CN111232017A - 一种有轨电车的人机交互界面系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有轨电车的人机交互界面系统，与TCMS整车控制器通过列车总线连接；通过建立通讯数据点表实现所述TCMS整车控制器与人机交互界面系统的通讯连接；所述人机交互界面系统根据有轨电车各个子系统的功能需求，采用组态的方法进行模块化编程建立相应的组态模块，通过相应的组态模块实现控制TCMS整车控制器向有轨电车各个子系统发送控制指令，以及对TCMS整车控制器获取的有轨电车各个子系统的状态信息进行可视化展示。本发明的人机交互界面系统可以实时监视有轨列车各个子系统的运行状态以及对相应子系统相关功能进行控制，大大提高了司机的可操作性和对整车管理的便捷性和实时性，极大地保证和提高了列车行驶的安全。

Description

一种有轨电车的人机交互界面系统

技术领域

本发明涉及一种有轨电车的人机交互界面系统，方便司机对有轨电车的各个子系统的操作、监视与管理，可有效提高司机对列车的操控性、以及列车行驶的安全性。

背景技术

伴随着经济的快速发展和城市化、机动化的进程，国内大多数城市的空间布局由单中心向多中心转变。在国内大中城市中，新城区、开发区的建设成为未来城市的发展趋势，这有利于现代有轨电车在城市中的使用。

1)在优先发展公共交通的背景下，现代有轨电车的灵活多变特点能很好地适应连接新旧城之间以及新区内部的优质、高效的公共交通系统服务需求。

2)城市交通堵塞和环境污染日益严重，考虑到城市交通投资的约束，现代有轨电车能与其它轨道交通相互协调，共同承担城市的交通需求，以提高公共交通的服务竞争力，提高城市生活质量。

3)在道路资源充分、施工条件良好的新城区，应尽量实现现代有轨电车路权专用，以提高运行速度和断面运能，实现快速、大容量的运输目标。

人机交互界面系统的开发和使用，可实时监视各子系统的运行状态以及对相应子系统相关功能进行控制，大大提高了司机的可操作性和对整车管理的便捷性和实时性，极大地保证和提高了列车行驶的安全。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种有轨电车的人机交互界面系统。

本发明采用的技术方案如下：

一种有轨电车的人机交互界面系统，与TCMS整车控制器通过列车总线连接；所述TCMS整车控制器用于向有轨电车各个子系统发送控制指令及获取有轨电车各个子系统的状态信息；

通过建立通讯数据点表实现所述TCMS整车控制器与人机交互界面系统的通讯连接；所述人机交互界面系统根据有轨电车各个子系统的功能需求，采用组态的方法进行模块化编程建立相应的组态模块，通过相应的组态模块实现控制TCMS整车控制器向有轨电车各个子系统发送控制指令，以及对TCMS整车控制器获取的有轨电车各个子系统的状态信息进行可视化展示。

在一个实施例中，不同的组态模块采用更换不同背景颜色或图标样式的改变，来表示该组态模块对应功能所处状态。

在一个实施例中，所述人机交互界面系统还包括二次确认模块，用于对指定组态模块进行二次确认管理；当访问需要二次确认的指定组态模块时弹出选择确认或取消的对话框，当点击对话框中的确认按钮时，则发送该指定组态模块对应的功能指令至TCMS整车控制器进行相应控制，当点击对话框中的取消按钮时，对话框消失且不发送该指定组态模块对应的功能指令。

在一个实施例中，所述人机交互界面系统采用多个页面，每个页面设置有用于页面跳转的组态模块。

在一个实施例中，所述人机交互界面系统还包括密码模块，用于对指定页面进行密码权限管理；当访问设有密码的指定页时弹出密码输入的对话框，通过对键入密码与预设正确密码进行校对的方式进行密码权限管理：将键入密码进行取反操作，然后与预设正确密码值进行求和运算，当运算结果值为0时，表示密码输入正确，则跳转至相应的页面；否则表示密码输入错误，则进行密码输入错误的提示，且页面不跳转。

在一个实施例中，所述人机交互界面系统具有两套并分别设置在有轨列车的头车和尾车的司机室；该两套所述人机交互界面系统互锁，使得在激活端司机室的人机交互界面系统可操作，在非激活端司机室的人机交互界面系统不可操作且固定显示主页面。

在一个实施例中，所述人机交互界面系统还包括通讯监测模块；所述通讯监测模块通过实时监测所述TCMS整车控制器发送“0-255”的周期心跳信号，以及所述人机交互界面系统发送“0-10”的同频率时钟周期信号，以判断人机交互界面系统与TCMS整车控制器之间的通讯是否发生异常：当监测到人机交互界面系统的同频率时钟周期信号值为0或10时，表示通讯发生异常，并对TCMS整车控制器的周期心跳信号进行置0。

进一步地，所述通讯监测模块通过实时监测所述TCMS整车控制器发送“0-255”的周期心跳信号，以及所述人机交互界面系统发送“0-10”的同频率时钟周期信号，以确定是否通过赋予标志位flag不同的值，以决定给是否显示人机交互界面系统与TCMS整车控制器之间通讯异常的闪烁提示框：当TCMS整车控制器的周期心跳信号值为0，且人机交互界面系统的同频率时钟周期信号值大于8时，赋予标志位flag＝2，并显示人机交互界面系统与TCMS整车控制器之间通讯异常的闪烁提示框；当TCMS整车控制器的周期心跳信号值大于6时，赋予标志位flag＝1，表示人机交互界面系统与TCMS整车控制器之间通讯正常。

进一步地，当人机交互界面系统与TCMS整车控制器之间通讯正常时，隐藏人机交互界面系统内部系统时间，显示TCMS整车控制器时间；当人机交互界面系统与TCMS整车控制器之间通讯异常时，显示人机交互界面系统内部系统时间，隐藏TCMS整车控制器时间。

在一个实施例中，所述人机交互界面系统还包括站点确定模块，用于通过确定站点编号，以使所述人机交互界面系统的相应页面显示数据库中与确定的站点编号对应的站点信息；该确定站点编号的方法为，在数据库中编辑站点信息，并依次从起始站到终点站进行0,1,2,…,n的编号；然后采用如下方法进行确定：

1)下一站点编号：为当前站点编号与下一站点编号和当前站点编号偏差值的求和；

2)上一站点编号：为当前站点编号与上一站点编号和当前站点编号偏差值的求差。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明的人机交互界面系统可以实时监视有轨列车各个子系统的运行状态以及对相应子系统相关功能进行控制，大大提高了司机的可操作性和对整车管理的便捷性和实时性，极大地保证和提高了列车行驶的安全。

2、本发明的人机交互界面系统采用位图元素设计与组态的方法进行界面的布局和功能的设定，使得界面更加美观，操作更加便捷。

3、本发明的人机交互界面系统具有防误操作的二次确认、密码保护、以及激活端与非激活端互锁策略，提高人机交互界面系统的使用安全性。

4、本发明的人机交互界面系统具有通讯监视功能，可有效及时的提示司机当前网络状态已断开的危险情况，便于司机采取相应的及时措施。

5、本发明的人机交互界面系统通过站点信息确定，有效实现了使用同一套数据库信息，来显示不同站点的信息，具有简洁、高效的特点，大大提高了开发效率与准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明的人机交互界面系统的原理框图。

图2为本发明的通讯数据点表示意图。

图3为本发明的人机交互界面系统进行模块化编程建立相应的组态模块的软件界面示意图。

图4为本发明通过模块化编程设计的人机交互界面系统示例。

具体实施方式

如图1所示，一种有轨电车的人机交互界面系统，与TCMS整车控制器通过列车总线连接；所述TCMS整车控制器用于向有轨电车各个子系统发送控制指令及获取有轨电车各个子系统的状态信息；其中，有轨电车各个子系统包括牵引、制动、超级电容、车门、空调、PIS、司控器、挡风玻璃加热、轮缘润滑、撒砂等各个子系统；

在一个实施例中，通过建立通讯数据点表实现所述TCMS整车控制器与人机交互界面系统的通讯连接；所述人机交互界面系统根据有轨电车各个子系统的功能需求，采用组态的方法进行模块化编程建立相应的组态模块，通过相应的组态模块实现控制TCMS整车控制器向有轨电车各个子系统发送控制指令，以及对TCMS整车控制器获取的有轨电车各个子系统的状态信息进行可视化展示。

其中，TCMS为列车网格控制系统，用于实现列车整车的特性控制、逻辑控制、故障监视和自我诊断，TCMS整车控制器即是TCMS的控制装置，其一般采用PLC实现，本实施例中采用的人机交互界面系统可以是嵌入式触摸屏HMI等，由此通过TCMS整车控制器与人机交互界面系统的通讯连接，使得可以在人机交互界面系统上对TCMS进行控制并显示有轨电车各个子系统的状态信息。

如图2所示，所述通讯数据点表用于将人机交互界面系统中的组态模块相应的功能指令与TCMS整车控制器相应的控制指令进行动态链接，以此实现TCMS整车控制器与人机交互界面系统的通讯连接，一般采用.xml文件格式。也就是说，在采用组态的方法进行模块化编程建立相应的组态模块时，通过编辑通讯数据点表实现相应的组态模块的功能指令，可以控制TCMS整车控制器发送相应的控制指令至有轨电车各个子系统，以及显示有轨电车各个子系统的状态信息。

如图3所示的人机交互界面系统进行模块化编程建立相应的组态模块的软件界面示意图；如图4所示的通过模块化编程设计的人机交互界面系统示例。如此，所述组态模块根据有轨电车各个子系统的功能需求进行模块化编程，使得各个组态模块具有各自不同的特征，便于开发者自定义不同的功能需求。例如：显示、不显示，使能、不使能，按键触发，背景色设置等。不同类型的组态模块如：按钮、图标显示、进度条等；其中，按钮类组态模块主要用于控制TCMS整车控制器发送相应的控制指令至有轨电车各个子系统，图标显示和进度条等组态模块主要用于显示有轨电车各个子系统的状态信息。其中，有轨电车各个子系统的状态信息包括正常运行的状态信息和故障诊断信息等。

在一个实施例中，不同的组态模块采用更换不同背景颜色或图标样式的改变，来表示该组态模块对应功能所处状态。

也就是说，在采用组态的方法进行模块化编程建立相应的组态模块时，可以参考轨道交通行业的相关符号标准，对组态模块采用位图元素设计，对于同一组态模块的不同状态图标，在保证整体尺寸相同前提下，采用差异化处理。

例如：当超级电容快捷菜单图标未选中且功能正常时，为灰色；当超级电容快捷子菜图标单选中且功能正常时，为浅绿色；当超级电容发生故障，功能异常时，超级电容快捷子菜图标为醒目的红色；当超级电容系统出现警告时，超级电容快捷子菜图标为黄色。再比如，当空调手动模式菜单图标未选中时，为凸起的灰色；当空调手动模式菜单图标被按下，且未收到TCMS系统的状态反馈时，为凹下的灰色；当空调手动模式菜单图标被按下，且收到了TCMS系统的状态反馈时，为凹下的绿色；还有门正在开和正在关的门状态图标闪烁显示以及超级电容SOC值低时的闪烁显示等。由此，组态模块对应功能所处不同该状态的图标细节的差异设计，让操作者更直观明了的清楚组态模块对应的当前功能所处的状态。

在一个实施例中，在不影响美观的前提下，为增加界面显示内容以及对更多的功能部件进行操作，所述人机交互界面系统采用多个页面，每个页面设置有用于页面跳转的组态模块。页面跳转的设置方法为：在人机交互界面系统中设置页面的内部变量，如：ipage，定义ipage不同数值以对应不同的页面信息，一方面可以设置用于翻页的组态模块，如“向前翻页图标”按钮和“向后翻页图标”按钮，改变ipage数值，从而通过翻页切换至不同页面；另一方面可以设置直接跳转的组态模块，如“快捷子菜单图标”按钮，从而直接跳转到相应的页面。

在一个实施例中，所述人机交互界面系统的页面一般分为常规操作及显示的页面、重要安全相关操作及显示的页面、以及仅调试时才可能用到的非经常性操作及显示的页面，如果司机误操作与重要安全相关或调试操作及显示的页面，将可能直接影响列车的正常行驶，产生不可估量的后果。为避免类似情况的发生，所述人机交互界面系统还包括密码模块，用于对指定页面进行密码权限管理；当访问设有密码的指定页时弹出密码输入的对话框，通过对键入密码与预设正确密码进行校对的方式进行密码权限管理：将键入密码进行取反操作，然后与预设正确密码值进行求和运算，当运算结果值为0时，表示密码输入正确，则跳转至相应的页面；否则表示密码输入错误，则进行密码输入错误的提示，且页面不跳转。也就是说，通过密码模块，使得重要安全相关或调试操作及显示的页面需要输入密码才能进行操作及显示，以此防止司机误操作页面。

进一步地，针对直接影响整车安全行驶或误操作会产生重大影响的按钮类组态模块，如：客室空调关闭按钮、激活火灾报警按钮、开启降级模式按钮等，需要防止司机对相应的组态模块误操作。由此，所述人机交互界面系统还包括二次确认模块，用于对指定组态模块进行二次确认管理；当访问需要二次确认的指定组态模块时弹出选择确认或取消的对话框，当点击对话框中的确认按钮时，则发送该指定组态模块对应的功能指令至TCMS整车控制器进行相应控制，当点击对话框中的取消按钮时，对话框消失且不发送该指定组态模块对应的功能指令。

在一个实施例中，所述人机交互界面系统具有两套并分别设置在有轨列车的头车和尾车的司机室；为避免未激活端司机室的误操作同时又必须显示必要的重要信息，该两套所述人机交互界面系统互锁，使得在激活端司机室的人机交互界面系统可操作，在非激活端司机室的人机交互界面系统不可操作且固定显示主页面，从而实现两套人机交互界面系统同步显示的同时，仅激活端司机室能够进行操作，并且人机交互界面系统不关闭电源或黑屏。具体地，该两套所述人机交互界面系统互锁的逻辑如表1所示。

表1：

司机室A	司机室B	HMI_A	HMI_B
				激活(1)	未激活(0)	可操作(任意页面)	不可操作(仅显示主页面)
未激活(0)	激活(1)	不可操作(仅显示主页面)	可操作(任意页面)
				未激活(0)	未激活(0)	不可操作(仅显示主页面)	不可操作(仅显示主页面)

即：当A端司机室激活时，司机可进行权限范围内的任意指令操作，此时B端司机室未激活，仅能观察主页面的相关数据信息，司机不可进行屏幕的任何操作。通过读取A端激活与否以及B端激活与否的司机室激活信号数据，然后分别设置A端与B端的人机交互界面系统中按钮的使能与不使能，以及界面显示是否固定在“主页”。

在一个实施例中，由于传统的监视网络通讯异常情况的监视VCU发送0,1信号的方法存在当通讯故障或有通讯延迟时，值停留保持不动的弊端，另一种方法是同时监视VCU与HMI心跳的方法，但很难保证二者在实时运行过程中的一直同步。由此，所述人机交互界面系统还包括通讯监测模块；所述通讯监测模块通过实时监测所述TCMS整车控制器发送“0-255”的周期心跳信号，以及所述人机交互界面系统发送“0-10”的同频率时钟周期信号，以判断人机交互界面系统与TCMS整车控制器之间的通讯是否发生异常：当监测到人机交互界面系统的同频率时钟周期信号值为0或10时，表示通讯发生异常，并对TCMS整车控制器的周期心跳信号进行置0。本实施例将TCMS整车控制器的心跳信号进行周期性强制置0，并从头开始重新计数的方法，很好的实现了及时监视TCMS整车控制器与人机交互界面系统之间通讯是否发生异常。

进一步地，所述通讯监测模块通过实时监测所述TCMS整车控制器发送“0-255”的周期心跳信号，以及所述人机交互界面系统发送“0-10”的同频率时钟周期信号，以确定是否通过赋予标志位flag不同的值，以决定给是否显示人机交互界面系统与TCMS整车控制器之间通讯异常的闪烁提示框。具体如表2所示。

表2：

即：当TCMS整车控制器的周期心跳信号值为0，且人机交互界面系统的同频率时钟周期信号值大于8时，赋予标志位flag＝2，并显示人机交互界面系统与TCMS整车控制器之间通讯异常的闪烁提示框，如在闪烁提示框中显示“HMI与VCU通讯已断开！！”；当TCMS整车控制器的周期心跳信号值大于6时，赋予标志位flag＝1，表示人机交互界面系统与TCMS整车控制器之间通讯正常。由此，通过通讯监测模块可有效及时的提示司机当前网络状态已断开的危险情况，便于司机采取相应的及时措施。

进一步地，当人机交互界面系统与TCMS整车控制器通讯异常时，人机交互界面系统的时间以及日期显示均会停止，借助人机交互界面系统内部时钟的设计，当人机交互界面系统与TCMS整车控制器之间通讯正常时，隐藏人机交互界面系统内部系统时间，显示TCMS整车控制器时间；当人机交互界面系统与TCMS整车控制器之间通讯异常时，显示人机交互界面系统内部系统时间，隐藏TCMS整车控制器时间，可实现人机交互界面系统中的界面时间的持续、正常显示。

在一个实施例中，所述人机交互界面系统还包括站点确定模块，用于通过确定站点编号，以使所述人机交互界面系统的相应页面显示数据库中与确定的站点编号对应的站点信息；该确定站点编号的方法为，在数据库中编辑站点信息，并依次从起始站到终点站进行0,1,2,…,n的编号；然后采用如下方法进行确定：

1)下一站点编号：为当前站点编号与下一站点编号和当前站点编号偏差值的求和；

2)上一站点编号：为当前站点编号与上一站点编号和当前站点编号偏差值的求差。

也就是说，根据当前站点编号和所求站点与当前站点之间相隔的数确定所求站点的编号，即可快速通过更改站点信息数据库编号实现该站点数据库信息的录入，由此有效实现了使用同一套数据库信息，来显示不同站点的信息，具有简洁、高效的特点，大大提高了开发效率与准确性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种有轨电车的人机交互界面系统，与TCMS整车控制器通过列车总线连接；所述TCMS整车控制器用于向有轨电车各个子系统发送控制指令及获取有轨电车各个子系统的状态信息；

其特征在于，通过建立通讯数据点表实现所述TCMS整车控制器与人机交互界面系统的通讯连接；所述人机交互界面系统根据有轨电车各个子系统的功能需求，采用组态的方法进行模块化编程建立相应的组态模块，通过相应的组态模块实现控制TCMS整车控制器向有轨电车各个子系统发送控制指令，以及对TCMS整车控制器获取的有轨电车各个子系统的状态信息进行可视化展示。

2.根据权利要求1所述的有轨电车的人机交互界面系统，其特征在于，不同的组态模块采用更换不同背景颜色或图标样式的改变，来表示该组态模块对应功能所处状态。

3.根据权利要求1所述的有轨电车的人机交互界面系统，其特征在于，还包括二次确认模块，用于对指定组态模块进行二次确认管理；当访问需要二次确认的指定组态模块时弹出选择确认或取消的对话框，当点击对话框中的确认按钮时，则发送该指定组态模块对应的功能指令至TCMS整车控制器进行相应控制，当点击对话框中的取消按钮时，对话框消失且不发送该指定组态模块对应的功能指令。

4.根据权利要求1所述的有轨电车的人机交互界面系统，其特征在于，所述人机交互界面系统采用多个页面，每个页面设置有用于页面跳转的组态模块。

5.根据权利要求4所述的有轨电车的人机交互界面系统，其特征在于，还包括密码模块，用于对指定页面进行密码权限管理；当访问设有密码的指定页时弹出密码输入的对话框，通过对键入密码与预设正确密码进行校对的方式进行密码权限管理：将键入密码进行取反操作，然后与预设正确密码值进行求和运算，当运算结果值为0时，表示密码输入正确，则跳转至相应的页面；否则表示密码输入错误，则进行密码输入错误的提示，且页面不跳转。

6.根据权利要求1所述的有轨电车的人机交互界面系统，其特征在于，所述人机交互界面系统具有两套并分别设置在有轨列车的头车和尾车的司机室；该两套所述人机交互界面系统互锁，使得在激活端司机室的人机交互界面系统可操作，在非激活端司机室的人机交互界面系统不可操作且固定显示主页面。

7.根据权利要求1所述的有轨电车的人机交互界面系统，其特征在于，还包括通讯监测模块；所述通讯监测模块通过实时监测所述TCMS整车控制器发送“0-255”的周期心跳信号，以及所述人机交互界面系统发送“0-10”的同频率时钟周期信号，以判断人机交互界面系统与TCMS整车控制器之间的通讯是否发生异常：当监测到人机交互界面系统的同频率时钟周期信号值为0或10时，表示通讯发生异常，并对TCMS整车控制器的周期心跳信号进行置0。

8.根据权利要求7所述的有轨电车的人机交互界面系统，其特征在于，所述通讯监测模块通过实时监测所述TCMS整车控制器发送“0-255”的周期心跳信号，以及所述人机交互界面系统发送“0-10”的同频率时钟周期信号，以确定是否通过赋予标志位flag不同的值，以决定给是否显示人机交互界面系统与TCMS整车控制器之间通讯异常的闪烁提示框：当TCMS整车控制器的周期心跳信号值为0，且人机交互界面系统的同频率时钟周期信号值大于8时，赋予标志位flag＝2，并显示人机交互界面系统与TCMS整车控制器之间通讯异常的闪烁提示框；当TCMS整车控制器的周期心跳信号值大于6时，赋予标志位flag＝1，表示人机交互界面系统与TCMS整车控制器之间通讯正常。

9.根据权利要求7所述的有轨电车的人机交互界面系统，其特征在于，当人机交互界面系统与TCMS整车控制器之间通讯正常时，隐藏人机交互界面系统内部系统时间，显示TCMS整车控制器时间；当人机交互界面系统与TCMS整车控制器之间通讯异常时，显示人机交互界面系统内部系统时间，隐藏TCMS整车控制器时间。

10.根据权利要求1所述的有轨电车的人机交互界面系统，其特征在于，还包括站点确定模块，用于通过确定站点编号，以使所述人机交互界面系统的相应页面显示数据库中与确定的站点编号对应的站点信息；该确定站点编号的方法为，在数据库中编辑站点信息，并依次从起始站到终点站进行0,1,2,…,n的编号；然后采用如下方法进行确定：

1)下一站点编号：为当前站点编号与下一站点编号和当前站点编号偏差值的求和；

2)上一站点编号：为当前站点编号与上一站点编号和当前站点编号偏差值的求差。

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