旅客列车全自动报站多媒体系统

0  引言

旅客在旅行过程中，为防止坐过站，十分关心列车的前方到站。尤其是夜间行车，列车播音室停止播音，只靠列车到站时列车员才报站名，给广大旅客带来诸多不便。为使旅客能及时了解到自己目前所处位置及前方到站。这里设计一种全自动报站多媒体系统，能全天候自动通报站名、提示列车运行情况，平时可播放录像，歌曲及广告等信息。在列车将要到达车站前以声图并茂的方式自动介绍各个站点的著名旅游景点、交通和住宿情况，极大方便了旅客，改善了乘车环境，也为铁路运输带来了更好的经济效益。

1  控制原理与系统组成

系统由底层单片机系统、上层PC机、车厢播音系统、显示系统及相应软件组成（见图１）。单片机为下位机。位置传感器安放在车门处，用车门的开关信号来纠正距离上的误差。速度和位置传感器的信号使单片机可以对列车的行驶里程和车门位置进行有效识别与处理，从而通过串行口输出有效的控制信号给上层PC机。PC 机对送来的信号进行分析，若是行驶里程信号，则计算出列车的行驶里程。在到站前１０公里时，从数据库中调用相应车站的视频信息，经分频器和音频放大后，送往各车厢的LCD液晶显示器和广播，最终以多媒体的形式向旅客播报信息。若是车门打开信号，说明列车已到站，则从数据库中调用相应车站的音频信息播报到站信息，并将数据库中该站距始发站的里程设为当前列车行驶里程，从而自动纠正速度传感器及列车滑行所造成的误差。夜间行车播音自动关闭，LCD液晶显示器照常工作。报站时的工作流程见图２。

图１  系统组成

2  底层硬件设计

底层硬件系统采用89C51单片机作为控制器（见图３）。位置传感器选用接近开关，安放在车门处。速度传感器选用南京中旭公司的HZL260霍尔齿轮传感器，具有分辨率高、抗干扰能力强等特点，可以在我国全天候、大范围区域内使用。对分频器和音频放大器的控制，是利用接口的电路芯片采用光电隔离控制固体继电器的开关实现的。

列车行驶距离的测量是基于记录车轮转动的圈数实现的。HZL260霍尔齿轮传感器是在霍尔器件背后偏置一块永久磁体，并将它们和放大处理集成电路一体化的组合器件（见图４）。其功能是把变化的磁信号转换成数字式电信号。它能传感黑色金属齿轮的齿数，并转换成电压脉冲信号输出。在列车的轴上安装一个齿轮，传感器固定在距齿顶2mm左右的位置上，车轮转动一圈，传感器输出与齿轮齿数相同的脉冲信号，由单片机内定时／计数器０对其计数，就可以检测出车轮转过的圈数，从而计算出列车行驶的里程。

3  软件设计

3.1  底层软件设计

列车每行驶１km单片机产生一次计数器溢出中断，每次到站车门打开时，产生一次外部中断，单片机响应中断后，通过串口向上层PC机发送一次信息。程序流程图见图4。

 

3.2  上层软件设计

3.2.1  上层软件组成

上层软件按功能不同可分为５个子模块（见图5）。

 
１）通信模块：负责与底层硬件系统的通信，接收上传数据，下传控制指令；
２）数据库访问模块：完成对数据库的访问，调用各个站点的相关信息；
３）多媒体播放模块：负责播放多媒体文件，通过视频和音频向旅客播报信息；
４）控制台管理模块：接受管理人员的输入，负责对系统软、硬件的管理；
５）事务处理与调度模块：处理数据并协调各个子模块的相互进程。

当底层有数据上传时，由通信模块接收后将数据交给事务处理与调度模块，在分析出数据的含义后（如判定列车到达车站），事务处理与调度模块调用数据库访问模块，在数据库中查找相关信息并读入后，调用多媒体播放模块播放视频及音频文件，以声图并茂的形式向旅客介绍将要到达的站点信息，并时时报告列车运行情况。

3.2.2  数据库设计

为了便于组织和管理数据，将站点信息存放在数据库中，并通过ADO技术访问数据库，它易于使用、速度快、内存支出少和磁盘遗迹小。利用Access建立一个关系型数据库，包括列车时刻表和站点信息表。列车时刻表（见表１）记录列车的车次、经停的站名、到站时间、开车时间和里程信息。由于不同的车次可能经过相同的车站，所以将各个车站的视频文件和音频文件存放到站点信息表（见表２）中。其中视频文件在列车快要到站时播放，主要介绍站点的旅游景点、交通和住宿情况等信息，音频文件为站名的播报。

当列车到达某一车站时，事务处理与调度模块首先通过对列车行驶里程与数据库中表１的里程进行比较，来判断列车所到达的站名，再从表２中检索该站名所对应的视频和音频文件进行播放。

图6是Ｔ８次列车快到绵阳时全自动报站系统报站的软件界面。

图6  上层软件界面

4  结束语

以底层单片机系统作为检测单元，上层微机作为数据处理单元，并结合数据库和多媒体技术提示乘客的列车全自动报站多媒体系统，为铁路的信息服务开辟了新的领域，极大方便了旅客，减轻了列车员的工作负担，杜绝了错报、漏报站的现象。它是列车报站的发展方向。

参考文献：
[1]余永权. ATMEL 89系列单片机应用技术[M]. 北京：北京航空航天大学出版社，2002.
[2]方建军，田建君，郑青春. 光机电一体化系统设计[M]. 北京：化学工业出版社，2003.
[3]于新胜，朱志成，程明华. 列车全自动播音的实现[J]. 电声技术，1998，（6）：33-34.
[4]刘刀桂，孟繁晶. Visual C++ 实践与提高——数据库篇[M]. 北京：中国铁道出版社，2001.
[5]马安鹏. Visual C++ 6 程序设计导学[M]. 北京：清华大学出版社，2002.
[6]李现勇. Visual C++ 串口通信技术与工程实践[M]. 北京：人民邮电出版社，2002.