對(duì)列車車廂環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的完善設(shè)計(jì)

梁景源 孫偉強(qiáng)

摘要：目前青島地鐵中的車載監(jiān)控系統(tǒng)主要涉及到對(duì)列車速度、安全門狀態(tài)、列車運(yùn)行方向等信息進(jìn)行監(jiān)控，將車載系統(tǒng)檢測(cè)的信息傳輸給MMI，使司機(jī)和車載檢修人員更直觀的觀察列車的問題所在。由于地鐵車廂較為封閉，車廂溫度靠空調(diào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，但平時(shí)的調(diào)溫系統(tǒng)檢測(cè)靠人工來檢測(cè)，本文的構(gòu)想是將車溫檢測(cè)系統(tǒng)連接到MMI中，減少人工費(fèi)用。

關(guān)鍵詞：MMI;車載監(jiān)控;溫度檢測(cè)

0? 引言

車載監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用到傳感器的部分是在車軸上固定的兩個(gè)速度傳感器，在青島地鐵中設(shè)定為左第一個(gè)輪，右第二個(gè)輪，對(duì)列車速度進(jìn)行檢測(cè)，通過有線傳輸將檢測(cè)信息傳遞給控制面板，在通過控制面板將信息傳遞給MMI顯示屏。通過該原理將車廂內(nèi)部設(shè)定的溫度傳感器與控制面板連接，進(jìn)行信息傳輸顯示是較為合理的。

1? 設(shè)計(jì)方案

本次設(shè)計(jì)主要是通過速度傳感器作為實(shí)際應(yīng)用的基礎(chǔ)，將溫度傳感器按相同原理進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)車廂溫度進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)可以判斷是否是調(diào)溫設(shè)備出現(xiàn)故障。本次設(shè)計(jì)是將每一個(gè)車廂的中部都配有一個(gè)溫度傳感器，將溫度傳感器通過有線傳輸連接到列車的駕駛室機(jī)箱中，通過機(jī)箱與MMI的連接，將信息顯示在MMI顯示屏上。

在設(shè)計(jì)該界面的時(shí)候結(jié)合了實(shí)際運(yùn)行情況，每經(jīng)過一站都需要進(jìn)行安全門的開啟和關(guān)閉，所以此時(shí)的車廂溫度會(huì)發(fā)生明顯變化，假定系統(tǒng)設(shè)定車廂內(nèi)的溫度為22℃恒溫制冷，當(dāng)列車安全門打開會(huì)或者車廂內(nèi)部乘客過多，都會(huì)造成車廂內(nèi)的溫度進(jìn)行變化，此時(shí)溫度傳感器會(huì)檢測(cè)到溫度的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，在20-25℃之間都是允許范圍。當(dāng)超過設(shè)定范圍會(huì)有對(duì)應(yīng)的表示，在界面設(shè)計(jì)中進(jìn)行詳細(xì)說明。

2? 元器件設(shè)計(jì)

2.1 器件的選擇

本系統(tǒng)中針對(duì)溫度傳感器選用的是DS18B20數(shù)字溫度傳感器，該型號(hào)的傳感器可以檢測(cè)-55～+125℃內(nèi)的溫度值，檢測(cè)的范圍廣，且工作電壓低，3～5V即可驅(qū)動(dòng)。該芯片具有檢測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、價(jià)格低、工作性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，適合應(yīng)用于本次構(gòu)想的地鐵車廂內(nèi)。

同時(shí)在機(jī)箱的顯示板卡中加一個(gè)AT89C51單片機(jī)作為中間信息處理部分，AT89C51是一個(gè)較為常見，易于編程的單片機(jī)芯片，可以實(shí)現(xiàn)與顯示屏的連接進(jìn)行信息傳遞。

2.2 電路的設(shè)計(jì)

由于列車行駛有兩個(gè)車頭，所以本次設(shè)計(jì)配備兩個(gè)單片機(jī)分別放置在列車兩端的機(jī)柜中，以其中一端為例，DS18B20溫度傳感器有三個(gè)引腳，分別是VDD端、I/O端、GND端，VDD端與外接電源相連，同時(shí)與I/O端口連接配有一個(gè)4.7K的電阻進(jìn)行電路保護(hù)，I/O端口同時(shí)與單片機(jī)的P2.4接口連接，進(jìn)行信息傳遞，此外GND端為接地端。

3? MMI界面設(shè)計(jì)

在MMI界面設(shè)計(jì)中首先是切換界面設(shè)計(jì)，當(dāng)點(diǎn)擊車廂溫度按鍵時(shí)候會(huì)切換到溫度監(jiān)測(cè)界面，在界面中有一個(gè)報(bào)警表示燈，設(shè)定溫度顯示處，溫度調(diào)節(jié)累加累減按鍵，確定按鍵以及重啟按鍵。

系統(tǒng)設(shè)定恒溫制冷22℃，可以根據(jù)不同的環(huán)境因素設(shè)定制冷溫度值，通過加或者減改變溫度，按OK鍵進(jìn)行溫度確定。當(dāng)檢測(cè)的溫度高于設(shè)定的溫度時(shí)報(bào)警燈會(huì)閃爍，但并不能證明設(shè)備故障，當(dāng)閃爍時(shí)間長達(dá)5分鐘，說明設(shè)備制冷或者制熱沒有起到效果，系統(tǒng)會(huì)默認(rèn)為調(diào)溫設(shè)備出現(xiàn)故障，指示燈會(huì)變?yōu)槌Ａ翣顟B(tài)。考慮到可能是設(shè)備長期工作出現(xiàn)故障，所以界面中設(shè)定了重啟開關(guān)，當(dāng)系統(tǒng)報(bào)警燈為常亮狀態(tài)，可以嘗試重啟設(shè)備，如果重啟后還是不能達(dá)到預(yù)期的制冷效果，說明是制冷機(jī)器出現(xiàn)故障。

由于一輛列車的制冷設(shè)備是聯(lián)鎖的，而溫度傳感器是單獨(dú)作業(yè)的，報(bào)警顯示是當(dāng)所有的檢測(cè)值都高于設(shè)定值才會(huì)報(bào)警，這樣可以避免個(gè)別溫度傳感器出現(xiàn)故障，誤報(bào)信息。重啟之后報(bào)警燈仍然常亮，說明的確是調(diào)溫設(shè)備故障，需要進(jìn)行維修。設(shè)計(jì)界面如圖1所示。

4? 結(jié)束語

本文對(duì)列車車載系統(tǒng)進(jìn)行功能完善設(shè)計(jì)，其目的是為了減少人工成本，用一種更加智能化的便捷的方式對(duì)車廂進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)考慮了個(gè)別溫度傳感器故障所帶來的誤判，用到程序編輯將所有傳感器檢測(cè)值均超出檢測(cè)范圍才會(huì)觸發(fā)報(bào)警信息。該功能可以較為可靠的實(shí)施，主要是以車載速度傳感器作為使用依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]唐德琴.電子溫度檢測(cè)儀器技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略研究[J].電子科學(xué)技術(shù)，2009：1-8.

[2]孫有望，李云清.城市軌道交通概論[M].北京：中國鐵道出版社，2000：86-120.

[3]陳滿秀，譚克誠.寶駿560汽車胎壓監(jiān)控系統(tǒng)初探[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2018（03）：148-151.