基于C#和PLC的地鐵進站自動觸發廣播系統研究

摘 要：地鐵公共廣播系統（public address system，簡稱PA系統）是控制中心調度人員和車站值班人員向旅客通告地鐵列車運行情況以及發布信息的重要渠道，目前大多數地鐵列車進站預報廣播主要是通過廣播控制盒實現人工點播，通過外部接入的第三方客戶端進行定時廣播，而不能對地鐵列車進站達到準確的播報，本文主要通過使用光電對射傳感器檢測列車進站，同時將信號發送給PLC，經過PLC判斷后將列車進站信號通過以太網協議發送給基于C#開發的列車語音管理系統，從而播報地鐵列車進站。

關鍵詞：廣播系統;列車進站;C#

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.130

1 引言

地鐵廣播系統是地鐵通信系統中的一個專用子系統，在地鐵行車組織、客運服務、防災救險、設備維護等方面，都具有十分重要的作用。

地鐵廣播系統及時播出地鐵進站信息，能夠使乘客及時了解地鐵進站情況，而不影響乘車。目前地鐵列車進站廣播有三種模式，一是通過廣播控制盒實現人工點播，通過外部接入的第三方客戶端進行定時廣播。在此模式下，播報語音信息都是提前錄制好，根據列車進站時刻表定時播報，不能夠準備播出列車進站;二是通過列車自動監控系統（Automatic Train Supervision，簡稱ATS）通過TCP/IP以太網協議觸發地鐵廣播系統，從而及時播報地鐵進站信息，此模式需要PA交換機、ATS-PA接口軟件輔助完成，對于成熟線路改造價格昂貴;三是通過對射傳感器檢測列車進站情況，從而直接觸發PA系統進行地鐵列車進站廣播，其對于既有線路地鐵列車進站廣播改造極為方便，不需要對現有系統進行任何改動而達到及時播報地鐵列車進站信息。

2 基于C#的語音播報系統開發

2.1 Microsoft Visual Studio軟件和C#語言介紹

Microsoft Visual Studio是美國微軟公司的開發工具包系列產品。其是一個基本完整的開發工具集，它包括了整個軟件生命周期中所需要的大部分工具，如UML工具、代碼管控工具、集成開發環境（IDE）等等。所寫的目標代碼適用于微軟支持的所有平臺，例如Microsoft Windows、Windows Mobile、Windows CE等。

C#是微軟公司發布的一種面向對象的、運行于.NET Framework和.NET Core之上的高級程序設計語言。地鐵語音播報系統開發通過VS軟件，使用C#語言進行完整的開發。

2.2 地鐵語音播報系統界面設計

通過使用地鐵語音播報系統，可以完成地鐵語音播報模式選擇、音頻文件選擇、控制器連接等操作，其設計界面如圖1所示。在音頻庫選項中，可以完成對現有音頻文件的增加、刪除、更改操作;在廣播語音設置界面，可以完成定時播報模式和PLC控制模式選擇，如果選擇定時播報模式，則地鐵進站語音廣播系統按照時間設定順序播放設置好的語音，如果選擇PLC控制模式，則地鐵進站語音廣播系統按照PLC設定好的程序播放模式播報語音信息。在控制器連接界面，可以完成本地IP地址設定、控制器端口設定以及手動連接控制器等操作。在關于界面，顯示軟件版本號、設計者信息和聯系方式等內容。

2.3 地鐵語音播報系統主要代碼設計

本系統上位機采用基于C#的windows窗體設計完成系統開發，下位機采用西門子S7-200Smart PLC完成信號采集，在電腦與PLC通訊過程中，采用以太網TCP/IP通訊協議。在系統軟件設計中，采用引用WinTcpS7_Smart類文件完成系統軟件與PLC的通信，主要代碼如下：

short re = 0;

string restr = “”;

re = PLC.EntLink（txtLocalIP.Text.Trim（），

System.Convert.ToUInt16（ushort.Parse（txtLocalPort.Text）），

txtRemoteIP.Text.Trim（），

System.Convert.ToUInt16（ushort.Parse（txtRemotePort.Text）），

System.Convert.ToUInt16（0）， System.Convert.ToUInt16（2）， “DEMO”， ref Handle1）;

txtReLink.Text = re.ToString（）;

if （re == 0）

{

EntLink = true;

MessageBox.Show（“PLC聯接成功！”）;

}

else

{

EntLink = false;

MessageBox.Show（“PLC聯接失敗： “ + restr）;

}

完成系統軟件與PLC的通訊后，需要對PLC中的V存儲區進行讀操作，本系統通過讀取1個VB字節完成列車是否進站的信號采集，并選擇相應的廣播音樂進行播放。主要代碼如下：

string VBByte = “10”;//200smart中VB起始地址10，10是VB起始地址

string txtReadCnt = “1”;//讀取200smart中的字節數

RD = new object[（ushort）（double.Parse（numbyte） - 1） + 1];

int var1 = 4;//讀存儲區V

WinTcpS7_Smart.PlcClient.PlcMemory mry =

（WinTcpS7_Smart.PlcClient.PlcMemory）var1;

var1 = 8;? //讀的類型

WinTcpS7_Smart.PlcClient.DataType typ =

（WinTcpS7_Smart.PlcClient.DataType）var1;

re = PLC.CmdRead（Handle1， mry， typ，

System.Convert.ToUInt16（ushort.Parse（VBByte）），

System.Convert.ToUInt16（ushort.Parse（txtReadCnt））， ref RD）;

if （RD[0].ToString（）==”2”）

{

SoundPlayer sound = new SoundPlayer（“gequ2.wav”）;

sound.Play（）;

}

3 基于PLC控制器的檢測系統設計

因廣播系統、信號系統、以及其他系統的接口眾多且協議復雜，列車進站時機與廣播播報時機的匹配，擬采用軌行區間傳感信號自動觸發方式來進行設計實現。為了不改變原有廣播系統整體架構，以廣播控制盒的外置音頻端口為切入點，以設計實現自動觸發方式的音頻文件為突破口，來進行本系統的總體設計。

3.1 列車位置檢測技術

隨著軌道交通通信信號技術的不斷發展，軌道交通列車位置的檢測技術手段形式多樣，如軌道電路（定位精度很低）、計軸系統（定位精度很低）、衛星定位系統（適合用于地面）、查詢應答系統（不是實時定位）、傳感器（可以實時檢測）等等，而在這些檢測技術手段中，光電檢測方法在運行環境、檢測精度、響應時間、是否接觸等各項性能的比較中，都具有壓倒性優勢。

本系統采用日本歐姆龍公司E3JK-TR13光電對射傳感器，其有效監測距離可以達到40米，工作電壓采用AC220V，在地鐵隧道中可以有效避免信號衰減，完成列車進站監測。

3.2 列車進站自動觸發廣播播報系統的總體設計

本系統的實物搭建，利用現有教學條件，PLC實訓室等，設計開發控制模塊，以及基于C#的音頻輸出軟件，來研制列車進站自動觸發廣播播報系統樣機的搭建，經測試驗證的安全認證后，不但可以實際應用到城市軌道交通通號中心和客運中心生產一線的日常工作中，而且還可以應用到學校專業理論課程教學以及實訓課程教學中去，以達到產學研用一體化的校企協同育人效益。其設計思路的總體架構如圖2所示。

4 結語與展望

本文通過對地鐵通信PA系統自動廣播的實現方法進行研究，充分考慮到現有系統的弊端，在改造過程中，使本系統具有造價低、使用方便，且兼容目前現有系統使用等優點，而且可以在不對目前系統進行任何改變的情況下達到列車進站準時廣播的效果。隨著新技術的逐漸推廣及運用，未來自動廣播的實現方式將朝著更加多元化的趨勢發展。

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遼寧省交通高等專科學校2018年度校級一般科研項目，項目名稱：《軌道交通列車進站自動觸發廣播播報系統研究》，項目編號lnccybky201818

作者簡介：陳宏濤（1982-），男，遼寧人，研究生，講師，從事城市軌道交通控制研究。