CN110346154A - 一种地铁车辆车门调试智能模拟开关系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种地铁车辆车门调试智能模拟开关系统及方法，系统包括单片机驱动电路、MOS控制电路，其中，所述单片机驱动电路发出控制信号，控制所述MOS控制电路输出相应的开关门指令。本发明通过单片机驱动电路输出控制信号，驱动MOS控制电路的导通与断开，控制车门的左门开启，左门关闭，右门开启和右门关闭。至少可以节省两名操作人员以及一名计数人员的人工成本。在多列地铁车辆进行车门系统试验时，智能模拟开关系统带来的有益效果显著，能够更高效的完成车门系统试验。同时本发明可以广泛应用各种车型，能够满足车门例行试验和型式试验的要求。

Description

一种地铁车辆车门调试智能模拟开关系统及方法

技术领域

本发明涉及地铁车辆生产技术领域，尤其涉及一种地铁车辆车门调试智能模拟开关系统及方法。

背景技术

地铁车辆在静态调试时，需要对车门系统进行多次频繁的开、关门试验。在型式试验中，车门系统开、关门次数多达1000次。通过对车门进行多次开、关门试验，以保证车门系统功能的稳定性。目前没有专用设备用于车门系统调试，仅靠人工操作地铁司机室内的车门开、关按钮，进行地铁车门集控开、关门动作。人工频繁操作开、关门按钮，不仅测试效率不高，而且操作人员容易疲劳，也会出现误操作情况。

目前地铁车辆静态调试时，需要两名操作人员分别操作司机室左、右侧的开、关门按钮。如图1所示，按下开、关门按钮后实现地铁两侧车门同时动作。若要完成车门1000次动作试验，还需要另外一名操作人员进行开、关门动作的计数。通常人工操作开、关门按钮时，按下开门按钮打开车门，然后再按下关门按钮关闭车门。此操作会造成开、关门动作的间隔时间不确定。因此该技术方案不仅人工成本高，费时费力，而且效率特别低。

如图2所示的现有技术控制车门开、关动作的技术方案中，TK为时间继电器，JS为计数器，AB和CD为时间继电器TK的辅助常开触点。通过设置时间继电器TK，控制辅助常开触点AB和CD的闭合与断开。当时间继电器TK工作时，选择开关S03、S04闭合后，辅助常开触点AB循环的闭合与断开。通过控制110V电源的导通与断开，从而控制左门和右门的开关动作。此时辅助常开触点CD与辅助常开触点AB同时动作，计数器JS开始计数。

该技术方案中只有一个简单的计数器，利用时间继电器中辅助触点的动作进行车门开、关计数。不能提前设置车门开、关动作的总次数，并且时间继电器开始工作后不能暂停，如果想暂停需要关掉设备；利用时间继电器机械调节开、关门时间，不仅调节精度不高，而且时间继电器调节的时间范围是固定的；该设备只有一个时间继电器的辅助触点AB控制开、关门指令，那么其输出的是一个高、低电平信号。该设备输出的开、关门指令波形图如图3所示，当输出高电平时，执行开门动作；输出低电平时，执行关门动作。而目前所有地铁车型中，车门需要的开、关门指令均为一个脉冲信号，并非高、低电平信号。即首先打开门时需要一个脉冲信号，执行开门动作；然后关闭车门时需要另外一个脉冲信号，执行关门动作。因此，这种控制方式不能控制目前地铁车型车门的开、关门动作，更不能满足车门例行试验和型式试验的要求。时间继电器的不仅成本高，而且频繁动作容易损坏继电器触点，可靠性不高。还不能实现分别独立的控制左门和右门的开门、关门动作，功能单一，不能广泛应用各种车型。

基于此，现有技术仍然有待改进。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提出一种地铁车辆车门调试智能模拟开关系统及方法。

一方面，本发明实施例所公开的一种地铁车辆车门调试智能模拟开关系统，包括单片机驱动电路、MOS控制电路，

其中，所述单片机驱动电路发出控制信号，控制所述MOS控制电路输出相应的开关门指令。

进一步地，所述MOS控制电路包括左门开启模块、左门关闭模块、右门开启模块和右门关闭模块，所述左门开启模块、左门关闭模块、右门开启模块和右门关闭模块电一致，均具有Q1支路和Q2支路；

所述Q1支路具有第一P通道MOS管和第一电阻，PMOS管的源极与电源正极连接，漏极与第一电阻的一端连接，第一电阻的另一端与二极管的正极连接，二极管的负极与电源的负极连接，PMOS管的栅极悬置；

所述Q2支路具有第一N通道MOS管和第二电阻，NMOS管的漏极与第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端连接电源正极，NMOS管的源极与电源的负极连接，NMOS管的栅极悬置。

进一步地，当左门开启模块输入电压时，输出左门开启指令信号；

当左门关闭模块输入电压时，输出左门关闭指令信号；

当右门开启模块输入电压时，输出右门开启指令信号；

当右门关闭模块输入电压时，输出右门关闭指令信号。

进一步地，单片机驱动电路包括80C51单片机，以及连接在所述80C51单片机上的开关门驱动信号输出电路，复位电路，按键设置电路，晶振电路和数码管显示电路，其中，所述开关门驱动信号输出电路连接所述MOS控制电路。

另一方面，本发明实施例公开的一种地铁车辆车门调试智能模拟开关的方法，通过单片机驱动电路输出控制信号，驱动MOS控制电路的导通与断开，控制车门的左门开启，左门关闭，右门开启和右门关闭。

进一步地，所述驱动MOS控制电路的导通与断开包括：

当左门开启模块输入电压时，左门开启模块的Q1支路和Q2支路导通，输出左门开启指令信号；

当左门关闭模块输入电压时，左门关闭模块的Q1支路和Q2支路导通，输出左门关闭指令信号；

当右门开启模块输入电压时，右门开启模块的Q1支路和Q2支路导通，输出右门开启指令信号；

当右门关闭模块输入电压时，右门关闭模块的Q1支路和Q2支路导通，输出右门关闭指令信号。

进一步地，所述单片机驱动电路输出控制信号包括：

S1进行初始化设置；

S2设置开关门总数；

S3开始进行开关门次数计数；

S4当开关门次数计数达到开关门总数时，结束。

进一步地，所述初始化设置包括：设置参数变量和中断赋值。

进一步地，所述S2还包括设置开关门间隔时间；或者，开关门间隔时间预设为第一间隔时间。

进一步地，在开关门次数计数时，进行脉冲周期判断，

在第一脉冲周期，当计时未达到第一预定时间时，输出开门指令，然后返回中断；当计时达到预定时间时，停止输出开门指令，返回中断。

在第二脉冲周期，当计时未达到第二预定时间时，输出关门指令，然后返回中断；当计时达到预定时间时，停止输出关门指令，并进行一次开关门计数，返回中断。

采用上述技术方案，本发明至少具有如下有益效果：

(1)本发明可以代替人工操作开、关门按钮，智能控制开门指令和关门指令，实现地铁车门自动开、关门动作。

(2)该系统可以设置开、关门动作总次数，实现每次开、关门动作时自动计数，当车门动作次数达到设置总次数时车门自动停止动作。该系统能够满足车门调试对车门动作次数的要求。

(3)该系统能够分别输出开、关门指令的脉冲信号，并且可能精准设置开、关门动作的间隔时间，实现每次完成开门动作到执行关门动作的时间固定。精准的控制开、关门动作时间，能够更高效的完成车门开、关试验。

(4)该系统使用MOS管控制代替继电器控制，不仅能降低制作成本，也能避免继电器因频繁动作而烧坏继电器触点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1，图2为现有技术的地铁车辆调试开关系统的示意图；

图3为图2的地铁车辆调试开关系统输出的开关门指令波形图；

图4为本发明一实施例的地铁车辆车门调试智能模拟开关系统示意图；

图5为本发明一实施例的地铁车辆车门调试智能模拟开关系统的MOS控制电路示意图；

图6为本发明一实施例的地铁车辆车门调试智能模拟开关系统的驱动信号与开、关门指令波形图；

图7为本发明一实施例的地铁车辆车门调试智能模拟开关系统的单片机驱动电路示意图；

图8为本发明一实施例的地铁车辆车门调试智能模拟开关方法的主程序流程图；

图9为本发明一实施例的地铁车辆车门调试智能模拟开关方法的中断程序流程图；

图10为本发明一实施例的地铁车辆车门调试智能模拟开关方法的部分软件程序代码图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

如图4所示，本发明实施例公开了一种地铁车辆车门调试智能模拟开关系统，包括单片机驱动电路、MOS控制电路，其中，所述单片机驱动电路发出控制信号，控制所述MOS控制电路输出相应的开关门指令。

本实施例利用单片机驱动电路输出控制信号，驱动MOS控制电路的导通与断开，通过MOS控制电路的导通与断开，可以代替人工操作开、关门按钮，智能控制左门和右门的开门、关门指令，实现地铁车门自动开、关门动作。可通过单片机软件编程，利用单片机驱动电路中的按键设置开、关门动作的总次数。可由单片机驱动电路中数字显示模块，可以进行每次开、关门动作计数。可根据软件程序逻辑，单片机驱动电路可以输出脉冲次数可控的控制信号，实现开、关门动作次数精确控制。可通过单片机软件编程，利用单片机驱动电路中的按键设置开、关门动作的间隔时间。根据软件程序逻辑，单片机驱动电路可以输出脉冲频率固定的控制信号，实现每次开、关门动作时间精准控制，图10为本发明一实施例的部分软件程序代码图。MOS控制电路中的硬件电路由MOS管等组成，代替现有技术中的继电器，不仅可以降低制作成本，而且不存在因继电器频繁动作而烧坏继电器触点问题，使用寿命更长。

本发明一些实施例中，如图5所示，所述MOS控制电路包括左门开启模块、左门关闭模块、右门开启模块和右门关闭模块，所述左门开启模块、左门关闭模块、右门开启模块和右门关闭模块电一致，均具有Q1支路和Q2支路；

所述Q1支路具有第一P通道MOS管和第一电阻，PMOS管的源极与电源正极连接，漏极与第一电阻的一端连接，第一电阻的另一端与二极管的正极连接，二极管的负极与电源的负极连接，PMOS管的栅极悬置；

所述Q2支路具有第一N通道MOS管和第二电阻，NMOS管的漏极与第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端连接电源正极，NMOS管的源极与电源的负极连接，NMOS管的栅极悬置。

优选地，当左门开启模块输入电压时，输出左门开启指令信号；当左门关闭模块输入电压时，输出左门关闭指令信号；当右门开启模块输入电压时，输出右门开启指令信号；当右门关闭模块输入电压时，输出右门关闭指令信号。

具体地，如图5所示，其中X2为输入端，输入直流电压110VDC。X3为输出端，分别输出左右门的开、关门指令。当单片机输出左门开门指令驱动信号时，驱动MOS管Q11和Q21导通，此时X3:1输出左门开门指令信号；当单片机输出左门关门指令驱动信号时，驱动MOS管Q12和Q22导通，此时X3:2输出左门关门指令信号。同理，当单片机输出右门开、关门指令驱动信号时，分别驱动MOS管Q13、Q23和MOS管Q14、Q24导通。此时，X3:3和X3:4分别输出右门开、关门指令信号。由单片机驱动的MOS控制电路，其输出的开、关门指令均为脉冲幅值110VDC、脉冲宽度500ms，脉冲周期可调的脉冲信号。如图6所示，为单片机驱动信号与MOS管控制电路输出的开、关门指令波形图。其开、关门指令分别为一个脉冲信号，并且开、关门指令的间隔时间精准控制。其输出的脉冲信号不仅能够满足目前所有地铁车型车门对脉冲信号的要求，而且精准的控制输出开、关门指令间隔时间，可以更加高效的完成车门试验。

本发明一些实施例中，单片机驱动电路包括80C51单片机，以及连接在所述80C51单片机上的开关门驱动信号输出电路，复位电路，按键设置电路，晶振电路和数码管显示电路，其中，所述开关门驱动信号输出电路连接所述MOS控制电路。具体地，如图7所示的单片机驱动电路图，该电路从左到右依次包括开、关门驱动信号输出电路、复位电路、按键设置电路、晶振电路、以及数码管显示电路。其中开、关门驱动信号输出电路和MOS控制电路相连，通过驱动信号控制MOS管的导通与断开。由于单片机驱动电路电源为5VDC，MOS控制电路工作电压为110VDC，两个电路供电级别悬殊不能直接相连。因此，利用光耦隔离芯片U1～U4进行电气隔离，使单片机输出的驱动信号能够控制MOS控制电路。电路中的发光二极管D1～D4可以在单片机输出驱动信号时进行显示，当有开门或者关门驱动信号输出时，对应的发光二极管点亮。按键设置电路可以进行开、关门间隔时间以及开关门次数设置。其中包括“Start”、“Set”、“Up”、“Down”共四个自复位按键。“Set”按键可以选择设置开、关门间隔时间以及开关门次数。“Up”和“Down”按键设置参数的加、减。“Start”按键可以进行输出开关门指令的开始和暂停设置。复位电路负责单片机程序初始化操作。当复位按键“Reset”按下后，单片机程序开始初始化；按键恢复后，单片机程序正常执行。晶振电路由石英晶体和电容组成，为单片机提供一个时钟信号，使单片机按照一定的时钟周期执行单片机程序；数码管显示电路可以显示设置的参数与开关门次数。

本发明一些实施例中，所述驱动MOS控制电路的导通与断开包括：当左门开启模块输入电压时，左门开启模块的Q11支路和Q2支路导通，输出左门开启指令信号；当左门关闭模块输入电压时，左门关闭模块的Q1支路和Q2支路导通，输出左门关闭指令信号；当右门开启模块输入电压时，右门开启模块的Q1支路和Q2支路导通，输出右门开启指令信号；当右门关闭模块输入电压时，右门关闭模块的Q1支路和Q2支路导通，输出右门关闭指令信号。

本发明一些实施例中，所述单片机驱动电路输出控制信号包括：

S1进行初始化设置，优选地，所述初始化设置包括：设置参数变量和中断赋值；

S2设置开关门总数，进一步地，还包括设置开关门间隔时间；或者，开关门间隔时间预设为第一间隔时间；

S3开始进行开关门次数计数；

S4当开关门次数计数达到开关门总数时，结束。

本发明一些实施例中，在开关门次数计数时，进行脉冲周期判断，在第一脉冲周期，当计时未达到第一预定时间时，输出开门指令，然后返回中断；当计时达到预定时间时，停止输出开门指令，返回中断。在第二脉冲周期，当计时未达到第二预定时间时，输出关门指令，然后返回中断；当计时达到预定时间时，停止输出关门指令，并进行一次开关门计数，返回中断。

如图8所示实施例的单片机主程序流程中，单片机上电后进行初始化设置，设置一些参数变量和中断赋值。当初始化完成后，开始判断是否进行开关门的间隔时间设置。如果选择设置开关时间，通过设置按键进行设置，开关时间设置完成后进入开关总数设置；如果不选择设置开关时间，则直接进入开关总数设置，此时开关门的间隔时间默认状态为8s。进入开关总数设置后，通过设置按键进行设置。开关总数设置完，开始进行开关门次数的计数显示。当开关门次数达到设置的开关总数时，进入结束显示。

如图9所示实施例的单片机中断程序中，当单片机程序进入定时器T0中断后，进行定时器赋值，并且设置一些参数变量。然后进行脉冲周期判断，脉冲周期即在主程序中设置的开关时间。如果在第一个脉冲周期时，进行500ms定时判断。当计时未达到500ms，此时输出开门指令，然后返回中断；当计时达到500ms，此时停止输出开门指令，然后返回中断。如果在第二个脉冲周期时，进行500ms定时判断。当计时未达到500ms，此时输出关门指令，然后返回中断；当计时达到500ms，此时停止输出关门指令，并且进行一次开关门计数，然后返回中断。

综上所述，本发明通过智能模拟开关系统自动控制车门开、关门动作，并带有自动计数功能，至少可以节省两名操作人员以及一名计数人员的人工成本。按照开门时间6s、关门时间6s计算，智能模拟开关系统完成1000次车门系统试验需要200分钟。而人工操作开、关门按钮完成1000次车门系统试验至少需要4～5小时。在多列地铁车辆进行车门系统试验时，智能模拟开关系统带来的有益效果显著，能够更高效的完成车门系统试验。同时可以广泛应用各种车型，能够满足车门例行试验和型式试验的要求。

需要特别指出的是，上述各个实施例中的各个组件或步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换形成的组合也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在所述实施例之上。

以上是本发明公开的示例性实施例，上述本发明实施例公开的顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。但是应当注意，以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子，在不背离权利要求限定的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明实施例的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种地铁车辆车门调试智能模拟开关系统，其特征在于，包括单片机驱动电路、MOS控制电路，

其中，所述单片机驱动电路发出控制信号，控制所述MOS控制电路输出相应的开关门指令。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述MOS控制电路包括左门开启模块、左门关闭模块、右门开启模块和右门关闭模块，所述左门开启模块、左门关闭模块、右门开启模块和右门关闭模块电一致，均具有Q1支路和Q2支路；

所述Q1支路具有第一P通道MOS管和第一电阻，PMOS管的源极与电源正极连接，漏极与第一电阻的一端连接，第一电阻的另一端与二极管的正极连接，二极管的负极与电源的负极连接，PMOS管的栅极悬置；

所述Q2支路具有第一N通道MOS管和第二电阻，NMOS管的漏极与第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端连接电源正极，NMOS管的源极与电源的负极连接，NMOS管的栅极悬置。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，

当左门开启模块输入电压时，输出左门开启指令信号；

当左门关闭模块输入电压时，输出左门关闭指令信号；

当右门开启模块输入电压时，输出右门开启指令信号；

当右门关闭模块输入电压时，输出右门关闭指令信号。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，单片机驱动电路包括80C51单片机，以及连接在所述80C51单片机上的开关门驱动信号输出电路，复位电路，按键设置电路，晶振电路和数码管显示电路，其中，所述开关门驱动信号输出电路连接所述MOS控制电路。

5.一种地铁车辆车门调试智能模拟开关的方法，其特征在于，通过单片机驱动电路输出控制信号，驱动MOS控制电路的导通与断开，控制车门的左门开启，左门关闭，右门开启和右门关闭。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述驱动MOS控制电路的导通与断开包括：

当左门开启模块输入电压时，左门开启模块的Q1支路和Q2支路导通，输出左门开启指令信号；

当左门关闭模块输入电压时，左门关闭模块的Q1支路和Q2支路导通，输出左门关闭指令信号；

当右门开启模块输入电压时，右门开启模块的Q1支路和Q2支路导通，输出右门开启指令信号；

当右门关闭模块输入电压时，右门关闭模块的Q1支路和Q2支路导通，输出右门关闭指令信号。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述单片机驱动电路输出控制信号包括：

S1进行初始化设置；

S2设置开关门总数；

S3开始进行开关门次数计数；

S4当开关门次数计数达到开关门总数时，结束。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述初始化设置包括：设置参数变量和中断赋值。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述S2还包括设置开关门间隔时间；或者，开关门间隔时间预设为第一间隔时间。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在开关门次数计数时，进行脉冲周期判断，

在第一脉冲周期，当计时未达到第一预定时间时，输出开门指令，然后返回中断；当计时达到预定时间时，停止输出开门指令，返回中断。

在第二脉冲周期，当计时未达到第二预定时间时，输出关门指令，然后返回中断；当计时达到预定时间时，停止输出关门指令，并进行一次开关门计数，返回中断。