無屏蔽門地鐵站臺安全候車系統的設計

摘 要：文章介紹了一種新型的地鐵站臺候車報警系統，并對系統的工作原理及系統各模塊的結構功能進行了介紹。該系統采用紅外傳感器作為探測器，當地鐵站臺發生危險情形時進行聲光報警，在地鐵運營中具有一定的實用性。

關鍵詞：無屏蔽門；地鐵站臺；報警系統

引言

現今，全國各地大力發展城市軌道交通建設，城市軌道交通憑借它速度快、運量大、安全準時、保護環境、節約能源和用地等顯著特點逐漸成為人們主要的交通出行方式。但是地鐵運營存在一定的安全風險，例如車輛進站時所產生的空氣壓力有可能將候車乘客帶入軌道引發事故，事故的原因一方面是乘客自身的安全意識問題，另一方面是有些車站沒有設置隔離裝置?！盁o屏蔽門的地鐵站臺安全系統”便應運而生。它是一種通過最直接的方式提醒乘客停止危險行為，同時向站臺工作人員發出險情提示的設備。在無屏蔽門的車站，當乘客跨進安全黃線內時，該系統第一時間發出警告，防患于未然，從而保證乘客的自身安全和列車的安全運行。

1 系統構成

本系統由紅外發射器模塊、紅外接收器模塊、信號處理模塊、語音報警模塊，LED燈光報警模塊及工作人員接收模塊等組成。

系統分為感應、處理和報警三個階段。根據紅外線感應裝置的感應距離和地鐵站臺存在曲線站臺等因素，該紅外線感應裝置為上下式傳感，在無屏蔽門站臺的黃色安全線下部及天花板下方分別鋪設相對應的紅外線感應裝置。由發射器發射出的紅外線經過防范區到達接收器，構成了一條警戒線。當站臺某一小段的候車乘客身體跨進安全黃線區域內時，紅外光束被遮擋，接收器收到變化的紅外信號并將其傳送給信號處理器。信號處理器接收這一電信號，經放大和適當處理后指示報警電路發出的報警信號。提醒候車乘客注意安全，并通知站務工作人員注意負責區段的站臺情況防止危險事故的發生。系統組成框圖如圖1所示

2 系統原理

在地鐵運營過程中，列車停穩前以及列車車門關閉后系統電路閉合，系統處于工作狀態對乘客安全進行防護；列車到站停穩后，電路自動斷開，系統自動關閉。在系統工作時，當有人進入紅外傳感器的監測范圍時，傳感器會產生相應電信號，由單片機AT89C51將其放大、比較、并排除干擾后，將處理結果傳送到報警電路。報警電路開始工作，報警提示將持續十秒。若此后仍有人在監測范圍內，報警信號將再次產生，直至乘客離開危險區域。

3系統模塊分析

3.1 紅外傳感器模塊

紅外傳感器分為主動式紅外傳感器和被動式紅外傳感器，由于地鐵站臺工作環境比較復雜，本系統的紅外傳感電路屬于主動式紅外線傳感技術。主動紅外傳感器是由發射器和接收器組成，發射器是由電源、發光源和光學系統組成，接收器是由光學系統、光電傳感器、放大器、信號處理器等部分組成。主動紅外傳感器是一種紅外線光束遮擋型傳感器，發射機中的紅外發光二極管在電源的激發下，發出一束經過調制的紅外光束（此光束的波長約在0.8～0.95微米之間），經過光學系統的作用變成平行光發射出去。此光束被接收器接收，由接收器中的紅外光電傳感器把光信號轉換成電信號，經過電路處理后傳給信號處理器。正常情況下，接收器收到的是一個穩定的光信號，當有人入侵該警戒線時，紅外光束被遮擋，接收機收到的是變化的光信號。

3.2 信號處理模塊

信號處理器電路是紅外報警系統的核心部分，它由AT89C51單片機、復位電路、晶振等組成的最小系統。AT89C51單片機是系統的核心控制器，它是一種低電源高功率的微型機。AT89C51主要有以下的功能標準：4K字節閃爍存儲器，128字節隨機存取數據存儲器，32個I/O口，2個16位定時/計數器，1個5向量兩級中斷結構，1個串行通信口，片內震蕩器和時鐘電路。

整個系統是在系統軟件控制下工作的。設置在監測點上的紅外傳感器將光信號轉換成電信號，經放大電路、比較電路送至門限開關，打開門限閥門送出TTL電平至AT89C51單片機。單片機循環查詢方式查詢P1.2口，比較接口電壓變化，經軟件查詢、識別判決等環節，一旦檢測到入侵信號，實時發出報警狀態控制信號。驅動電路將控制信號放大并推動聲光報警模塊完成相應動作。當報警延遲一段時間后自動解除，也可人工手動解除報警信號，當警情消除后復位電路使系統復位，或者是在聲光報警后有定時器實現自動消除報。AT89C2051單片機電路連接圖如圖3所示

3.3 語音報警模塊

本設計中的語音芯片采用ISD公司的ISD4004語音芯，利用語音芯片，當乘客越過安全線觸發報警系統后，擴音器將自動語音提示：“請回到安全線內”該系列語音芯片采用Chip Corder專利技術，聲音不需要A/D轉換和壓縮，每個采樣值直接存儲在片內的閃爍存儲器中，沒有A/D轉換誤差，因此能夠真實、自然地再現語音及效果聲，避免了一般固體錄音電路量化和壓縮造成的量化噪聲和金屬聲。片內信息存于閃爍存儲器中，可在斷電情況下保存較長時間，非常符合地鐵運營過程中反復使用的特點和設計要求。

3.4 LED燈光警示模塊

由4個發光二極管固定在帶狀的FPC（柔性線路板）上接上電阻后連上單片機的RXD的引腳，外接VCC，當單片機的RXD引腳被置低電平后，發光二極管被點亮，起到提醒乘客以及站務員的作用。

3.5 工作人員信息傳送模塊

為了進一步維護乘客的人身安全，該系統還將與車站工作人員聯系。主要包括站臺站務員和車控室值班員。當乘客越過安全線后，系統將進行提醒，如果乘客不理會兩種提醒，站臺的工作人員將上前進行查看并通知車控室值班員注意防范事故的發生。

4 結束語

上海作為我國的經濟、金融中心，繁榮的國際大都市，外來學習，工作，游玩的人眾多。上海軌道交通是繼北京地鐵、天津地鐵建成通車后中國大陸投入運營的第三個城市軌道交通系統，運營規模列世界第一。因此，上海軌道交通作為上海交通樞紐中一種重要的交通工具，在提高運營規模的同時，保障乘客的人身安全尤為重要。但目前，在一些沒有屏蔽門的地鐵線路中安全保障亟待提高。因此，設計一款能在第一時間提醒乘客和站臺工作人員注意安全的系統尤為重要。本系統采用的紅外線感應裝置不會對人體造成輻射傷害，而且結構簡單，極易安裝，可以在不影響正常運營情況下便可進行安裝，盡快投入使用。

參考文獻

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