轻轨运行辅助系统的设计与实现

发布时间：2020-08-01 14:27

【摘要】：随着我国城市面积的不断扩大,常驻人口不断增加,居民出行量也快速增长。目前的公交系统超负荷运行,整个城市道路交通供需平衡被打破,拥堵现象日益严重。轻轨交通作为一种中运量的城市轨道交通系统,可以在一定程度上解决城市交通拥堵、居民出行难的问题。而且轻轨交通具有低造价、系统配置灵活、速度快、运量大、噪声低、污染小、建设周期短等特点,结合现在运营中的城市铁路,能在一定程度上实现铁路资源的优化配置,促进城市交通可持续发展。轻轨的运行辅助系统,是在轻轨机车本身电子线路的基础上,以实现为乘客提供更安全的服务、更便捷的用户体验为目的而进行的有益扩展。调查中,发现国内外有类似的产品,但是由于需求量比较少,导致价格比较昂贵,而且没有统一的标准,系统难以升级,出现故障维护难度也比较大。本文所讨论的系统包括：CAN通信总线部分、以太网通信部分、火情检测部分、视频监控部分、视音频对讲部分、温湿度采集部分、信息发布部分。其中,视频和音频信号基于网络传输,其他控制信号和数据信号由CAN总线传输。本系统完成了轻轨运行中的视频监控、音视频对讲、导航、报站和异常情况报警等功能。在本文所讨论的系统中详细的介绍了基于MSP430、LPC2378和S3C2410等嵌入式处理器的硬件系统的设计,讲解了FPGA设计相关知识,涵盖了信号采集、信号传输、信号处理电路的基本设计。成功实现了基于MSP430的CAN通信节点,探索了工业环境中提高系统稳定性的方法。设计了基于以太网的视频和语音通话功能。在工业强度CAN总线的基础上完成了火情预警和检测系统和温湿度监控系统,对轻轨火灾自动报警系统的结构、原理、设置原则等方面提出一系列建议方案及措施。对实现可行的轻轨运行辅助系统提出了展望,指出了系统中的不足之处及改善方法。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP368.1;U239.3
【图文】：

连接原理,汉字库

显示8X16的ASCn码和16X16的GB2312汉字编码。可以实现 LED显示屏出现闪烁、反白、‘漫刷新、上下移动、左右滚动等特殊显示效果[’2]。图3.16一3.18分别为LPC2378与汉字库连接原理图、LPC2378与SDRAM连接原理图、LPC2378与FPGA通讯原理图。图3.16汉字库连接原理图 Fig.3.16Theinterfaceofread一writeChineseeharaeterlibrary 3.7.2LEO驱动电路为了达到LED驱动的时序要求，该模块由FPGA直接驱动LED屏幕。FPGA采用 AlteraCyclone系列产品，价格低廉，功能强大。FPGA和ARM7之间通过FO口直接连接，模拟SPI时序进行通信，ARM7根据上位机的命令，生成需要显示的字模，然后将需要显示的字模数据写入到FPGA内部RAM中，FPGA读取RAM中内容后进行显示。

连接图,现场总线,连接图

星型拓扑结构，可拓展性强，同时可以采用冗余连接方式。(4)系统总线结构各部分之间通过总线相连如图2.2所示，数据量大的视频音频监控部分以及可视化对讲部分通过网络连接，数据量小实时性要求高的其它部分通过CAN总线连接。主机通过网口和USB一CAN服务器接入两个总线网络，实现数据的收集分析和指令的下发。前后驾驶室内的两台主机通过网络直接相连，并实现双机的热备份，从而保证系统的可靠运行。信息发布部分环境监控部分火情监控部分视频音频监控部分可视化对讲部分图2.2现场总线连接图 Fig.2.2FieldbusconLneetiondiagram2.3火焰报警系统设计方案火灾是指可燃物失去控制的燃烧，随着社会财富的积累，火灾给人类造成的危害不断扩大，不仅会损坏物质则一产，而且直接威胁生命安全。轻轨是公交系统的重要组成部分，轻轨车厢内人员密度大、活动空间狭小，处于高速移动状态时，一旦发生火灾会造成极大的人员伤亡、经济损失。而且快速运动的轻轨上发生火灾

硬件系统,总体结构,主控

本系统有两台互相热备份的服务器作为中心主控节点，以CAN总线和以太网为连接纽带，把一定规模的嵌入式数据采集和控制终端连接在一起，并实现需要的功能。系统硬件整体设计如图3.1所示(这里只表示了主机工作时候的情况)。主控中心由两台互为备份的PC机构成，通过串口连接到GPS设备，通过网口与系统中的网络部分通信，通过USB与系统中的CAN节点通信。两台主控中心分别部署在轻轨两端的驾驶室之中。在本章将按照各部分在硬件系统中的依赖关系依次介绍主控中心、视频音频监控、CAN总线节点、可视化对讲系统、温度湿度采集节点、火情监控系统、信息发布系统、可视化对讲部分。

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