地鐵自動售檢票設備節能控制系統的研究

武漢地鐵運營有限公司 孫 詩 沈何一

1.系統概述

隨著軌道交通的快速發展，給市民出行帶來了快捷和便利。但隨著投入建設和運營使用的地鐵線路逐漸增加，地鐵成本支出顯著增長，同時給地鐵公司也帶來了巨大的壓力。對此，成本管控、開源節流變成了地鐵運營重點研究的話題。目前地鐵運營占比較高的幾類主要成本支出為：人力成本、車輛和設施設備維修維護成本、設備大修大改支出成本以及生產能源使用成本。本節能系統通過對自動售檢票設備各模塊自動化管控，讓設備各模塊能在運營時間內自動上電，運營結束時間內自動斷電，節省電力，在能源使用方面有效的對運營成本進行管控。

1.1 系統原理

本系統主要通過特制的電源主控單元快速地讀取自動售檢票設備主控單元（工控機）儲存的模塊運營控制時間等重要信息指定，并借助電源開關控制模塊對單程票、硬幣等模塊單獨電力控制。通過RS232數據接口，進行信息數據及指令的交互，實現自動開啟和關閉指定模塊的電源。

1.2 系統優越性

本系統運用范圍廣泛，不僅僅局限于某一城市某一類型自動售檢票設備應用。系統主要對電源模塊源頭輸出進行控制，起到橋接的作用，可應用于不同廠家生產的自動售檢票設備內。

本系統程序簡單，適配性強。系統控制時間為通過讀取信息數據XML文件中的時間點關鍵字，與實際設備時間對比進行程序開啟或關閉控制。

本系統成本低，實用性高。本系統采用的電子元件及數據傳輸接口等硬件，原料采購方便，且制作費用較低。

2.硬件設計

該系統硬件主要包括以下幾個部分：電源主控單元、電源開關控制模塊、串口通訊線、穩壓電路等。

自動售檢票設備節能系統硬件結構如圖1所示。

2.1 電源主控單元

電源主控單元主要采用ARM9及以上芯片，具有體積小、低功耗、低成本、高性能的優點。通過RS232串口實現與上位機（自動售檢票工控機）之間的信息交互工作，實時監控上位機存儲的模塊運營時間控制參數，當參數信息發生變化，電源主控單元可以迅速接收變化信息并做出比對判斷，同時根據實時信息作出相應的指令并反饋給各個繼電器。

圖1

2.2 電源開關控制模塊

電源開關控制模塊采用8個繼電器組裝而成，分別獨立控制硬幣、單程票等不同模塊。一般繼電器具有控制系統和被控制系統之間的互動關系。運用到本系統控制電路中時，繼電器做為控制電流聯通與否的中間件，一種用小電流去控制大電流運作的一種“自動開關”，對電路起到自動調節、安全保護、轉換電路等作用。繼電器在未收到模塊斷電指令時，處于斷電常開狀態；當接收到某模塊斷電的指令時，控制該模塊的繼電器處于上電閉合狀態。此設計在于繼電器故障時，連接的設備模塊仍可以正常工作使用，減少可能存在的故障點。

2.3 串口通訊

工控機與電源主控單元之間為RS232通信傳輸方式，主要采用RXD、TXD兩路數據傳輸方式。

2.4 穩壓電路

穩壓電路在系統中起到穩定電源及將電源供電轉換成電路板所需電壓的作用。

圖2

3.軟件設計

本系統通過實時監控，判斷工控機接收的運營時間控制參數是否發生變化，依據時間及模塊信息在指定的某一時間改變繼電器的開閉合狀態，進而實現電源開關控制。

系統軟件處理流程圖如圖2所示。

3.1 模塊運營時間控制參數

模塊運營時間控制參數通過ACC下發LC到SC再到各車站自動售檢票設備，存儲于設備工控機內，以XML文件形式用于設置設備內各模塊的運營工作和結束切換時間。此系統主要用到參數中的運營開始時間參數“Opentime”以及運營結束時間參數“Closetime”，以及模塊代碼單程票模塊“0201”、硬幣模塊“0202”等。

3.2 處理流程設計

電源主控單元實時讀取模塊運營時間參數中各模塊的運營時間點，并寫入芯片的控制程序中。當檢測到運營時間點發生變化的時候，電源主控單元會將新的時間點覆蓋上次記錄的時間點，并寫入控制程序中，確保參數根據運營需求實時進行更新。若時間參數無變化，系統則以最后一次記錄的參數時間為準。當系統運行過程中，系統時間和記錄的最新運營控制時間一致時，電源主控單元會立刻對電源開關控制模塊作出對應模塊的控制指定。例如當系統時間與時間控制參數中單程票模塊“0201”的“Closetime”時間點一致時，電源主控單元給電源開關控制模塊發出單程票模塊運營結束的指定，連接單程票模塊的繼電器將從斷電常開狀態變為上電閉合狀態，控制單程票模塊斷電。同時，由工控機接收到單程票模塊未工作反饋狀態，及時更新設備模塊服務狀態。反之，開始運營時則會指定相應繼電器斷開。如果系統時間未達到參數中對應的時間點，那么電源控制單元保持最后一次指定狀態。

4.總結

本文闡述了地鐵自動售檢票節能控制系統的整體設計，包括硬件和軟件的實現，該系統用于地鐵自動售檢票系統車站設備內部，將節省地鐵運營的能源成本和人力成本。

[1]陳旻瑜.地鐵運營成本特性分析[J].現代城市軌道交通,2006(4):91.