火车交通预警控制器设计

３９卷第３期－学术　湖南农机　２０１　２年３月　ＶｏＩ．３９　Ｍａｒ．３　ＨＵＮＡＮ　ＡＧＲＩＣＵＬＴＵＲＡＬ　ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ　Ｍａｒ．２０１４／３　火车交通预警控制器设计　陈镇宇　（武汉纺织大学，湖北武汉４３００００）　摘要：针对火车通过铁路和公路交叉口时会出现危险，为避免这种情况发生，设计了一个火车交通预警控制器，　文章介绍了该控制器的基本电路构成，若应甩此控制器，将在一定程度上保证火车通过交叉路口时的安全性。　关键词：火车；交通预警；控制器；设计　中图分类号：Ｕ２８４．７　文献标识码：Ａ　文章编号：１００７—８３２Ｏ（２０１２）０３—００４３—０２　Ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｔｒａｉｎ　ｔｒａｆｆｉｃ　ｗａｒｎｉｎｇ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ＣＨＥＮ　Ｚｈｅｎ－ｙｕ　（Ｗｕｈａｎ　Ｔｅｘｔｉｌｅ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ　４３００００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇ　ａｔ　ｔｈｅ　ｄａｎｇｅｒ　ｗｉｌｌ　ｂｅ　ｈａｐｐｅｎ　ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ｔｒａｉｎ　ｇｏ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｒａｉｌ　ａｎｄ　ｒｏａｄ　ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎ，ｔｒａｉｎ　ｔｒａｆｆｉｃ　ｗａｒｎｉｎｇ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ａｖｏｉｄ　ｔｈｉｓ　ｄａｎｇｅｒ　ｔｈｉｎｇｓ　ｈａｐｐｅｎｉｎｇ，ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｃ　ｃｉｒ－　ｃｕｉｔ　０ｆ　ｔｌ１ｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｔｏ　ｅｎｓｕｒｅ　ｓａｆｅｔｙ　ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ｔｒａｉｎ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ａｎ　ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎ　ｔｏ　ａ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｅｘｔｅｎｔ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｒａｉｎｓ；ｔｒａｆｆｉｃ　ｗａｒｎｉｎｇ；ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ｄｅｓｉｇｎ　要求设计一个铁路和公路交叉路口的交通控制器。该交　口的平面位置示意图如图１所示：Ａ、Ｂ是两个栏杆，Ｐｌ、　２　电路工作原理　设置两个压敏传感器，用于检测是否有火车通过路口。　电路是由ｌｋＨＺ信号发生器，１Ｈｚ信号发生器，时序控制　、Ｐ２点相距较远，一列火车不会同时压在两个压敏元件　电路，ｌ５秒倒计时显示电路和１５秒蜂鸣器报警电路组成。　。当有火车通过交叉路口时，栏杆放下，禁止车辆和行人通　电路工作过程：时序控制电路由产生１ＫＨＺ信号的５５５　当火车通过交叉路口后，栏杆抬起，路口放行。　定时器触发，７４ＬＳ１２１的３输入端由红灯处的电平提供，当红　灯变亮或熄灭时都会触发７４１＿３１２１产生１５秒的一个脉冲，然　后将此脉冲接入５５５的输入端，将５５５构成一个单稳态触发　器，触发产生ｌ５秒的脉冲，控制蜂鸣器报警１５秒，同时控制　倒计时显示电路的置数端使之开始倒计时，脉冲停止，倒计时　停止，同时蜂鸣器也停止报警。　３原理图设计　通过ｐｒｏｔｅｌ画出如下图　图１交叉路口的平面位置示意图　（１）Ｊ１和Ｊ２接高电平和低电平分别模拟火车压在压敏传　感器上和没有压上；　系统实现的功能　（２）当Ｊ１和Ｊ２其中一个接高电平，输出信号就为高电　（１）当火车由东向西或由西向东通过Ｐｌ与Ｐ２段，且当　平，即栏杆放下，此时红灯亮，红灯处产生的高低电平的变化　Ｆ的任何部分位于Ｐ１与Ｐ２之间时，栏杆Ａ、Ｂ应同时放　触发了ＭＯＮＯＳＴＡＢＬＥ，使蜂鸣器响起，同时使５５５产生１５秒　否则Ａ、Ｂ同时抬起。　脉冲触发倒计时电路，开始１５倒计时，１５秒倒计时完毕，蜂　（２）路口设置红、绿两色交通灯指示灯。在栏杆Ａ、Ｂ放　鸣器响声停止；　寸，路口的红色交通灯亮，绿色交通灯灭；当栏杆Ａ、Ｂ抬起　（３）当火车位于Ｐ１，Ｐ２之间，即Ｊ１，Ｊ２都接地时，红灯保持　路口的绿色交通灯亮，红色交通灯灭。　亮，栏杆仍然放下；　（３）在栏杆Ａ、Ｂ刚抬起或刚放下时，鸣响警铃，要求铃声　（４）当火车远离ＰＩ，Ｐ２后，绿灯亮，栏杆放下，蜂鸣器响起　１５秒。同时用数码显示器显示倒计时时间。　并持续１５秒；　（５）其中两个七段数码显示器是共阴极的，故应该用共阴　收稿日期：２０１２—０１—１６　作者简介：陈镇宇，大学本科，主要研究方向：信息工程。　极驱动芯片；　湖南农：ｙｔ　２０１２年３月　参考文献　【２］康华光．电子技术基础（数字部分）【Ｍ】．北京：高等教育出版社．２００７　［１］１荣君雅．数字电子技术［Ｍ】．北京：机械工业出版社，２００１．　（上接第４２页）号转换成数字图像，然后计算机才能进行运　的对象体积等参数较大或者处理流程较为复杂，那么上位机　算。数字摄像头可以直接捕捉影像，然后通过串、并口或者　只要处理判断流程，判断结果可以交给下位机平台进行处理，　ＵＳＢ接口传到计算机里。　下位机目前的主流为可编程控制器系统。　本文采用了爱国者ＤＬＣＷ—Ｌ１３０万高清晰彩色工业相　本文主要采用的执行机构为自动生产流水线，其中包括　机，这款工业相机是由华旗数码技术实验室最新开发的，高速　了传送带、气缸、电磁阀、可编程控制器、机械手、变频器等。　ＵＳＢ２．０接口和大面阵ＣＭＯＳ图像传感器组成的高分辨率彩　ＰＬＣ收到执行信号后，将控制传送带动作，并驱动气阀执行规　色数字摄像机。该产品全面兼容ＭＩＣＲＯＳＯＦ＇Ｉ＇ＷＩＮＤＯＷＳ所　定动作。下位机采用的是三菱ＦＸ１Ｓ一２０ＭＴ。通过编程，下位机　有应用环境。‘　系统可以采集开关信号，并执行开关动作。本文中上位机和下　该相机为即插即用型设备，用数据线将相机和计算机直　位机采用的通信方式为编程口通信，这种方式代价较小，也比　接进行连接。那么驱动程序会将图像数据装载在计算机内存　较容易实现。　中，只要解读内存数据就可以得到图像数据了。相机的驱动程　序提供了非常丰富的函数供用户调用。　３　结语　（３）系统采用的图像处理平台。摄像机采集到的数据，需　一般检测过程机器视觉的实现过程要经过视觉系统的收　要传给上位机进行处理。上位机实时获得检测数据后，经过各　集图像，图像的处理和分析等过程，实现这一过程的方案很　种的数据运算得到运算结果，然后上位机将处理的结果显示　多，也各有优劣。本文采用的这一方案，成本较低，同时能达　出来，或者通过直接数字控制的方式进行控制或者通过通信　到较好的效果，适合于一般工厂企业的一般项目。　的方式通知下位机执行相应的动作。一般视觉系统的上位机　参考文献　系统可分为基于ＰＣ机系统和基于ＰＬＣ系统。　【１］￣４ｇ萍，赵转萍，徐涛．基于数学形态学的图像边缘检测技术Ｌ刀．航空　本文采用基于ＰＣ机的系统。摄像机传送的为数字信号，　计算技术，２００４．　通过ＵＳＢ接口将信号交给软件系统进行分析和处理，实验采　【２】冈萨雷斯．数字图像处理（第二版）［Ｍ】．北京：电子工业出版社，２００３，　用的是笔记本电脑，ＣＰＵ为酷睿双核，主频为２．０Ｇｈｚ，基本上　（３）．　能够满足需要。　［３】徐晓，翟敬梅．基于机器视觉的形状尺寸检测方法研究叨．微计算机　（４）系统的执行机构。计算机对图像数据进行分析，得到　信息（测控自４ａ），２００９，（２５）：６－１．　相应的结果，需要交给执行装置进行执行。一般执行过程比较　简单的可以直接用开关量进行控制，如电磁阀等等。如果处理