrial Co.,Ltd.High-Definition Multimedia In-terface Specification Version 1.3[S].2006.

[4]何宾.Xilinx可编程逻辑器件设计技术详解[M].北京:清华大学出版社,2010.

地铁车站通风空调系统设计方法 篇8

关键词：通风空调系统,城市交通,地铁

1 引言

现阶段, 中国经济建设工作取得了杰出的成绩, 公众的生活水平日益提升, 城市中“有车一族”的数量持续攀升, 赋予了城市极大的交通压力。地铁是公认具有速度快、运量大、占用资源少以及乘坐舒适方便的交通工具, 自问世以来便受到了人们的广泛关注。当前, 越来越多的城市为了缓解交通压力而建设地铁.应当看到, 地下通风空调系统是重要的地铁基础设施, 是地下通风环境改善工作中不可或缺的系统之一。在地铁站合理地布置通风空调系统有利于降低地铁项目造价、最大化地减少土建的规模, 给予旅客最佳的乘车体验。本文主要研究了地铁车站的通风空调系统设计, 供有关人员参考借鉴。

2 设计依据

对于任意一个车站, 都需要依照通风空调系统相关设计规范展开工作, 充分结合车站的土建特点、资金投资情况进行通风空调设计, 合理布置通风空调系统。主要设计依据有通风空调系统的使用功能、与地铁站的契合程度以及相关技术要求, 设计人员应当严格遵循国家制定的规程、规范以及设计标准。

3 设计过程

3.1 车站概况

车站位于××路西南侧, 主体沿××路方向。车站有效站台中心里程为YDK22+081.864。车站远期高峰小时客流1993人/h。车站为地下两层车站。地下一层为站厅层, 地下二层为站台层。车站总长度为230.5m, 有效站台长度118m。站厅公共区面积1718m2, 站台公共区面积1356m2。设备及管理用房分设于车站两端。在车站两端地面上各设有2座活塞/机械通风亭、1座新风亭和1座排风亭, 车站冷却塔、膨胀水箱和多联机室外机分别设在左端风亭附件的地面上。车站周边无敏感建筑。本车站中部公共区部分共设4个出入口, 3号出入口为远期预留, 2号出入口长度大于60m, 车站无轨道交通换乘。

一个地铁车站的概况主要包括上述内容, 只有先了解一个车站的土建概况才能开展通风空调设计。跟据车站的土建情况确定采用合适的系统形式, 比如说大系统是采用双端送风还是单端送风;冷源是采用冷却塔还是蒸发冷凝机组等等。

3.2 设计原则及标准

(1) 通风空调系统设备用房的设计。需要合理地布置车站通风空调系统设备用房, 设备用房应结合实际情况灵活布置。在设计风亭的过程中, 应当充分考虑城市的环境条件, 风亭应当与城市环境条件相协调、相适应。为了提升乘客的出行体验, 为车站创造静谧的环境, 需要严格控制噪声, 使噪声声贝处于相关标准的规定范围内。

(2) 通风空调系统需要及时排除余热余湿。为了给乘客提供舒适的乘车环境, 为设备提供良好的运行环境, 为地铁工作人员创造优越的工作环境, 应当确保通风空调系统在地铁正常运营过程中及时地排出余热余湿。

(3) 确保通风空调系统能够提供舒适的热环境条件。当地铁在区间隧道中受到阻塞时, 乘客可能感到不适, 因此, 需要对通风空调系统进行优化设计, 保证列车阻塞在区间隧道内时车内热环境条件自然、良好, 不会令乘客产生不良反应[2]。

(4) 通风空调系统应当具备火灾报警与排烟等功能。保障乘客的安全是地铁集团的头等大事。在火灾发生的第一时间内, 通风空调系统必须能够顺利地开展通风、排烟以及防烟等工作。通风空调系统应当为消防人员与乘客提供维持基本生命活动所需的新风量, 空调系统必须要形成一定数值的迎面风速[5~7], 如此方能最大程度地保障乘客、地铁工作人员与消防人员的生命财产安全。

(5) 通风空调系统的设计应遵循分类原则。在设计地铁通风空调系统的过程中, 应当遵循分类设计原则。设计人员需要依据各区域运行时间的差异、环境控制参数要素以及使用功能的不同来开展分类设计工作。

(6) 通风空调系统的设计应遵循安全等原则。应当确保通风空调系统具备较强的可靠性、技术先进性与安全性, 所有的设备要定期安排专业人员进行检修维护、在设计过程应当考虑设备的效率与节能性, 推广应用自动控制性能高、智能化特征显著的设备。

3.3 系统划分

(1) 隧道通风系统。隧道通风系统是地铁通风空调系统的重要构成成分, 具备确保区间隧道通风正常的重要功能。当列车阻塞在区间隧道时, 隧道通风系统将启动区间风机来为隧道送风。通风系统的进风来源于大气, 直接将排风排至地面。隧道通风系统形式主要有单活塞系统和双活塞系统, 目前普遍使用的系统是双活塞系统, 只有在土建条件及其恶劣时才会使用单活塞系统。隧道通风系统通过风阀的切换来实现事故通风和活塞风两种运行模式的转换。

(2) 车站大系统。大系统一般指负责车站公共区空调通风的那一套系统, 它担负着控制公共区域湿度、温度的重要职责。车站公共区通风空调大系统一般使用一次回风全空气技术。组合式空调器、空调新风机、排烟风机、风阀以及消声器等是一次回风全空气系统的主要组成分。一般通过室外空气温度, 焓值的变化来控制回排风机与组合式空调的运行模式。

大系统的布置形式, 对于标准站而言, 主要是采用双端送风, 即在站厅层两端的环控机房内设置组合式空调器和回排风机, 通过风管将处理好的空气送到公共区。有时根据车站的特点也可以采用单端送风的形式, 即在车站的一端 (主要是设备小端, 此时环控机房挨着公共区) 布置两台组合式空调器, 这种布置特别适合设备区带长通道的车站。

(3) 车站小系统。车站小系统针对设备区房间而言的, 根据设备区房间功能以及对温湿度要求的不同而将其划成不同系统。车站小系统的排风机、空调机组等设备集中于通风空调机房内, 为实现小系统风管距离短、尺寸小以及阻力小的目标, 在土建配合阶段就要考虑好小系统房间的布置, 尽可能使同一个系统的房间布置在一条直线上, 或者同一片区域。

(4) 车站水系统及备用系统。地铁车站一般而言都不供暖, 车站水系统设计主要是指冷水系统的设计。一般来讲, 空调冷冻水的回水温度为12℃, 供水温度7℃。冷却水的回水温度为37℃, 供水温度为32℃。地铁车站的冷源一般是通过设置冷却塔来获取空气中的冷量, 有时出于美观和噪声的考虑, 地面没有地方设置冷却塔, 会采用蒸发冷凝技术。车站设备管理用房的空调通风系统与公共区域的通风系统共用冷源, 从而实现节能减排的目的。

车站备用系统主要是多联机系统, 其在主系统发生故障后启用, 备用系统与主系统的各类设计基本一致, 具备较强的可靠性、实用性与安全性。车站定期安排检修人员对备用系统进行维护, 确保备用系统的程序、设备正常[4]。

4 结语

新的发展形势下做好地铁建设工作具有重要的现实意义。地铁空调系统设计好坏是评价一个地铁车站设计质量的重要指标。好的空调设计在保证空调效果的同时能使土建规模减小, 运行费用降低。在进行地铁车站通风空调设计时: (1) 要结合土建情况采用合适的系统形式。 (2) 在土建配合阶段考虑好系统房间的布置, 使管线尽可能短而直。 (3) 在设计计算过程中要严格按照要求来进行计算选型, 选择最合适的设备。地铁车站设计过程中应尽可能跟相关专家沟通交流, 落实好他们的意见, 这样才能促进车站通风空调系统设计工作者的进步, 从而做好对通风空调系统设计方案的优化工作。

参考文献

[1]张鲲.地铁换乘车站通风空调系统资源共享分析研究[J].制冷与空调 (四川) , 2014 (06) .

[2]韦邦政.建筑结构加固设计及其施工技术运用的探讨[J].中外建筑, 2015 (07) .

[3]高慧翔, 吴炜, 刘伊江.地铁车站公共区通风空调系统空调负荷计算[J].暖通空调, 2015 (07) .

[4]鲜少华.杭州地铁1, 2号线车站通风空调系统设计比较与分析[J].暖通空调, 2014 (04) .

[5]刘亚成, 张吉礼, 赵天怡.方形均速管流量系数影响因素数值仿真研究[J].仪表技术与传感器, 2015, 12:92~96.

[6]刘亚成, 张吉礼, 夏南琪.均速管流量计国内外研究进展分析[J].建筑热能通风空调, 2016, 03:47~51.