火车道口报警系统毕业设计论文(2)

太原科技大学毕业论文（设计）

Research and Design based on microcontroller train

crossing safety alarm

Abstract

In our country, the railway is the most chosen transport of people for travelling, so there are many level crossings criss-cross. Alone with the continuous development of Chinese economic construction, transportation industry has been increasingly prosperous; rail transportation industry is developing rapidly, with increasing demand for train speed. In the case of train running in high speed, railway level crossings become key points and difficulties on the safety transportation issues of railway in China. These crossings bring people’s life a lot of inconvenience, even sometimes with dangerous accidents. The topic for the current situation of our country railway level crossing develops a level crossing to vehicle automatic alarm system by single-chip microcomputer technology, adopted high reliability 89C51 as a control chip, using and processing information of wheels collected back by track sensor to notify crossing officers on duty and passers-by of the future vehicle information accurately, to provide reliable protection for the safety of high-speed operation of the train, with traffic lamp warning and bar wooden partition ,to greatly reduce the accident hidden danger. In the light of the system’s working environment and particularities of the working, during the hardware designing process, highlights the system's reliability and the robustness of the devices, on the development of the software has also taken strong anti-jamming measures. The design and research of this system can provide information about the coming vehicle timely and accurate for crossing officers on duty, even in adverse weather conditions there will not be much affected. Therefore, this system is of great social significance and promotional value.

Key words：Transportation Safety, Rail-way Level Crossing, Single-chip

II

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第1章 绪论

1.1 问题的提出

铁路是我们国家很重要的基础交通设施、国民经济的基础、交通运输体系的重要组成

部分，对于国家社会经济的正常运行具有很重要的作用。铁路运输具有运输能力较大、能够承担大量客货运送的任务、速度较快、受气候条件的限制相对较小、并可全天候运营、且运输成本低等优点。因此，我国一直在大力发展铁路行业的建设。

火车平交道口是铁路和公路的平面交叉点，随着铁路行车速度、密度的不断提增和公路车辆的急速扩增，平交道口的安全问题，变的相当突出。在我国有很多的铁路无人看守道口存在，使得道口安全问题总是存在于人们的视野中。就在我的学校附近就有一个火车道口，对我们的出行很不方便。

为了改善铁路平交道口尤其是站内道口的安全情况，很有必要设计一种具有高可靠性能的道口报警设备，在列车接近道口前告警。 本课题就是针对我国铁路平交道口的现状，利用单片机技术开发平交道口来车自动报警系统。采用智能报警系统具有报警准确，性能价格比高，全天侯，不怕环境恶劣，安装方便等特点，能极大减少该类道口交通事故。利用轨道传感器采集回来的车轮信息，准确地将来车信息通知道口值守人员及过往行人，大大减少事故发生，为列车的安全高速运行提供可靠的保障。

1.2 国内外研究现状

现在我国站内道口来车管理大多还是处于靠电话通知和道口工眺望的状态，遇到天气状况不好，或是电话线路不畅的时候，就存在了事故的隐患。铁道部对此尚无在全国推广的定型产品，均为各铁路局自己开发的设备，而且利用率也不是太高。因此，增强铁路道口防护系统功能是十分必要的。

而在欧洲，铁路网发达，道口密度大，事故风险也高。英国的安全工作做的比较好，近年来其道口事故发生率和每个道口平均死亡人数均比其他国家低。其原因不仅是政府强行控制道口违章行为和加强平交道口安全教育，更主要是研制出一种新型的平交道口预测器。在两边轨道的端点处各装了一个无源转辙器，当列车经过时，轨道电路的阻抗和电压

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会线性改变，回馈列车接近道口的位置并计算列车的速度，确定列车经过道口的时间，从而报警。因为道口多需值班人员操纵，人员运营费用很大，正在提议把道口信号设备与电子联锁设备实现一体化。以上介绍的铁路轨道电路等，在欧洲与中国的现实看有许多不同的地方，且价格十分昂贵，所以，不能直接将其移用至我国。在我国铁路整体提速的情况下，为了防止悲剧的发生，我国正在努力提高道口设备科技含量及监控信息化水平，保障道口行车安全。所以，开发实用的站内道口自动报警设备是铁道部当务之急。

1.3研究的目的和意义

铁路道口安全工作的好坏，直接关系到人民生命财产的安全，并是推动和促进铁路跨

越式发展目标能否顺利实现的一个重要方面。道口自动报警系统提高了道口来车报警的可靠性和准确性，可以有效的降低误报、错报事件的出现几率，从而有效的避免道口交通事故的发生。而且国外的产品也不适用于我国的铁路状况。所以，立足我国铁路现状，开发实用的站内道口自动报警设备仍是当务之急。

1.4设计任务和要求

系统总体采用AT89C51单片机为平交道口自动报警系统的核心，用安装在钢轨内侧的车轮传感器组成检测点，感应到的车轮信息通过标准信号电缆传送到道口房的主机内，根据多项数据得出列车是否通过道口。由单片机控制道口交通灯的转换和语音报警功能的开关，并控制道口栏木升降从而达到自动检测、报警通知和提升道口整体安全状况的目的。 本系统列车接近报警系统的主要功能：

（1）自检功能：开机后进入自检，对各项设备（传感器、显示器等）进行检测，看其是否正常工作。自检的关键部位是传感器，因为最易发生的故障是传感器的损坏、断线和丢失。

（2）列车接近道口语音报警功能：当列车接近道口时，道口房内有蜂鸣器报警，以提示道口工注意;室外语音喇叭也用语音信号提示行人注意，不要在此时穿越道口。

（3）交通灯切换功能：当列车接近道口，传感器采集到列车接近信息，系统立即控制交通灯的红色信号灯亮，绿色信号暗，以提示行人、车辆禁止通过。

（4）道口栏木升降功能：当列车将要通过时，栏木放下，防止行人及车辆通过。列车通过后，栏木升起。

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（5）系统复原功能：当列车通过道口后，设备复原，声光报警停止，显示器恢复显示时间。设计时，要保证设备在无列车接近时处于待机状态，列车接近则自动唤醒，最大限度地提高电源效率。

（6）数字钟功能系统：自检结束后立即自动进入工作状态，此时时钟要显示或输入准确的时间，因为列车接近道口、通过道口和道口工确认时间均以此时钟为准。

（7）人机对话和双向通信功能：通过键盘命令可实现人机对话，单键操作简单易学、操作灵活、可靠性高，利用PC键盘接口实现与外设的双向通信，尽可能少占用主机硬件资源。

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第2章 微机自动报警系统概述

2.1 系统组成部分及工作原理

火车在进行时，凸出极磁电轨道传感器将车轮切割磁感线输出的脉冲信号，通过信号处理电路，将整齐的脉冲信号转换为火车与道口的距离，将该距离可以进行实时显示。当无火车接近时，显示正常通过，一旦传感器检测到有火车到来时单片机电路就会发出声、光报警，警示即将通过道口的车辆以及人员。确保通过人员的安全，并减少由此带来的巨大的财产损失。

整个系统的原理图如图2.1所示。 微机自动报警系统的指标如下：

? 用声、光警示即将通过道口的车辆以及人员； ? 具有较好的电磁兼容性； ? 适应各种天气；

? 适于电气以及非电气化的各道口（备蓄电瓶，自动充电）； ? 安装，维护方便，成本低。

传感器信号处理电路显示器单片机电路键盘输出接口与功能扩展列车接近方向显示室内语音报警室外语音报警栏木升降交通灯转换

图2.1系统组成框图

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