一种城市轨道交通全自动车库门控制器、系统及方法与流程

1.本发明属于城市轨道交通全自动车库门的控制技术领域，具体涉及一种城市轨道交通全自动车库门控制器、系统及方法。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.部分城市冬天寒冷，采用全自动运行的新建地铁线路的车辆段和停车场运用检修库需采用全自动车库门以满足实际使用需求。
4.目前，城市轨道交通全自动无人驾驶系统开始普及，全自动车库门控制多采用可编程逻辑控制器(plc)控制，电气控制成本较高，例如一个i/o点数较多的西门子plc采购价格可达几万元且制作的电气控制柜体积较大，对于城市轨道交通建设快速发展具有较大的限制。


技术实现要素：

5.本发明为了解决上述问题，提出了一种城市轨道交通全自动车库门控制器、系统及方法，本发明控制系统具有可靠性高、成本低、体积小巧等优点，解决了城市轨道交通全自动无人驾驶运行场景条件下的全自动车库门自动控制的难题。
6.根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：
7.一种城市轨道交通全自动车库门控制器，包括微处理器模块、电源控制模块、网络通讯模块、继电器模块和时钟电路模块，其中：
8.所述电源控制模块，用于将交流电源转换为直流电源，为其他模块提供稳定电源；
9.所述网络通讯模块，用于为微处理器模块提供与外部信号系统的网络通讯服务；
10.所述继电器模块，和微处理器模块连接，用于控制相应的全自动车库门打开或关闭；
11.所述时钟电路模块，和微处理器模块连接，用于提供时钟源，产生晶振；
12.所述微处理器模块，用于接收信号系统的信号，输出控制信号给相应的继电器模块，根据控制信号打开或关闭控制相应的全自动车库门。
13.作为可选择的实施方式，还包括看门狗电路模块，用于执行复位操作初始化或其他异常情况下，控制微处理器模块再次正常启动控制程序。
14.作为可选择的实施方式，所述微处理器模块还连接有gpio管脚，用于微处理器模块输入和输出信号的传递。
15.作为可选择的实施方式，所述微处理器模块还连接有jtag接口，用于将调试好的控制程序烧写到微处理器里。
16.作为可选择的实施方式，所述网络通讯模块通过can总线与信号系统通信。
17.作为可选择的实施方式，所述电源控制模块，包括依次连接的变压器、整流器和转
换模块。
18.作为可选择的实施方式，所述全自动车库门还设置有控制按钮，用于在手动模式下，接收控制指令，所述控制按钮与所述微处理器模块连接，当控制按钮接收到控制指令后，所述微处理器模块控制对应的全自动车库门打开或关闭。
19.一种城市轨道交通全自动车库门控制系统，包括多个上述全自动车库门控制器、信号系统和设置于各全自动车库门处的感应器，其中：
20.所述信号系统与多个上述全自动车库门控制器的微处理器模块、感应器连接，所述感应器用于感应电客车，所述感应器和信号系统之间单向通信，所述信号系统和各微处理器模块之间双向通信，所述信号系统还与轨道交通车辆通信。
21.作为可选择的实施方式，各个控制器之间相互独立。
22.基于上述控制系统的控制方法，包括以下步骤：
23.自动模式下：当轨道交通车辆距离某全自动车库门在设定范围内，该全自动车库门对应的感应器发送信号给信号系统，所述信号系统发送车门打开信号给该全自动车库门对应的控制器的微处理器模块，控制所述全自动车库门打开，所述微处理器模块反馈允许通行信号给信号系统，信号系统控制轨道交通车辆驶离该全自动车库门；
24.当轨道交通车辆驶离该全自动车库门超过设定范围，信号系统发送车门关闭信号给该全自动车库门对应的控制器的微处理器模块，控制所述全自动车库门关闭，所述微处理器模块在车门关闭后反馈信号给信号系统；
25.手动模式下：当接收到手动控制指令后，所述微处理器模块控制对应的全自动车库门打开或关闭。
26.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
27.本发明提供了基于dsp的城市轨道交通全自动车库门硬件电路，每个全自动车库门能够实现自动或手动控制，为地铁全自动车库门与信号系统的控制电路提供了全新的控制方式，在城市轨道交通领域具有极高的应用价值。
28.本发明每个全自动车库门都配置有独立的控制器和感应器，控制器和感应器均和信号系统连接，信号系统还可以控制轨道交通车辆的动作，通过三者的配合，能够实现每个自动车库门在需要的时候及时打开，及时关闭，保证城市轨道交通的正常、安全运行。
29.为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
30.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
31.图1是本发明的硬件电路组成示意图；
32.图2是本发明的dsp芯片控制器can总线接口电路图；
33.图3是本发明的电客车离库和入库时全自动车库门控制程序流程图。
具体实施方式：
34.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
35.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
36.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
37.在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。
38.本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。
39.如图1所示，一种城市轨道交通全自动车库门控制器，设置在各车库门处，选用ti公司生产的c2000系列的tms320f28335处理器进行数据处理，主要包括：微处理器模块、电源控制模块、网络通讯模块、继电器模块、时钟电路模块、看门狗电路模块、其他模块等七个模块。
40.微处理器模块：选用ti公司生产的c2000系列的tms320f28335处理器进行数据处理。
41.电源控制模块：主要为所设计的硬件电路提供稳定可靠的电源，输入端接入ac220v电源，经过变压器变压，再经过整流器将交流电整流变为直流dc5v。选用tps76833芯片将直流dc5v转换成直流dc3.3v电源。
42.网络通讯模块：用于硬件电路各模块与外部信号系统提供网络通讯，以满足城市轨道交通全自动无人驾驶运行场景下对全自动车库门的控制，每天早晨当电客车完成上电自检唤醒时，当电客车行驶至运用库库门附近时，信号系统控制全自动车库门打开后，电客车再驶离运用库。
43.如图2所示，所设计的硬件电路与信号系统采用can总线通讯，理论上can总线最长通讯距离可达10km，完全满足地铁车辆段和停车场各车库门与信号系统通讯控制。can总线收发器选用pca82c250型号芯片，其工作电压是5v。tms320f28335处理器工作电压是3.3v，二者采用164245电平转换芯片进行电压转换。
44.继电器模块：为所设计的硬件电路驱动执行部分，当微处理器模块gpio相应管脚输出导通时，继电器线圈通电后继电器触点导通，由常开变为常闭导通，进而控制地铁车辆段和停车场全自动车库门打开和关闭。
45.时钟电路模块：主要为硬件电路提供时钟源，用晶振启动内部晶振，使控制程序能以一定的顺序运行。
46.看门狗电路模块：用于执行复位操作初始化和其他异常情况下，控制程序再次正常启动控制。
47.其他模块：主要包括芯片处理器gpio管脚、jtag程序仿真下载部分、程序存储器电路等。芯片处理器gpio管脚主要用于处理器芯片i/o的输入和输出，将相应的传感器信号输入处理器gpio引脚完成信号输入部分，根据所编写的控制程序再将相应的gpio引脚导通驱动控制继电器模块执行相应的工作。jtag接口，用于技术研发人员将开发编译好的控制程序通过仿真器烧写到微处理器模块中。程序存储器电路eeprom用于程序调试过程中的烧写。
48.在其他实施例中，上述控制器的各项参数、芯片类型都可以进行改变。
49.一种城市轨道交通全自动车库门控制系统，包括多个上述全自动车库门控制器、信号系统和设置于各全自动车库门处的感应器，其中：
50.所述信号系统与多个上述全自动车库门控制器的微处理器模块、感应器连接，所述感应器用于感应电客车，所述感应器和信号系统之间单向通信，所述信号系统和各微处理器模块之间双向通信，所述信号系统还与轨道交通车辆通信。
51.如图3所示，上述系统的工作方法，包括：
52.全自动运行模式下，电客车行驶靠近全自动车库门处时，信号系统通过can总线通讯发送库门打开信号给dsp控制器使能gpio引脚，驱动继电器线圈得电，全自动车库门打开且车库门行程开关打开信号反馈给dsp控制器后，再通过can总线将电客车允许通行信号传入给信号系统，信号系统控制电客车驶离全自动车库门；电客车完全驶离全自动车库门后信号系统通过can总线反馈给dsp控制器使能相应gpio管脚，驱动继电器线圈得电，全自动车库门关闭并将库门关闭信号反馈给信号系统，整个过程结束。
53.当电客车正线运行结束进入车辆段或停车场相应股道全自动库门前，信号系统通过can总线通讯发送库门打开信号给dsp控制器使能gpio引脚，驱动继电器线圈得电，全自动车库门打开且车库门行程开关将库门打开信号反馈给dsp控制器后，再通过can总线将电客车允许通行信号传入给信号系统，信号系统控制电客车驶入库内；电客车完全驶入库后信号系统通过can总线反馈给dsp控制器使能相应gpio管脚，驱动继电器线圈得电，全自动车库门关闭并将库门关闭信号反馈给信号系统，整个过程结束。各全自动车库门控制相互独立、互不干涉。
54.在手动模式下，操作者按压全自动车库门的按钮，使能dsp控制器相应的gpio管脚，进而控制相应的全自动车库门的打开和关闭。各全自动车库门控制相互独立、互不干涉。
55.根据以上场景模式，模拟对济南轨道交通2号线姜家庄停车场10个全自动车库门进行控制。姜家庄停车场全自动车库门共10樘，2股道
‑
9股道共安装8个全自动车库门，1股道洗车库安装2个全自动车库门。在全自动运行模式下，假如2股道和5股道的电客车唤醒后行驶至全自动车库门附近，2股道和5股道的全自动车库门打开到位，2股道和5股道对应的两扇库门的行程开关分别将到位信号反馈给dsp硬件控制器使能相应的gpio管脚，电客车完全驶离库门后，信号系统通过can总线向dsp控制器发送电客车完全驶离信号使能相应gpio管脚，dsp硬件控制器使能相应的gpio管脚，进而驱动继电器线圈得电，2股道和5股道的全自动车库门关闭；并将库门到位信号反馈给dsp硬件控制器。
56.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，本领域技术人
员不需要付出创造性劳动即可所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。