地铁自动售检票设备节能控制系统的研究

2018-07-04武汉地铁运营有限公司沈何一

电子世界 2018年12期

武汉地铁运营有限公司孙诗沈何一

1.系统概述

随着轨道交通的快速发展，给市民出行带来了快捷和便利。但随着投入建设和运营使用的地铁线路逐渐增加，地铁成本支出显著增长，同时给地铁公司也带来了巨大的压力。对此，成本管控、开源节流变成了地铁运营重点研究的话题。目前地铁运营占比较高的几类主要成本支出为：人力成本、车辆和设施设备维修维护成本、设备大修大改支出成本以及生产能源使用成本。本节能系统通过对自动售检票设备各模块自动化管控，让设备各模块能在运营时间内自动上电，运营结束时间内自动断电，节省电力，在能源使用方面有效的对运营成本进行管控。

1.1 系统原理

本系统主要通过特制的电源主控单元快速地读取自动售检票设备主控单元（工控机）储存的模块运营控制时间等重要信息指定，并借助电源开关控制模块对单程票、硬币等模块单独电力控制。通过RS232数据接口，进行信息数据及指令的交互，实现自动开启和关闭指定模块的电源。

1.2 系统优越性

本系统运用范围广泛，不仅仅局限于某一城市某一类型自动售检票设备应用。系统主要对电源模块源头输出进行控制，起到桥接的作用，可应用于不同厂家生产的自动售检票设备内。

本系统程序简单，适配性强。系统控制时间为通过读取信息数据XML文件中的时间点关键字，与实际设备时间对比进行程序开启或关闭控制。

本系统成本低，实用性高。本系统采用的电子元件及数据传输接口等硬件，原料采购方便，且制作费用较低。

2.硬件设计

该系统硬件主要包括以下几个部分：电源主控单元、电源开关控制模块、串口通讯线、稳压电路等。

自动售检票设备节能系统硬件结构如图1所示。

2.1 电源主控单元

电源主控单元主要采用ARM9及以上芯片，具有体积小、低功耗、低成本、高性能的优点。通过RS232串口实现与上位机（自动售检票工控机）之间的信息交互工作，实时监控上位机存储的模块运营时间控制参数，当参数信息发生变化，电源主控单元可以迅速接收变化信息并做出比对判断，同时根据实时信息作出相应的指令并反馈给各个继电器。

图1

2.2 电源开关控制模块

电源开关控制模块采用8个继电器组装而成，分别独立控制硬币、单程票等不同模块。一般继电器具有控制系统和被控制系统之间的互动关系。运用到本系统控制电路中时，继电器做为控制电流联通与否的中间件，一种用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”，对电路起到自动调节、安全保护、转换电路等作用。继电器在未收到模块断电指令时，处于断电常开状态；当接收到某模块断电的指令时，控制该模块的继电器处于上电闭合状态。此设计在于继电器故障时，连接的设备模块仍可以正常工作使用，减少可能存在的故障点。

2.3 串口通讯

工控机与电源主控单元之间为RS232通信传输方式，主要采用RXD、TXD两路数据传输方式。

2.4 稳压电路

稳压电路在系统中起到稳定电源及将电源供电转换成电路板所需电压的作用。

图2

3.软件设计

本系统通过实时监控，判断工控机接收的运营时间控制参数是否发生变化，依据时间及模块信息在指定的某一时间改变继电器的开闭合状态，进而实现电源开关控制。

系统软件处理流程图如图2所示。

3.1 模块运营时间控制参数

模块运营时间控制参数通过ACC下发LC到SC再到各车站自动售检票设备，存储于设备工控机内，以XML文件形式用于设置设备内各模块的运营工作和结束切换时间。此系统主要用到参数中的运营开始时间参数“Opentime”以及运营结束时间参数“Closetime”，以及模块代码单程票模块“0201”、硬币模块“0202”等。

3.2 处理流程设计

电源主控单元实时读取模块运营时间参数中各模块的运营时间点，并写入芯片的控制程序中。当检测到运营时间点发生变化的时候，电源主控单元会将新的时间点覆盖上次记录的时间点，并写入控制程序中，确保参数根据运营需求实时进行更新。若时间参数无变化，系统则以最后一次记录的参数时间为准。当系统运行过程中，系统时间和记录的最新运营控制时间一致时，电源主控单元会立刻对电源开关控制模块作出对应模块的控制指定。例如当系统时间与时间控制参数中单程票模块“0201”的“Closetime”时间点一致时，电源主控单元给电源开关控制模块发出单程票模块运营结束的指定，连接单程票模块的继电器将从断电常开状态变为上电闭合状态，控制单程票模块断电。同时，由工控机接收到单程票模块未工作反馈状态，及时更新设备模块服务状态。反之，开始运营时则会指定相应继电器断开。如果系统时间未达到参数中对应的时间点，那么电源控制单元保持最后一次指定状态。