快速公交站臺門系統(tǒng)設計

發(fā)布時間：2017-06-08所屬分類：科技論文瀏覽：1次

摘 要： 這篇系統(tǒng)職稱論文發(fā)表了快速公交站臺門系統(tǒng)設計，傳統(tǒng)的快速公交站臺門設計已經不能適應準確聯(lián)動的目的，論文設計了一套基于RFID無線射頻識別技術的聯(lián)動系統(tǒng)方案，包括硬件設計和軟件設計兩大部分，為BRT與站臺門之間實現(xiàn)高效而安全的運營創(chuàng)造條件。通過系統(tǒng)

　　這篇系統(tǒng)職稱論文發(fā)表了快速公交站臺門系統(tǒng)設計，傳統(tǒng)的快速公交站臺門設計已經不能適應準確聯(lián)動的目的，論文設計了一套基于RFID無線射頻識別技術的聯(lián)動系統(tǒng)方案，包括硬件設計和軟件設計兩大部分，為BRT與站臺門之間實現(xiàn)高效而安全的運營創(chuàng)造條件。通過系統(tǒng)調整實現(xiàn)了車輛門與站臺門準確的無線聯(lián)動。

　　關鍵詞：系統(tǒng)職稱評定論文,快速公交BRT,站臺門,RFID無線射頻識別技術

　　目前快速公交BRT車輛與站臺門之間的無線聯(lián)動設計大多采用紅外、ZigBee、攝像等技術。考慮到現(xiàn)場開放式全天候運營工況環(huán)境，以上技術固有的缺陷無法滿足準確聯(lián)動，比如紅外技術受限于發(fā)射器與接收器之間的紅外感應角度較小且不能有障礙物遮擋;ZigBee無線技術在短距離定位上，精度和重復度無法保證;攝像技術通過捕捉視頻采樣照片識別公交車輛，易受現(xiàn)場實際環(huán)境制約，造成誤判等。

　　1系統(tǒng)設計

　　該系統(tǒng)主要由RFID單元、PLC控制器單元、DCU門控單元、PSA上位監(jiān)控單元組成。系統(tǒng)拓撲圖如圖1所示：

　　1.1RFID單元設計

　　RFID單元硬件主要由TAG車載標簽、Reader閱讀器、天線等組成。標簽采用全向天線，安放在車輛儀表盤內預留位置處并設置輸入點(開門信號、關門信號、故障反饋等)和輸出點(開到位、關到位、故障報警等)，標簽通過輸入點采集司機按鈕操作信號，通過輸出點指示站臺門動作狀態(tài)及報警。閱讀器安裝在站臺門固定側盒內，設置控制和通訊端口且與PLC控制器進行連接，完成無線收發(fā)數(shù)據向PLC有線信號的轉換。其中供電部分由就地電源模塊提供，即標簽由車載電源供電，閱讀器由站臺門電源供電。RFID單元硬件除由以上組成外，另外跟隨BRT車輛為司機配備了一個無線遙控器，內置鋰電池、TAG標簽及I/O口，作為司機緊急備用操作時使用。RFID單元軟件通過PC機串口與閱讀器連接，使用自定義協(xié)議對閱讀器及標簽相關參數(shù)進行讀寫。

　　主要參數(shù)包括設置閱讀器及標簽唯一ID號(用于識別閱讀器和標簽的物理屬性)、設置RF衰減值(通過對射頻高頻信號2.4GHz的修改達到控制閱讀器與標簽磁場感應距離目的)、設置RSSI門限(通過對射頻低頻信號125kHz的修改達到控制標簽是否被激活的目的)。RFID單元工作機制如下：(1)閱讀器及標簽供電;(2)閱讀器開始以特定頻率發(fā)射低頻觸發(fā)信號，同時開始掃描區(qū)域內標簽信號;(3)當車載標簽進入閱讀器觸發(fā)信號范圍，接收到觸發(fā)信號后，標簽以高頻向閱讀器發(fā)送數(shù)據;(4)數(shù)據內容包括標簽ID、觸發(fā)器ID、標簽以及閱讀器被觸發(fā)時的I/O狀態(tài)和場強值;(5)閱讀器穩(wěn)定收到標簽數(shù)據一段時間(該時間段可調)后，通過I/O端口采集站臺門狀態(tài)并發(fā)送開關門命令，通過無線磁場耦合傳輸給標簽;(6)區(qū)域內標簽被低頻信號激活一段時間(該時間段可調)后，通過I/O端口發(fā)送司機開關門命令并采集站臺門狀態(tài)，通過無線磁場耦合傳輸給閱讀器;(7)閱讀器通過串口與PLC控制器連接，進行數(shù)據全雙工讀寫。

　　1.2PLC控制器單元設計

　　PLC控制器單元主要由CPU中央處理器、I/O模塊、通訊模塊等組成。CPU負責軟件算法及邏輯編程，I/O模塊負責外部輸入信號采集及數(shù)字邏輯信號的輸出，通訊模塊負責與RFID閱讀器、DCU門控器、PSA上位監(jiān)控單元之間進行數(shù)據交換。PLC軟件編程主要由以下功能模塊組成：(1)DCU門控器I/O邏輯處理功能塊，用于開關門命令及狀態(tài)的互鎖邏輯處理;(2)RFID單元I/O邏輯處理功能塊，用于開關門命令及反饋狀態(tài)的采集和數(shù)字濾波處理;(3)RFID單元參數(shù)自適應調整功能塊，根據標簽與閱讀器之間磁場強度值動態(tài)調整RF及RSSI門限，吸納環(huán)境因素帶來的定位距離漂移誤差，確保標簽與閱讀器之間建立起有效的磁場通道;(4)PSA監(jiān)控單元數(shù)據采集功能塊，PLC通過串口與PSA連接，通訊協(xié)議采用標準的MODBUS-RTU，按照03(讀寫)、04(只讀)功能碼傳輸相關變量;(5)故障診斷功能塊，用于分析在線設備包括RFID單元、DCU單元、PLC單元、PSA單元等各種故障報警及原因追述。

　　1.3DCU門控器單元設計

　　DCU是站臺滑動門電機的監(jiān)控裝置，每道滑動門單元配置一套DCU門控單元，控制兩扇滑動門動作。門控單元主要由控制驅動器、開關電源、接口單元及驅動與控制軟件等組成。驅動器負責電機電流、速度、位置曲線的檢測和計算，完成站臺門門體動作的加減速曲線。(1)控制器負責I/O信號采集和輸出(開關門命令、站臺門運動狀態(tài)反饋、位置反饋、各種故障狀態(tài)等)，并完成1#DCU與N#DCU之間CAN通訊以及與PLC控制器之間的RS485通訊;(2)驅動器負責電機電流、速度、位置曲線的檢測和計算，完成站臺門門體動作的加減速曲線;(3)開關電源負責將站臺供電，諸如AC220V或DC110V等轉換成DCU控制驅動器所需要的工作電源;(4)接口單元主要包括硬件I/O接口和通訊接口。

　　其中I/O接口由單門操作盒LCB、整側站臺門操作箱PSL、就地狀態(tài)門頭燈DOI等組成，通訊接口由DCU之間的CAN通訊和DCU與PLC之間的RS485通訊組成;(5)驅動控制軟件包括I/O邏輯控制和電機三環(huán)控制。負責站臺滑動門按照設定的速度曲線實現(xiàn)對電機的實時控制，能夠根據門體在安裝后滑動門體推拉阻力的偏差，自動修正速度曲線，使滑動門到達規(guī)定的開關門時間。

　　1.4PSA上位監(jiān)控單元設計

　　PSA上位監(jiān)控單元主要由通訊驅動模塊、數(shù)據監(jiān)控模塊、數(shù)據庫模塊、故障報警模塊、數(shù)據轉發(fā)模塊組成。通訊驅動模塊負責解析PLC控制器設備層數(shù)據通訊協(xié)議及點表內容，數(shù)據監(jiān)控模塊負責在線設備所有數(shù)據實時采集并進行相關參數(shù)設置，數(shù)據庫模塊完成歷史數(shù)據存儲、歸檔、查詢，故障報警模塊負責數(shù)據變量的實時及邏輯報警。(1)通訊驅動模塊主要負責下位設備層數(shù)據與上位監(jiān)控PSA之間的協(xié)議轉換與內容傳輸，包括串口自定義協(xié)議、標準MODBUS-RTU、MODBUS-TCP等;(2)數(shù)據監(jiān)控模塊包括用戶管理、監(jiān)視畫面編輯與發(fā)布、變量篩選及存儲、工藝流程VBS腳本開發(fā)等;(3)數(shù)據庫模塊主要用于變量及報警記錄的歸檔和查詢，包括實時運行數(shù)據庫和歷史數(shù)據庫;

　　(4)故障報警模塊負責對在線設備，諸如RFID、DCU、PLC等單元進行實時故障診斷，對故障按級別進行分類顯示和處理。同時加入自學習算法，對故障部位、部件及次數(shù)等變量參數(shù)進行函數(shù)統(tǒng)計和計算，自動估算易損件類型和預更換時間等;(5)數(shù)據轉發(fā)模塊主要負責與二級計算機管理系統(tǒng)，諸如綜合監(jiān)控ISCS進行數(shù)據通訊，即將站臺級的數(shù)據按照規(guī)約篩選后匯總到數(shù)據集控中心，便于集控中心對所有BRT站點的數(shù)據進行監(jiān)控。

　　2結語

　　當快速公交BRT越來越多地服務于各大城市時，它的快捷性、安全性、高效性受到了嚴格的考驗。站臺門作為公交車與乘客之間的安全屏障，如何實現(xiàn)在全天候工況下與BRT車輛精準而穩(wěn)定的聯(lián)動，讓司機進站及出站時可以實時掌握站臺門狀態(tài)并提前做出預案，讓乘客可以安全上下車，節(jié)約車輛駐車等待時間等要求，需要通過成熟、可靠、安全的系統(tǒng)設計來保證。系統(tǒng)中采用RFID無線射頻識別技術實現(xiàn)了BRT車輛與站臺門之間的無線對話，并通過系統(tǒng)中核心門控DCU單元以及PSA上位監(jiān)控單元，使就地車輛司機、乘客和遠程數(shù)據集控中心可以實時動態(tài)全過程掌控車輛及站臺門狀態(tài)，最終讓司機操作簡單，乘客上下車快捷，讓作為后臺的數(shù)據集控中心做出高效的行車安排和調度。

　　參考文獻

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　　作者：趙忠 單位：上海嘉成軌道交通安全保障系統(tǒng)股份公司

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