具有無線通訊維護功能的軌道交通車門控制器

陸馳宇 周洲

摘 要：介紹了軌道交通車門控制器現有的維護方式，分析了現有維護方式存在的問題和缺點，提出了一種應用藍牙通訊的門控器無線通訊維護方法，詳細分析了藍牙維護的背景、可實行性以及實現方式，表明藍牙維護在軌道交通車門控制器上具有良好的實用性。

關鍵詞：門控器;藍牙;無線通訊;維護方式

中圖分類號：U270.386 文獻標識碼：A

1 概述

1.1 軌道交通車門控制器現有維護方式

現有的軌道交通車門控制器（以下簡稱門控器）上通過發光二極管顯示對應的輸入輸出口狀態信息，通過數碼管和發光二極管的組合方式顯示故障代碼，維護人員通過故障代碼判定故障內容并上報。同時，維護人員需攜帶筆記本電腦，通過門控器上的維護端口（通常是USB接口）進行故障數據的下載和DSP程序升級。

現有的維護方式，無論是通過數碼管和發光二極管的組合方式來指示故障信息，還是通過維護端口下載故障數據以及程序升級，都需要維護人員依次對各個門進行打開罩板、查看故障、下載故障數據、程序升級等操作。由于門控器分散在各個列車的各個門，現有的維護方式需要耗費大量的時間和人力，效率低下。此外，數碼管對故障的指示太過簡單，而且只能顯示當前故障，導致維護人員一方面需要花時間判定故障內容，另一方面無法確定當前具體的故障數量，無法達到及時有效處理故障的要求。而且，一旦故障門控器較多，需要上報的狀態信息也就隨之變多，難免會出現上報信息有疏漏的情況，非常影響解決故障的效率。

1.2 門控器維護方式改進

本文提出一種應用藍牙通訊的門控器無線通訊維護方法，在現有門控器上增加藍牙模塊，通過手機APP連接門控器藍牙，維護人員站在一節車廂的任意位置，能夠連接本節車廂內所有門控器藍牙，完成查看狀態故障信息、下載故障數據、無線程序升級等功能，操作便捷、高效，節省了大量的時間和人力。為了對故障數據進行整合，搭建藍牙后臺服務器，維護人員可以通過手機藍牙APP的一鍵上傳功能，便捷的將下載的狀態信息和故障數據一鍵上傳至后臺服務器，設計人員不需要前往故障現場也能實時查看故障信息。此種維護方式有助于提升車輛門控器現場維護的效率，節約時間和人力成本。

2 門控器藍牙維護功能分析及介紹

2.1 藍牙介紹

藍牙技術是一種無線數據與語音通信的開放性全球規范，由底層硬件模塊、中間協議層和高層應用組成[1，2]。簡單的說，藍牙技術是一種利用低功率無線電在各種3C設備間彼此傳輸數據的技術。藍牙工作在全球通用的2.4GHz ISM（即工業、科學、醫學）頻段，使用IEEE802.15協議[3]。作為一種新興的短距離無線通信技術，藍牙技術正處于高速發展的道路上，隨著2016年推出傳輸速度更快、連接距離更遠、通訊質量更穩定的藍牙5.0標準發布，藍牙技術在智能設備、音頻、車載藍牙、工業物聯網、樓宇自動化、醫療可穿戴式設備等行業大放異彩，逐漸成為人們生活中必不可少的技術[4]。

2.2 藍牙在軌道交通中應用可行性分析

藍牙、WIFI和地鐵CBTC信號系統同為2.4GHZ頻段，理論上有可能產生同頻段干擾，但在實際使用過程中，藍牙模塊與地鐵CBTC信號系統不會產生同頻干擾，可以在地鐵上使用。

門控器使用的藍牙有兩種模式，分為正常工作模式和睡眠模式，睡眠模式下，射頻RF關閉，藍牙無發射功率。地鐵在實際運行過程中并不需要使用藍牙，門控器藍牙可配置睡眠模式，對地鐵CBTC信號系統完全沒有影響。

正常工作模式下，藍牙發射功率為1 mW～3mW，這與乘客手機藍牙的發射功率大致相同，遠小于乘客手機WIFI的發射功率。地鐵的車門數量一般不超過60，載客數量約1 000人左右，這些乘客所攜帶并開啟的手機藍牙、WIFI，不僅數量遠多于門控器藍牙的數量，帶來的干擾影響也遠大于門控器藍牙正常工作狀態下所產生的干擾影響，而平日里乘客們的手機藍牙、WIFI并未被限制攜帶和使用，那么門控器中干擾更小的藍牙模塊也能夠在地鐵上使用。

2.3 藍牙維護實現方式

（1）整體結構。藍牙維護方式的整體結構如圖1所示，在現有門控器上增加的藍牙模塊，通過UART串口與DSP通信，手機APP通過控制指令使藍牙模塊進入透傳模式。在透傳模式中，DSP判斷藍牙發送的指令，并進行對應的數據接收、發送、參數配置。手機APP接收到DSP發送的信息后，顯示在對應的功能界面，可以通過一鍵上傳功能，將獲取到的數據上傳至后臺服務器。

（2）藍牙APP功能框圖。藍牙APP實現的功能框圖如圖2所示，打開藍牙APP后進入登錄界面，維護人員根據分配的賬號密碼登錄，隨后進入功能選擇界面，可以根據需要選擇相應功能，包括查看狀態信息及下載、故障信息查看及下載、無線程序升級和上傳服務器。

（3）裝車驗證。為了驗證藍牙APP通訊穩定性，在地鐵車輛上安裝具有無線通訊維護功能的門控器進行了測試驗證，驗證了在同一節車廂內，藍牙信號的質量較高，穩定性較好，數據無中斷，能夠滿足藍牙維護的需求。

3 結論

本文介紹了一種基于藍牙通訊的門控器無線通訊維護方法，詳細分析了藍牙維護的背景、工作原理、可實現性以及實現方式，并對這種維護方式的優越性作了進一步的說明，同時還展示了藍牙維護的實際效果，驗證了藍牙維護在軌道交通門控器上具有良好的實用性。

參考文獻：

[1]王瑩.淺談藍牙技術應用及其發展展望[J].黑龍江科技信息，2011（14）：90.

[2]吳昊，胡博.通信中的藍牙技術[J].魅力中國，2018（33）：242.

[3]朱昭華.淺析藍牙技術[J].電聲技術，2018，42（04）：70-72.

[4]林滿山.淺談藍牙技術的發展現狀和前景[J].黑龍江科技信息，2016（14）：165.