對列車車廂環境監控系統的完善設計

梁景源 孫偉強

摘要：目前青島地鐵中的車載監控系統主要涉及到對列車速度、安全門狀態、列車運行方向等信息進行監控，將車載系統檢測的信息傳輸給MMI，使司機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，車廂溫度靠空調進行調節，但平時的調溫系統檢測靠人工來檢測，本文的構想是將車溫檢測系統連接到MMI中，減少人工費用。

關鍵詞：MMI;車載監控;溫度檢測

0? 引言

車載監控系統中應用到傳感器的部分是在車軸上固定的兩個速度傳感器，在青島地鐵中設定為左第一個輪，右第二個輪，對列車速度進行檢測，通過有線傳輸將檢測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部設定的溫度傳感器與控制面板連接，進行信息傳輸顯示是較為合理的。

1? 設計方案

本次設計主要是通過速度傳感器作為實際應用的基礎，將溫度傳感器按相同原理進行連接，實現對車廂溫度進行監控，同時可以判斷是否是調溫設備出現故障。本次設計是將每一個車廂的中部都配有一個溫度傳感器，將溫度傳感器通過有線傳輸連接到列車的駕駛室機箱中，通過機箱與MMI的連接，將信息顯示在MMI顯示屏上。

在設計該界面的時候結合了實際運行情況，每經過一站都需要進行安全門的開啟和關閉，所以此時的車廂溫度會發生明顯變化，假定系統設定車廂內的溫度為22℃恒溫制冷，當列車安全門打開會或者車廂內部乘客過多，都會造成車廂內的溫度進行變化，此時溫度傳感器會檢測到溫度的實時數據，在20-25℃之間都是允許范圍。當超過設定范圍會有對應的表示，在界面設計中進行詳細說明。

2? 元器件設計

2.1 器件的選擇

本系統中針對溫度傳感器選用的是DS18B20數字溫度傳感器，該型號的傳感器可以檢測-55～+125℃內的溫度值，檢測的范圍廣，且工作電壓低，3～5V即可驅動。該芯片具有檢測數據準確、價格低、工作性能穩定等優點，適合應用于本次構想的地鐵車廂內。

同時在機箱的顯示板卡中加一個AT89C51單片機作為中間信息處理部分，AT89C51是一個較為常見，易于編程的單片機芯片，可以實現與顯示屏的連接進行信息傳遞。

2.2 電路的設計

由于列車行駛有兩個車頭，所以本次設計配備兩個單片機分別放置在列車兩端的機柜中，以其中一端為例，DS18B20溫度傳感器有三個引腳，分別是VDD端、I/O端、GND端，VDD端與外接電源相連，同時與I/O端口連接配有一個4.7K的電阻進行電路保護，I/O端口同時與單片機的P2.4接口連接，進行信息傳遞，此外GND端為接地端。

3? MMI界面設計

在MMI界面設計中首先是切換界面設計，當點擊車廂溫度按鍵時候會切換到溫度監測界面，在界面中有一個報警表示燈，設定溫度顯示處，溫度調節累加累減按鍵，確定按鍵以及重啟按鍵。

系統設定恒溫制冷22℃，可以根據不同的環境因素設定制冷溫度值，通過加或者減改變溫度，按OK鍵進行溫度確定。當檢測的溫度高于設定的溫度時報警燈會閃爍，但并不能證明設備故障，當閃爍時間長達5分鐘，說明設備制冷或者制熱沒有起到效果，系統會默認為調溫設備出現故障，指示燈會變為常亮狀態。考慮到可能是設備長期工作出現故障，所以界面中設定了重啟開關，當系統報警燈為常亮狀態，可以嘗試重啟設備，如果重啟后還是不能達到預期的制冷效果，說明是制冷機器出現故障。

由于一輛列車的制冷設備是聯鎖的，而溫度傳感器是單獨作業的，報警顯示是當所有的檢測值都高于設定值才會報警，這樣可以避免個別溫度傳感器出現故障，誤報信息。重啟之后報警燈仍然常亮，說明的確是調溫設備故障，需要進行維修。設計界面如圖1所示。

4? 結束語

本文對列車車載系統進行功能完善設計，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車廂進行監控，同時考慮了個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值均超出檢測范圍才會觸發報警信息。該功能可以較為可靠的實施，主要是以車載速度傳感器作為使用依據。

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