列车测速报警系统的研制
高速列车安全监控与预警系统设计与实现
高速列车安全监控与预警系统设计与实现随着高速列车的运营和发展，人们对列车运行的安全性和稳定性要求越来越高。
为了确保高速列车的安全运行，设计和实现一个可靠的安全监控与预警系统至关重要。
本文将介绍高速列车安全监控与预警系统的设计与实现。
首先，高速列车安全监控与预警系统的设计需要考虑列车运行时的各种安全因素。
包括但不限于列车的速度、位置、轨道状况、车辆状态和乘客数量等。
为了准确地监控这些因素，系统可以使用多种传感器和监测设备，如惯性测量单元（IMU）、全球卫星导航系统（GNSS）接收器、高清摄像头和门禁系统等。
这些设备将实时采集列车的相关数据，并将其传输到监控中心。
其次，高速列车安全监控与预警系统的实现需要一个稳定高效的数据传输和处理平台。
传输平台可以使用现有的通信网络，如4G、5G等，也可以使用专门的列车通信网络。
传输平台需要具备高带宽和低延迟的特性，以确保数据的实时传输。
而数据处理平台则负责解析和分析传感器数据，并根据事先设定的规则执行相应的预警措施。
数据处理平台可以使用人工智能（AI）技术，通过机器学习算法对数据进行分析，预测可能发生的安全风险，并提前发出预警信号。
第三，高速列车安全监控与预警系统的设计需要考虑到实际应用场景的差异。
因为高速列车的运行环境和条件各不相同，所以系统需要具备一定的灵活性和可扩展性。
例如，对于运行在不同地理位置的列车，系统需要能够适应当地的气候和环境变化，以准确预测可能的风险。
同时，系统还需要能够与其他列车运行管理系统进行对接，实现信息共享和互通。
最后，高速列车安全监控与预警系统的实现需要建立一个完善的管理和运维体系。
系统的管理者需要掌握关键的监控技术和方法，能够根据实际情况进行系统的配置和优化。
同时，系统的运维人员需要进行定期的设备检修和维护，确保传感器和设备的正常运行。
对于系统的安全性和稳定性，还需要建立相应的备份和恢复机制，以应对可能发生的故障和灾害。
总结起来，高速列车安全监控与预警系统的设计与实现需要综合考虑列车运行的各种安全因素，通过传感器和监测设备对数据进行实时采集和传输。
火车车速监控系统设计
EPC和RFID技术课程设计(论文)火车车速监控系统设计院（系）名称电子与信息工程学院专业班级物联网121班学号120402007学生姓名薛红见指导教师贾旭副教授起止时间：2015.12.21—2016.1.1课程设计（论文）任务及评语院（系）：电子与信息工程学院教研室：物联网工程本科生课程设计（论文）目录第1章绪论 (1)1.1我国铁路的发展史 (1)1.2系统设计思想 (2)1.3方案的提出 (3)第2章需求分析 (4)2.1系统的设计分析 (4)2.2 系统组成 (5)2.3 系统网络连接 (5)2.4 系统器件分析 (6)第3章ZigBee技术 (8)3.1ZigBee技术 (8)3.2 ZigBee技术特点 (8)3.3 ZigBee的应用 (9)3.4 标准限定 (9)第4章系统详细设计与编码 (11)4.1系统设计模块 (11)4.2程序代码 (12)第5章系统的维护 (17)第6章总结 (18)参考文献 (19)第1章绪论1.1我国铁路的发展史中国铁路迄今已有100多年的历史：从其第一条营业铁路——上海吴淞铁路——1876年通车之时算起，是123年；从其自办的第一条铁路——唐胥铁路——1881年通车之时算起，也有118年了。
百余年来，中国的铁路事业经历了新旧两个根本性质不同的社会。
无论从政治上还是从经济上，这都决定了它在其发展历程中必然会遭遇到两种迥然不同的命运和前途。
旧中国的铁路事业，虽是史无前例的产业，但却带有半封建半殖民地的性质。
它的建设、发展和经营都被控制在帝国主义、封建主义和官僚资本主义的手里，其发展之缓慢和经营之惨淡，自不待言。
新中国的铁路事业虽以旧中国的铁路设备为其物质基础，但由于在共产党和人民政府领导下，一贯坚持自力更生、艰苦奋斗、勤俭建国的方针，70年代后期以来又贯彻执行改革开放的政策，不仅迅速而彻底地改变了旧铁路的半封建半殖民地性质，而且取得了前所未有的辉煌成就。
列检作业场列车接近无线报警装置的研制与运用
进 行 列 检 作 业 时需 要 频 繁 穿 越 正 线 缺
少 必 要 的 安 全 防范 设 施 目前 市 场 上 列
。
，
采用
高性 能 无 线 传 输 模 块
2 km
，
传输距 离可 达
车接 近 报 警 装 置 虽 然 生 产 厂 家 众 多 但
，
以上
，
满 足 提 速 干 线 的报警距 离要
没 有 适 合 列 检 作业 场 运 用 模 式 的成 熟 产
求
。
品 为 满 足 现 场 需 要 我 段 决 定 自行 设 计
。
，
( 4 )设 备 电 源 ：列 检 作 业 场 报 警 主 机
Байду номын сангаас
方案
，
寻 求 有 技术 能 力 的 路 外单 位 合 作
。
利用 列检 主楼 和待检 室 的
和 太 阳 能 电 源 两 种 供 电形 式
220V
电源
。
开发该项 目 设计方案
，
一
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，
，
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。
、
老化陈旧 报
、
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高速列车安全监测与故障预警系统设计
高速列车安全监测与故障预警系统设计随着科技的不断发展，高速列车在城市之间提供了便捷的交通方式。
然而，高速列车在长时间运行中可能会遇到各种各样的故障，这些故障可能会对乘客和列车本身产生风险。
因此，设计一个高速列车安全监测与故障预警系统至关重要。
本文将讨论如何设计一个有效的系统来监测高速列车的安全性，并及时预警系统故障。
首先，我们需要安装高速列车监测系统，该系统能够实时监测列车的各项参数。
这些参数包括列车速度、加速度、温度、压力等等。
所有这些数据将被传输到一个中央监控中心，以便工程师和技术人员能够及时获得有关列车状态的信息。
为了确保系统的准确性和及时性，我们需要使用最先进的传感器和设备。
这些设备可以在高速列车上安装，以便随时监测列车的运行状况。
传感器可以通过无线网络连接到监控中心，以传输数据并预警任何可能发生的故障。
为了提高故障预警的准确性，我们可以使用机器学习算法来分析大量数据。
通过收集和分析历史故障数据，我们可以建立一个模型，以帮助我们预测潜在的故障和问题。
这样可以提前通知技术人员并采取相应的措施，从而避免任何可能发生的事故和故障。
此外，我们还可以使用可视化工具来显示列车状态和故障信息。
这些工具可以以图表、地图或其他形式呈现，以便工程师和技术人员能够更直观地了解列车的情况。
这样他们可以迅速做出决策和采取行动，以确保列车的安全性和正常运行。
在系统设计中，我们还需要考虑到网络安全和数据保护。
高速列车监测系统将传输大量敏感数据，因此必须采取相应的安全措施来防止黑客攻击和数据泄露。
这可以包括使用加密技术、访问控制和身份验证等安全措施。
最后，为了确保高速列车监测系统的可靠性和持久性，我们需要进行定期维护和更新。
这意味着对传感器和设备进行检查和维修，并不断改进系统以适应未来的技术发展和列车运行要求的变化。
总之，设计一个高速列车安全监测与故障预警系统是确保列车安全和顺畅运行的关键。
通过使用先进的传感器和设备、机器学习算法和可视化工具，并采取安全保护措施，我们可以及时预警并快速采取措施，以防止可能发生的故障和问题。
高速列车安全监测系统的设计与实现
高速列车安全监测系统的设计与实现随着高速列车的广泛运营和不断提速，高速列车的安全成为人们关注的焦点。
为了确保高速列车的运行安全，设计和实现一套高效可靠的高速列车安全监测系统显得尤为重要。
本文将围绕任务名称，从系统设计和实现两个方面进行讨论。
一、系统设计1. 系统需求分析在设计高速列车安全监测系统之前，我们首先需要明确系统的需求。
通过调研和分析，我们可以确定系统需要具备以下功能：- 实时监测高速列车的运行状态，包括列车位置、速度、加速度等关键参数。
- 监测列车的风险指标，如车辆振动、轨道几何参数等。
- 快速响应异常情况，并及时向列车驾驶员和相关工作人员发出警报。
- 数据存储和分析，以支持后续的维护和安全评估工作。
2. 系统架构设计基于系统的需求分析，我们可以设计出一种合理的系统架构，以满足监测高速列车安全的要求。
该架构包括以下模块：- 传感器模块：负责采集高速列车各项关键参数的数据，如位置、速度、加速度等。
- 数据传输模块：负责将传感器采集到的数据传输到主控制单元。
- 主控制单元：负责接收并处理传感器采集的数据，实时监测列车的运行状态和风险指标，并做出相应的预警和响应。
- 警报模块：负责向列车驾驶员和相关工作人员发送警报信息，并与其他系统进行联动。
- 数据存储和分析模块：负责将采集到的数据进行存储和分析，为后续的维护和安全评估提供支持。
二、系统实现1. 传感器选择与布置为了实现高速列车的实时监测，我们需要选择适合的传感器，并合理布置在列车上。
一般而言，我们可以选择加速度传感器、速度传感器和位置传感器等。
在布置传感器时，应考虑以下因素：- 传感器的稳定性和精度，以确保采集到的数据准确可靠。
- 传感器的安全性和防震能力，以抵御列车运行中的振动和冲击。
- 传感器的布置位置，以保证各项参数的全面监测覆盖。
2. 数据传输与处理传感器采集到的数据需要及时传输到主控制单元进行处理。
为了保证数据的准确传输和可靠处理，我们可以采用可靠的有线或无线通信方式。
测速报警系统设计开题报告
测速报警系统设计开题报告测速报警系统设计开题报告一、引言随着交通工具的普及和道路交通的繁忙，交通安全问题日益凸显。
超速行驶是道路交通事故的主要原因之一，因此，开发一种高效的测速报警系统对于道路交通安全具有重要意义。
本文旨在设计一种基于先进技术的测速报警系统，以提高交通安全水平。
二、背景目前，传统的测速设备主要依靠交警手持测速仪器进行监测，存在人力不足、效率低下等问题。
因此，设计一种自动化、高效的测速报警系统势在必行。
三、系统设计1. 硬件设计测速报警系统的硬件设计主要包括传感器、数据处理器和显示器等组成部分。
传感器用于实时监测车辆的速度，数据处理器负责对传感器采集的数据进行处理和分析，显示器则用于向驾驶员发出报警信号。
2. 传感器选择传感器是测速报警系统的核心组件，其准确性和稳定性直接影响系统的性能。
常见的传感器包括雷达传感器、激光传感器和摄像头传感器等。
根据实际需求和成本考虑，我们选择了激光传感器作为主要传感器。
3. 数据处理器数据处理器是测速报警系统的大脑，负责接收传感器采集的数据，并进行实时处理和分析。
为了提高系统的准确性和响应速度，我们将采用先进的数字信号处理技术，结合机器学习算法对数据进行处理和分析。
4. 显示器设计显示器是测速报警系统的输出界面，用于向驾驶员发出报警信号。
我们将设计一个直观明了的显示界面，以便驾驶员能够清晰地看到当前车速以及是否超速。
同时，为了避免驾驶员对系统的过度依赖，我们将设计一个可调节的报警阈值，以提醒驾驶员保持适当的车速。
四、系统优势相较于传统的测速设备，本设计具有以下优势：1. 自动化：传感器实时监测车速，无需人工干预，减少了人力成本。
2. 高效性：采用先进的数据处理技术，能够实时准确地判断车速是否超过限制。
3. 易操作：直观明了的显示界面，驾驶员能够快速理解系统的工作状态。
4. 可调节性：可根据实际需要调整报警阈值，提醒驾驶员保持适当的车速。
五、预期成果和挑战本设计预期能够开发出一种高效、准确的测速报警系统，提高道路交通安全水平。
高速列车的测速系统设计与优化
高速列车的测速系统设计与优化随着科技的不断发展，高速列车的速度越来越快，与此同时，安全问题也备受关注。
测速系统作为高速列车的重要组成部分，直接关系到列车的稳定性和安全性。
本文将探讨高速列车的测速系统设计与优化。
一、高速列车的测速原理高速列车的运行速度通常是以车轮为基准进行测速的。
车轮上安装有一对感应线圈，通过检测车轮信号的频率，就可以确定车轮运行的速度。
同时，列车上的测距仪可以计算列车前进距离，从而确定列车的运行速度。
二、高速列车测速系统的组成高速列车的测速系统主要由车轮、感应线圈、检测电路、测距仪等组成。
车轮是测量速度的关键因素，车轮的尺寸和质量会直接影响测速的准确性和稳定性。
感应线圈是检测车轮运动的关键部件，其感应电路可以检测到电磁信号。
检测电路可以将感应信号转换成数字信号，便于计算和分析。
测距仪则是计算列车前进距离的关键部件，其原理是通过激光测距或者三角定位计算列车前进距离。
三、高速列车的测速系统设计要点1.车轮尺寸的优化。
车轮的尺寸不仅影响列车的运行效率和稳定性，也会影响测速的准确性。
因此，车轮尺寸的优化应该结合列车的实际情况进行选择。
2.感应线圈设计的优化。
感应线圈的设计应考虑到线圈的大小和材质等因素，以保证能够检测到车轮信号的准确和稳定。
3.检测电路设计的优化。
检测电路主要用于将传感器的模拟信号转换成数字信号，其设计应该考虑到信号处理的速度和精度等因素。
4.测距仪设计的优化。
测距仪是计算列车前进距离的重要组成部分，应考虑到激光测距精度和三角定位精度等因素，以保证测量结果的准确性。
四、高速列车测速系统的优化策略1.优化传感器的灵敏度和精度，调整传感器位置和安装角度，以保证传感器的信号采集准确和稳定。
2.提高信号处理速度和精度，加强信号滤波和特征提取，保证测量结果的准确性和稳定性。
3.采用多传感器测速系统，从不同角度和位置测量车轮的速度，可以有效地提高测量结果的准确性和可靠性。
4.进行实地验证和测试，对测速系统的稳定性和准确性进行检验和调整，最终保证测速系统在实际应用中能够满足高速列车的需求。
列车接近无线报警系统的设计与实现
列车接近无线报警系统的设计与实现作者：秦武来源：《现代电子技术》2014年第09期摘要：列车接近无线报警系统自动采集列车接近信息，通过无线通信将采集到的报警信息传输到系统主机，实现了故障⁃安全原则，更有效的实现列车安全运行，可广泛应用于铁路道口、桥梁、隧道等地点，用来保证生命和财产安全。
关键词：列车接近报警；无线通信；报警信息传输；故障⁃安全原则中图分类号： TN925⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2014）09⁃0117⁃040 引言铁路和公路有众多交叉道口，目前提速干线实现了封闭式、立交化，但在支线铁路、地方铁路线路以及港口、厂矿企业所属的专用铁路上，仍然存在一定数量的道口（以天津塘沽港口为例，就有多条铁路专用线路形成的道口十多个），而铁路部门由于人力和物力的限制，其中无人看守道口占很大比重[1]。
由于目前汽车车辆的显著增加，无人值守平交口的车流量大增，再加上气候原因、行人及驾驶员安全意识淡漠、列车速度提高等多种原因，道口处的交通事故较多，严重影响铁路行车安全。
另外铁路技术人员在铁路线路上进行施工维护时，由于在长大桥梁、隧道，需要提前更长时间进行避让列车，也需要在这些地点配备安全可靠的列车接近报警系统。
1 列车接近报警系统的发展列车接近报警系统是指在铁路平交道口上以及长大隧道、桥梁等地点装设视觉和听觉信号，以警示铁路施工维护技术人员或者公路车辆和行人，保证人身安全的一种安全措施。
20世纪50年代我国也开始研制无人看守的列车接近报警信号和自动起落栏木设备。
随着铁路安全型继电器的广泛采用，进入60年代后，利用感应器以及电磁继电器组成的报警系统得到快速发展，但由于故障率较高，在实际铁路现场通常采用人工方式，即采集列车接近信号利用自动感应方式，铁路值班人员接收和观察到列车接近信号后采取人工方式控制报警声光系统和控制栏木起落，这种控制方式容易发生漏报、误报等人为事故，严重影响行车安全[2]。
传感器课程设计列车测速测距系统
小组分工
word版研究报告制作
雷达部分； 光电转速传感器 传感器的选型 修正系统 的系统设计 供电,传输方式， 组员： PPT制作
摘要
随着铁路大提速，列车运行速 度越来越快，传统的测速方法 存在一些不足之处。为此本文 提出了一种适合列车运行中实 时监测的多传感器融合的测速 测距系统。论文重点研究了多 传感器的优劣以及信息融合在 城市轨道交通列车测速定位的 应用。以信息融合技术为基础， 研究以速度传感器为核心的多 传感器融合列车测速定位系统， 并且有效地防止空转等故障现 象器的调理电路
光电式转速传感器的调理电路
整形电路设计的是一种滞回电压比较器，它具有惯性，起到抗干扰的 作用。从而向输入端输入的滞回比较器。在整形电路的输入端接一个 电容C5（103），起到的作用是阻止其他信号的干扰，并且将放大的 信号进行滤波，解耦。 形后的信号基本上为±5V的电平的脉冲信号，在脉冲计数时，常用的 是+5V的脉冲信号。如果直接采用-5V的脉冲计数，会增加电路的复 杂性，故一般不直接使用，而是先进行二次整形。
各种检测方式与比较
各种检测方式与比较
GPS 不足： ①当线路平行股道十分接近 或有多个列车进出站时, 难以 识别列车占用的是哪一股道; ②在地形复杂地段, 例如在山 区和隧道内, 由于无线电波传 播特性的影响会产生信号盲 区。
各种检测方式与比较
测速电机 从应用情况看, 测速电机方式虽 然比较简单, 但在低速时感生电动 势较低, 造成测量精度降低, 车速低 于一定值时甚至不能推动测速单元 工作, 并且系统可靠性较差。
软件设计
主程序流程图 子程序流程图 定时计数子程序流程图
动态显示仿真
雷达测速原理及安装
光电信息技术研究性教学列车测速系统设计
关键词轨道交通；车载列车防护系统；多传感器列车测速系统；空转/滑行一、背景与意义轮轴速度传感器是目前广泛应用于列车测速定位系统的测速测距设备，但由于其与车轮相连，直接受到车轮影响，容易产生误差。
误差来源主要包括脉冲计数误差（车轮空转、滑行等造成）和车轮磨损导致轮径减小两个方面。
列车在运行过程中不可避免会出现空转／滑行，导致轮轴传感器测速定位精度降低。
如何降低空转／滑行对测速定位的影响，是基于轮轴传感器的列车定位方法必须要解决的关键问题。
随着列车运行控制技术的发展，新的趋势是增强列车的自主控制能力，在减少或完全不依赖轨旁设备的情况下，由列车本身完成定位参数测量并能保证列车运行安全。
为了增强车载定位系统的可靠性和自主定位能力，引入其它类型的传感器构成列车组合定位系统，是实现列车高精度定位的有效方法。
在列车组合测速中，可利用辅助传感器提供的冗余定位信息对轮轴传感器的测量参数进行实时修正，从而完成空转／滑行的检测和误差校正。
二、系统原理与框图本系统以车轮转速传感器、雷达测速传感器构成列车组合测速系统，结合光电传感器测量车轮转速和雷达传感器测量列车速度两种检测方法，对列车是否发生空转/打滑进行检测。
当车轮转速大于列车速度时，判断列车为空转；当车轮转速小于列车速度时，判断列车为打滑。
光电开关传感器测得数据经调理电路输入单片机，同时雷达测速测得数据经调理电路和模数转换输入单片机，LED显示为车轮转速和列车速度作为数据监测，并设置报警装置，当发生空转/打滑时，做出报警，提醒工作人员对列车行驶状况进行调整。
图1 系统原理框图三、光电开关及调理电路（一）光电开关原理光电开关（光电传感器）是光电接近开关的简称，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体的有无。
物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可以被检测。
光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。
基于单片机的高速列车测速系统的设计
基于单片机的高速列车测速系统的设计下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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高速列车运行安全监测与预警系统设计与实现
高速列车运行安全监测与预警系统设计与实现随着高速列车的普及和快速发展，确保列车运行的安全、稳定和可靠成为了重中之重。
高速列车运行安全监测与预警系统的设计与实现，就是为了实时监测列车运行情况，并及时发出预警，保障高速列车的安全运行。
一、背景介绍高速列车是大量人员出行的重要交通工具，其运行安全事关到乘客的生命财产安全，也事关到交通运输的高效便捷。
因此，设计与实现高速列车运行安全监测与预警系统是非常必要和重要的。
二、系统设计与实现1. 实时监测设备高速列车运行安全监测系统需要安装传感器和监测设备，实时监测列车的各项运行数据，如速度、轨道质量、车体振动、轮轨接触等。
这些设备需要高精度、高灵敏度，确保数据的准确性和可靠性。
2. 数据采集与处理监测设备实时采集到的数据会通过专用的数据采集系统进行无线传输或有线传输到数据处理中心。
数据处理中心会对采集到的数据进行深度分析，利用数据挖掘和大数据技术，寻找异常和发现潜在问题。
3. 预警系统通过数据分析，预警系统会根据设定的算法和阈值，判断出潜在的运行安全风险，并及时发出预警信号。
预警信号可以通过多种方式传递给列车司机和相关管理人员，包括声音、闪光灯和报警设备等。
4. 系统监控与管理高速列车运行安全监测与预警系统需要实现对整个系统的监控和管理。
制定完善的管理规程，包括设备维护和巡检计划，确保设备的正常运行和数据的准确性。
同时，也需要建立故障排除和应急处理机制，确保系统能够在任何情况下保持正常工作。
三、系统优势与应用1. 预防事故发生高速列车运行安全监测与预警系统能够及时发现运行安全风险，从而预防事故的发生。
通过对数据的分析和预警信号的发出，列车司机和管理人员可以采取相应的措施，避免潜在的运行问题。
2. 提升列车运行效率系统实时监测列车运行数据，可以对列车的运行状态进行全面分析，并提供相关数据给车站管理人员，以便调整列车的运行计划和增加列车的频次，从而提升列车的运行效率。
高速铁路列车监测与预警系统设计
高速铁路列车监测与预警系统设计近年来，随着高速铁路的不断发展和运营线路的增加，高速铁路列车监测与预警系统的设计变得至关重要。
这一系统的设计目标是通过准确的监测和及时的预警，确保高速铁路列车运行的安全性和稳定性。
一、人员监测与安全预警高速铁路列车监测与预警系统必须能够监测列车上的乘客和工作人员，并通过数据收集和分析来提供各种安全预警功能。
首先，系统应该能够对列车上的乘客进行实时监测，以确保他们的安全和舒适。
例如，利用摄像头和传感器技术，系统可以监测乘客的行为，比如是否有危险行为或异常情况发生。
系统还可以监测乘客的体温以及其他生理参数，用于及时发现和防止可能的传染病传播。
其次，系统还应该能够实时监测高速列车上的工作人员。
例如，通过配备身份识别技术，系统可以准确识别工作人员的身份，并监测他们的工作状态和工作环境。
如果工作人员出现疲劳或其他异常情况，系统将及时发出警报，以便采取相应的措施。
二、设备监测与故障预警除了对人员进行监测和预警外，高速铁路列车监测与预警系统还应该能够对列车上的各种设备进行监测，并提供故障预警功能。
首先，系统应该能够实时监测列车的动力系统和车载设备。
通过传感器和数据采集技术，系统可以监测列车发动机、制动系统、悬挂系统等各项设备的运行状况。
一旦发现故障或异常，系统将立即发出警报，并提供相关的维修指导，以避免事故的发生。
其次，系统还可以监测列车的轨道与通信系统。
通过高精度的轨道测量技术，系统可以实时监测列车行驶过程中的轨道偏差和变形情况，以及障碍物的存在。
对于通信系统而言，系统可以通过监测信号强度和传输速度来确保列车和信号塔之间的通信畅通。
一旦发现问题，系统将发出警报并及时采取补救措施。
三、环境监测与安全预警高速铁路列车监测与预警系统还应该包括对列车周围环境的监测和安全预警功能。
首先，系统应该能够监测气候条件和天气预报，尤其是针对恶劣天气条件下的列车运行。
通过收集气象数据和搭建气象预报模型，系统可以提前预警列车可能遇到的恶劣天气状况，以便做出相应的调度和运营决策。
高精度列车多普勒测速系统的设计实现
摘要：为弥补高速列车传统接触式测速方式的误差，本文设计了一种高精度列车车载多普勒测速
系统。主要包括测速系统硬件的搭建与测速软件的设计实现，通过 CD@1-3E-5119型 *@A对多普勒
信号进行处理并实时与上位机进行通信。采用现代谱估计中 FG参数模型法对列车的多普勒信号
进行功率谱分析。最后通过多普勒信号的仿真实验与误差分析证明该列车测速系统在整个测速
第 -.卷 第 -1期 /'"0-. 2'0-1
电子设计工程 !"#$%&'()$*#+),(!(,)(##&)(,
-345年 4-月 *#$0-345
高精度列车多普勒测速系统的设计实现
黄 颖 4，蔡鸿杰 -
（40北京交通大学 机械与电子控制工程学院，北京 433377；-0北京航天自动控制研究所 北京 433597）
现如今，我国高速铁路运行时速已达到 193:;<=。
! 测速原理
列车传统接触式测速方式由于列车运行速度太快而
产生空转、轴承磨损等弊端，从而带来极大测量误差>4?，
多普勒测速是一种非接触式测速方式。在列车
无法满足高速列车的精确测速要求。参照国内外列 底部参照轨面成一定角度 !安装雷达测速传感器，
车测速装置的发展状况 ，本 >-61? 文提出了一种高精度 雷达通过天线向钢轨表面发射电磁波并接收反射回
《电子设计工程》!"#$年第 !%期
式 中 ，为 列 车 速 度 ，&'()；为 多 普 勒 频 率 ，*+； 为 雷 达 发 射 波 频 率 ，*+；为 雷 达 发 射 波 方 向 与 地 面的夹角，度；为光速，'(,。从式（#）中可以看出列 车速度 -与多普勒频率 成线性关系。
列车自动测速报警系统的研制
列车自动测速报警系统的研制许东光;马春华【摘要】近年来,随着列车性能的增强以及铁路路况的改良,列车的行驶速度已经有了很大程度的提升.但是,高速行驶的列车给铁路的维护带来了很多的麻烦.在铁路施工段偶尔会因为列车速度过快或者未减速,造成铁轨损坏、铁路工人受伤和交通事故等的发生.所以,我们必须开发列车自动测速与报警系统,安装在施工路段附近.每当列车经过测速传感器时,系统就会测出列车通过的速度,并通过其附带的无线发射器,将列车的速度传输给列车司机和施工路段的工人.列车司机接收到系统语音提醒后开始将列车速度降低到安全速度范围,行驶过施工路段,以免发生安全事故.本文研究了一种基于AT89C51单片机的列车自动测速报警系统,且对该系统的功用、硬件结构、测速电路以及系统软件等方面进行了一系列具体的讨论.【期刊名称】《南阳师范学院学报》【年(卷),期】2019(018)001【总页数】5页(P9-13)【关键词】自动测速;传感器;AT89C51单片机【作者】许东光;马春华【作者单位】南阳师范学院网络管理中心,河南南阳473061;南阳师范学院机电工程学院,河南南阳473061【正文语种】中文【中图分类】TP216铁路列车自动测速器是一种基于AT89C51单片机作为主控单元的自动控制装置.自动测速器会打印出一张记录列车超速情况的纸带，这条纸带可以用来进行备案和作为向有关部门报告的材料.自动测速器是一种用于野外的电子仪器，所以，必须进行防雨等处理[1].自动测速器用AT89C51单片机作为其主控单元，充分利用了单片机软件功能对于列车速度的控制，大大缩减了硬件电路的使用，缩减了系统的形状大小和功率消耗[2].微型轮式字符打印机作为自动测速器的内在配置，结构简单，修护简便，所需驱动电流很低.因为自动测速器总体消耗的功率比较小，所以我们采用充电电池为电源，电池充满电能够持续运行两天半左右，户外工作时，自动测速器使用起来很方便.自动测速器总体设计要求是体积小、密度小及功率消耗小.1 列车自动测速目标和方法图1 装置安放图(1)安全保护：不允许列车在没有行车许可的状态下行驶；不允许列车超速行驶；不允许列车行驶速度高于进入该路段的限定速度；不允许列车超出临时车速限制和紧急车速限制；不允许列车超出铁路相关运转设备的限定速度；不允许列车溜逸.(2)人机交互:可以以字符、数字和图形等样式显示出列车的运行速度、允许速度、目标速度和目标距离；可以实时给出列车超速、制动等显示及设备故障状态的报警.(3)检测功能：具备启动自检和实时检测功能、具有关键数据和关键动作的记录功能及监测接口.(4)可靠性和安全性：根据信号故障导向安全系统的设计原理，利用冗余构造，满足电磁兼容的准则.如图1，在距离施工路段前后L的地方分别安装一组列车自动测速报警系统.列车上行方向上的传感器组分别为a、b，沿着轨道间隔0.5 m安装，并使用不易腐蚀的器具将其固定在轨道旁，以检测此时列车的行驶速度并对超出限速值的列车给出报警提示.但不对下行方向行驶来的列车进行干预[3].列车下行方向上的传感器组分别为c、d，同样沿着轨道间隔0.5 m安装，并使用不易腐蚀的器具将其固定在轨道旁,以检测此时列车的行驶速度并对超出限速值的列车给出报警提示.但不对上行方向行驶来的列车进行干预.两组检测原则一样.2 系统功能需求2.1 当列车经过自动测速传感器时，自动测速器测出其行驶速度(测速范围为10～400 km/h)，且将列车的行驶速度、通过时间、股道、上下行方向行驶等数据储存起来.如果此时列车的行驶速度超出限定值，自动测速传感器就会使用无线发射器向列车司机和路段检修工人发出报警，列车司机接到报警后开始降低列车速度，检修工人及时让行，使列车安全地经过检修路段.2.2 该系统能够储存一天以内经过的全部列车的相关数据，具备查询打印、保存、删除全部数据的功能[4].2.3 该系统具备设置速度报警限定值的功能,一次增加10 km/h或减少10 km/h.2.4 该系统具备电源监测功能和强抗干扰的性能.3 系统的硬件设计列车自动测速报警系统的硬件由电源监测电路、速度传感器、单片机主控单元、打印机驱动电路、显示电路等模块组成,如图2所示.图2 硬件结构图3.1 电源模块列车自动测速报警系统采用充电电池作为电源.随着系统运行的时间变长，电池电压随之降低.要使系统正常运行，必须有稳定的电压.所以，电池需要通过三端稳压模块后才能作为系统电源，并装置一组牢靠的复位电路、看门狗和低电压监测电路[5].该系统采用max808芯片，拥有看门狗和低电压报警功能，当电池电压过低时，监测电路发出报警，提醒工作人员更换电池组，如图3所示.由于使用CPLD和I2C总线技术，其本身就拥有强抗干扰性能[6]，也可使用软件冗余的方法提升抗干扰性能.图3 max808芯片3.2 测速传感器模块列车自动测速报警系统的速度传感器选用电磁式有源探测器，工作原理如图4所示.把两组探测器安装在轨道旁，间隔0.5 m，如图5所示.当列车车轮接近探测器时，改变探测器内线圈的磁场，通过放大整形电路向主机传送出一个脉冲信号[7].主机接收到两组探测器传送来的信号后，依据两组信号到达的间隔时间，计算列车的行驶速度.为了防止探测器发生故障不能正常运行，每一次运行时，系统需要检测探测器.若探测器故障就发出报警，提醒相关人员对其进行检修.3.3 打印机驱动电路列车自动测速报警系统装配的微型轮式字符打印机，是一种可以选用电池作为电源的微型打印机，具有结构简单、修护便利、工作电流小等特性.打印机工作的时候打印轮转动,当字符或数字位于打印位置时发送一组脉冲信号，主机计算信号数量确认应该打印的字符或数字.所以，想要打印机正常运作就要保证信号数量的精准.使用硬件滤波电路和互锁电路,以保证主机接收到的是方波脉冲信号,才能使打印机正确无误地执行打印任务[8].打印机驱动电路如图6所示.图4 探测器工作原理图图5 探测器安装图图6 打印机驱动电路3.4 功能键速度检测系统装备有“预置”“调整”“复位”“走纸”四个功能键，完成限定速度值的设置、日期和时间的调节、系统复位、打印机走纸等功能.键盘电路如图7所示.图7 键盘电路图4 系统的软件设计4.1 系统监控软件列车自动测速报警系统有五个功能.工作人员能够使用操作面板上的功能键对其调节.其五个功能分别为测速发射、参数设置、资料查询、打印输出和通信[9].系统的监控软件流程如图8所示.4.2 系统测速软件列车自动测速报警系统的软件分为三方面：主程序、INT0中断服务子程序、INT1中断服务子程序[10].主程序首先要为开机后的系统进行初始化，然后周期性监测预设、走纸、打印、设置限定速度等功能按钮的键入信号.按击按钮，主程序将履行相关的功能.检查数据、超速报警、打印数据等全部在中断服务子程序中进行.图8 监控软件流程图图9 测速软件流程图列车的行驶速度的检测由两个中断服务子程序进行[11].两组测速探测器的信号各自发送到INT0和INT1.假如INT0第一个接收到探测器传送的脉冲信号，那么系统判定列车由上行方向行驶而来.在INT0中断服务子程序中运行单片机的计时器，计算时间，等到INT1收到探测器传送的脉冲信号后，INT1中断服务子程序将读出计时器的数据，就可以得出列车通过0.5 m距离的时间，通过运算得出行驶的速度.下行方向行驶来的列车,用相同的办法检测速度，通过INT1中断服务子程序运行计时器，INT1中断服务子程序将读出计时器的数据，然后得出列车速度.所有通过测速探测器的车轮，系统逐个检测.测量的每个车轮的速度和之前检测的最高行驶速度进行对比.假如比之前的最高速度快，就采用此次检测的速度代换.假如检测出本次列车的最高速度比系统预设的限定速度快，就向相关人员报警，且等到列车经过后打印出列车超速的相应资料，检测软件流程图如图9所示.4.3 打印机驱动程序打印机驱动程序要精确地记录打印机的脉冲数，才可以得出准确的打印字符.打印机的计数脉冲和回零脉冲全都传入主机的外部中断INT0和INT1，该程序用INT0中断服务子程序记录打印机的计数脉冲，用INT1中断服务子程序记录打印机的回零脉冲[12].因为数据资料是在列车完全驶过探测器后打印出来的，打印和检测的运行时间段不一样，所以中断服务子程序中采用软件进行自动转换打印和检测功能.5 结束语列车自动测速报警系统操作简单，只用设置好限定速度，开机后自动进行速度检测、超速报警、打印检测数据等任务，极大地减少了工作人员的工作量.列车自动测速报警系统以牢靠的工作性能，取得了轨道维护工人的信任，使用前景十分宽广.今后，还可以在该系统基础上增加红外设备，使用红外信号把检测出的数据传输出去，然后用可以接收红外信号的仪器接收并储存系统传送的资料，这种仪器方便携带，而且能够使用PC机读取储存在上面的检测数据并进行分析处理.参考文献【相关文献】[1] 钱升,费炳锉.微型计算机控制原理与应用 [M].长沙：湖南科学技术出版社,1985.[2] 张友德，赵志英，涂时亮.单片微机原理应用与实验 [M].上海：复旦大学出版社,2010.[3] 张积东，孙积策，夏华龙.单片机51/98开发与应用 [M].北京：北京电子工业出版社，1994.[4] 郝文莲.单片机与CPLD综合应用技术分析[J].南方农机,2018,49(14):89.[5] 李华.MCS-51系列单片机实用接口技术[M].北京：北京航空航天大学出版社,1993.[6] 付慧生.复杂可编程逻辑器件与应用设计[M].徐州：中国矿业大学出版社,2005.[7] 张晞,王德银,张晨.MSP430系列单片机实用C语言程序设计 [M].北京：人民邮电出版社,2005.[8] 常健生.检测与转换技术 [M].北京:机械工业出版社，2004.[9] 郑郁正.单片机原理及应用 [M].成都：四川大学出版社, 2003.[10] 李育才.MCS-51系列单片微型计算机及其应用[M].4版.南京：东南大学出版社，2006.[11] 李升.单片机原理与接口技术 [M].北京：北京大学出版社，2011.[12] 赖寿宏.微型计算机控制技术 [M].北京：机械工业出版社，2012.。
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列车测速报警系统的研制
摘要: 基于MCS-51单片机的一种列车测速与报警系统,对其功能、硬件结构、列车测速电路及系统软件等进行了详细讨论。
关键词: 列车测速报警系统语音发送单片机
随着铁路路况的改善以及列车性能的提高,近年来列车已经大幅度提速。
列车提速后带来的经济效益和社会效益十分显著。
但高速行驶的列车却给铁路维护带来不便,在施工路段因列车减速不够或没有减速而造成路面损坏、人身事故时有发生。
因此,有必要研制一种列车测速与报警系统,在离施工现场一定距离处,安装两套这样的装置。
当列车经过测速传感器时,系统测得列车通过的时速,通过无线发射台,将列车的时速传送给列车司机以及施工现场的工人,司机收到语音提示后开始减速,以安全通过施工现场,避免事故的发生。
1 系统功能
(1)列车经过传感器时,系统测速并把测速结果通过无线语音发射台发送给列车司机和路段施工人员,提醒司机减速至规定时速,并提示路段施工人员注意安全,提示信号直至列车安全通过时才撤消。
(2)记录和显示列车通过的时间、上行/下行指示、通过时的速度。
(3)保存24小时内所有通过列车的有关信息。
(4)具有查询和选择打印的功能。
(5)通过RS232C接口,可以将系统所记录的信息读入个人计算机进行处理。
(6)监测电源电压,低压报警。
2 系统的硬件结构
本系统的CPU采用MCS-51系列的GMS97L52单片机。
该CPU为低电压、低功耗型,适合系统用干电池或蓄电池供电的场合,内置8KB ROM,属OTP型芯片。
开发期间用AT89C52代替,便于重复擦写。
产品定型后,再换用97L52芯片,加密写入后,无法解密,可防软件被盗版。
系统的硬件结构框图。
由于该测速系统为便携式,野外工作时,采用蓄电池作为电源,因此,有必要设置一套可靠的复位电路、看门狗电路以及低压检测电路。
系统采用MAXIM公司的MAX708作为CPU的监控器,以保证系统可靠地工作。
显示界面采用128×64点阵的LCD。
矩阵键盘和信息的打印输出由并行接口8255A 管理。
列车通过时,系统调用实时时钟,记录列车通过的时间(年、月、日、时、分、秒等信息)。
实时时钟电路采用DALLAS公司生产的专用时钟芯片DS1302,它与CPU连接只需三根线。
列车通过时的有关信息存储在32KB数据存储器62256中。
设置掉电保护电路,保证断电时数据不丢失。
系统采用ISD1420语音芯片录放语音信息,时间最长20秒。
事先将需要的语音录入指定的段,使用时调用不同的段地址进行组合,即可实现语音的合成。
ISD1420芯片由并行接口8255A控制,它输出的语音信号经小型发射台发射出去,由列车上和施工段相应的无线接收装置进行接收。
个人计算机通过MAX232串行接口从系统中读取信息进行处理。
3 列车测速电路
3.1 测速传感器的工作原理
测速传感器采用高频反射式涡流传感器,工作原理。
传感器的线圈L和电容C组成并联谐振回路,其谐振频率。
电路中由振荡器提供稳定的高频信号电源。
当车轮未接近涡流传感器时,δ=∞,在电路中选择适当的电容C,可使谐振频率f与振荡器频率相同,此时产生谐振,输出电压u最大;当车轮接近涡流传感器时,传感器线圈的阻抗随δ而改变,导致LC回路失谐,输出信号u(t)频率虽然仍为振荡器的工作频率,但幅值随δ而变化。
δ相当于一个调幅波,此调幅波经放大、检波、滤波后即可以得到气隙δ的动态变化信息,即当δ=∞(车轮未接近)时,u(t)=umax;当δ=δ0(车轮靠近)时,u(t)=u0。
经过滤波整形后,将车轮未靠近时的输出umax转换为+5V信号,而将车轮靠近传感器时的u0转换为0V信号。
这样,只要检测输出的TTL信号的低或高,就可以确定车轮有没有接近传感器。
3.2 测速的方法
只用一只涡流传感器无法测得列车行驶的速度。
本系统采用二只传感器,其布置。
二只传感器的编号为1#、2#,沿着铁轨的长度方向隔开27cm安装。
列车上行时,车头的前轮先靠近1#测头,电路发出一个负脉冲信号(该负脉冲信号一直等到列车完全通过时才结束),经过时间Δt1后,前轮靠近2#测头,电路又发出1个负脉冲。
CPU检测二个负脉冲之间的时间间隔Δt1(μs),即可算出时速V=(27×10-2×10-3)/(Δt×10-6/3600)(千米/小时)。
待CPU检测第一个负脉冲低电平维持的时间Δt2,即可算出列车通过时所占的时间。
当列车下行时,车头前轮先靠近2#测头,后靠近1#测头,测速方法同列车上行时。
4 系统软件
4.1 系统监控软件
本系统有五种工作状态,用户可以通过操作面板的按键进行切换。
五种工作状态分别为测速发射、参数设置、资料查询、打印输出和通信。
系统的监控软件流程。
4.2 系统测速软件
设1#测头拾取的信号送到97L52 CPU的P1.0引脚,2#测头拾取的信号送到P1.1引脚,则系统的测速软件流程。
5 结束语
本文介绍的列车测速报警系统已经在铁路施工现场投入使用。
试用结果表明,该系统测速误差在2%之内,工作稳定可靠,抗干扰能力强。
使用该系统后,列车司机可以及时减速,保护了施工路面,保证了工人的人身及列车本身的安全。
因此,该系统在铁路部门具有一定的推广使用价值。