專利名稱：多功能智能式列車運(yùn)行狀態(tài)咨詢儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及單片機(jī)的應(yīng)用，特別涉及單片機(jī)在鐵路運(yùn)輸領(lǐng)域中的應(yīng)用。
就目前了解到的情況，鐵路客車上的交通信息主要依靠廣播，部分列車有電子語音報(bào)站也離不開乘務(wù)員的操作，即在現(xiàn)有技術(shù)中多半停留在定點(diǎn)，定時(shí)的人工報(bào)站方式上，不時(shí)發(fā)生漏報(bào)，誤報(bào)；或因車箱內(nèi)嗓聲大而使旅客聽不清楚造成誤站；尤其夜間行車，由于乘務(wù)員疲勞，也可能造成報(bào)站滯后，乘客上下車極度緊張。
本發(fā)明的目的是實(shí)現(xiàn)圖形和語音自動(dòng)指示列車已行駛和將要行駛的旅程的報(bào)站方式，以克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的種種缺陷，使列車服務(wù)質(zhì)量達(dá)到空前嶄新的階段。
本發(fā)明的另一目的是通過簡(jiǎn)單地操作鍵盤可直觀地獲得旅客最關(guān)心的運(yùn)行信息時(shí)間、車速里程、列車服務(wù)項(xiàng)目、問詢、前方到站電話查詢、前方到站換乘列車時(shí)刻表，特別是可方便地、直觀地查詢?nèi)珖F路時(shí)刻表。
本發(fā)明的再一目的是自動(dòng)指示每節(jié)車箱八個(gè)軸瓦油溫，完成列車安全溫度的自動(dòng)監(jiān)示。
根據(jù)本發(fā)明，將轉(zhuǎn)數(shù)傳感器安裝在每節(jié)車箱底部的轉(zhuǎn)軸處，通過導(dǎo)線將該轉(zhuǎn)數(shù)送入車速測(cè)量及方向判別器，然后送入單片機(jī)(如8031)，經(jīng)單片機(jī)處理轉(zhuǎn)換成運(yùn)行速度和里程，通過大屏幕液晶顯示器(如C226003)顯示給廣大乘客；使用安裝在車廂下部八個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸瓦處的軸瓦溫度測(cè)量傳感器測(cè)試出八個(gè)車軸溫度的變化信號(hào)，經(jīng)A/D變換的溫度數(shù)據(jù)由緩存器送入單片機(jī)，CPU將測(cè)量的溫度數(shù)據(jù)和源程序內(nèi)設(shè)定的報(bào)警溫度進(jìn)行比較，進(jìn)行顯示和語音報(bào)警。
同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)改人工定點(diǎn)定時(shí)的間隔型報(bào)站為全程自動(dòng)隨時(shí)指示列車運(yùn)行位置的連續(xù)報(bào)站，乘客可隨時(shí)看到列車運(yùn)行全程經(jīng)由的站名和線路圖形，到開時(shí)刻，其間里程和時(shí)間，當(dāng)前列車運(yùn)行在那兩個(gè)站間的那個(gè)位置，全程各站的正晚點(diǎn)情況顯示的信息準(zhǔn)確可靠、光標(biāo)隨列車向前稱動(dòng)給乘客帶來樂趣，可多次觀看幫助記憶，乘坐一次即可將全程站記住。
(2)人工播報(bào)信息量很有限，微機(jī)管理電子屏幕顯示可提供大量的信息、如中間站中轉(zhuǎn)列車的車次去向到開時(shí)間及經(jīng)由站都可以隨時(shí)提供，使列車的服務(wù)質(zhì)量達(dá)到空前暫新的階段。
(3)列車軸溫測(cè)試及報(bào)警指示、提高了列車運(yùn)行的安全性能。
(4)儀器內(nèi)計(jì)算機(jī)功能的擴(kuò)展，如無線通訊和大量的電子屏幕廣告業(yè)務(wù)給鐵路帶來財(cái)富。


圖1為按本發(fā)明的多功能智能式列車運(yùn)行狀態(tài)咨詢儀的組成方塊圖；圖2為按本發(fā)明的多功能智能式列車運(yùn)行狀態(tài)咨詢儀在列車運(yùn)行時(shí)大屏幕常態(tài)顯示圖形；圖3為按本發(fā)明的多功能智能式列車運(yùn)行狀態(tài)咨詢儀的前方到站各大字顯示圖(閃顯)；圖4為按本發(fā)明的多功能智能式列車運(yùn)行狀態(tài)咨詢儀的前方到站中轉(zhuǎn)列車時(shí)刻顯示圖表；圖5為按本發(fā)明的多功能智能式列車運(yùn)行狀態(tài)咨詢儀的流程圖；圖6為按本發(fā)明的多功能智能式列車運(yùn)行狀態(tài)咨詢儀的方向判別器的組成示意圖；圖7為按本發(fā)明的多功能智能式列車運(yùn)行狀態(tài)咨詢儀的本次列車信息顯示示意圖。
以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作詳盡說明。
參照?qǐng)D1，它為本發(fā)明的方框示意圖，主要有由轉(zhuǎn)數(shù)傳感器軸瓦溫度傳感器，車速測(cè)量和方向判別器，多路電子開關(guān)，A/D變換器、單片計(jì)算機(jī)及外控鍵盤，內(nèi)部校準(zhǔn)鍵盤，轉(zhuǎn)換開關(guān)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，程序存儲(chǔ)器，24點(diǎn)陣漢字庫，大屏幕顯示驅(qū)動(dòng)器及點(diǎn)陣液晶大屏幕顯示器，放大器，揚(yáng)聲器電源和屏幕保護(hù)罩組成。其工作原理是利用霍爾轉(zhuǎn)數(shù)傳感器安裝在車箱的底部的轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)數(shù)脈沖信號(hào)送給單片機(jī)經(jīng)過計(jì)算機(jī)換算后輸出到大屏幕顯示器上，隨車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)快慢，運(yùn)行曲繞內(nèi)的光標(biāo)向前正比例轉(zhuǎn)動(dòng)，指示列車當(dāng)前的位置，并且用數(shù)字的形式顯示出已運(yùn)行的里程和列車的時(shí)速。利用溫度傳感器(半導(dǎo)體溫度傳感器)測(cè)試八個(gè)車軸溫度的變化情況信號(hào)，送到A/D變換器及多路電子開關(guān)切換，將最后的結(jié)果顯示在屏幕上，可以通過鍵盤修改列車所停各站時(shí)刻表，該儀器的電源由列車的直流12伏電源供給。
通過工作原理圖(附圖1)可以看到該儀器是以單片計(jì)算機(jī)為核心組成的最小系統(tǒng)，通過三總線來完成數(shù)據(jù)交換、有兩路信號(hào)是在中斷下輸入的，一路是轉(zhuǎn)數(shù)信號(hào)，轉(zhuǎn)數(shù)傳感器通過方向判別電路，將中斷計(jì)數(shù)脈沖送入CPU的PTo端進(jìn)行里程計(jì)數(shù)，方向判別是CPU應(yīng)隨時(shí)能減掉列車中途遇特殊情況時(shí)的倒車現(xiàn)象，以保證里程計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確性；另一路內(nèi)部校準(zhǔn)鍵盤輸入中斷部分為時(shí)刻表校準(zhǔn)、站名的更改與增減，當(dāng)前的時(shí)間校準(zhǔn)。該部分為乘務(wù)員操作。外控鍵盤是各種信息咨詢顯示控制輸入，可以通過數(shù)字鍵功能鍵的配合使用，在人機(jī)對(duì)話的情況下，查詢各種交通時(shí)刻表和常用電話等業(yè)務(wù)，該部分主要是乘客使用。當(dāng)乘客查詢廣州站的到開列車時(shí)刻，就可以先按查詢鍵，這時(shí)主菜單顯示人機(jī)對(duì)話內(nèi)容如“1”代表北京，“2”代表上海，“3”代表廣州，乘客可繼續(xù)按“3”后，屏幕顯示的是廣州站的所有到開列車簡(jiǎn)表，當(dāng)然乘客可在簡(jiǎn)表上繼續(xù)查詢到某車次的某一站的到開時(shí)間。CPU是隨時(shí)等待乘客給它下達(dá)的各種命令并一一去執(zhí)行，各種信息都是提前存儲(chǔ)在專用程序的存儲(chǔ)器中，按積木和表格的形式建立了信息庫，CPU可隨時(shí)查詢調(diào)用。也就是通過地址選通線“Y3”(見附圖一)CPU就可調(diào)用庫內(nèi)的任何程序及表格圖形。下面說明原理圖中的幾個(gè)外設(shè)控制方式。選通“Y1”可修改儲(chǔ)存器中的內(nèi)容，(28C64為E2ROM電可擦除重寫存儲(chǔ)器)主要是修改每年一度變化調(diào)整的列車時(shí)刻表主路增減，校準(zhǔn)參數(shù)的內(nèi)容。Y5選通是CPU運(yùn)算過程中的臨時(shí)需緩存的各種數(shù)據(jù)。“Y3”為系統(tǒng)管理程序和本次列車所需各種信息的專用程序，如不需改變的表格、圖形、站名、里程等?！癥4”為CPU所用的漢字庫和專用圖形符號(hào)存儲(chǔ)器?！癥2”為顯示屏幕控制器選通線，經(jīng)過CPU測(cè)量及運(yùn)算后的數(shù)據(jù)結(jié)果及顯示表格圖符、命令一起送入1330顯示控制器中，顯示控制器為顯示控制管理的元件，當(dāng)接收完CPU的命令后，按照指令先將數(shù)據(jù)緩存在“62256”RAM中，經(jīng)過整理編譯后送到顯示屏幕上，大屏幕以點(diǎn)陣的方式顯示字符圖形及漢字、顯示控制器是掃描輸出的形式管理顯示屏，在CPU下一個(gè)命令到來之前，LCDC1330一直獨(dú)立工作不需要CPU支持。“Y6”為語音輸出選通線，語音信號(hào)通過選通后經(jīng)過音頻放大器，將到站名稱，超溫報(bào)警，尋呼，咨詢回答等需要語音輸出的播報(bào)出去，“Y7”為軸溫度測(cè)量選通線，計(jì)算機(jī)在列車運(yùn)行時(shí)，隨時(shí)在掃描測(cè)量“Y7”選通的緩存器中的數(shù)據(jù)。八個(gè)軸瓦溫度測(cè)量傳感器分別安裝在車廂下部八個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的軸瓦處，溫度信號(hào)通過導(dǎo)線送入到儀器內(nèi)，由八選一循環(huán)選通電子開關(guān)來掃描選通其中的一路送給八位A/D變換器，以A/D變換的溫度數(shù)據(jù)經(jīng)緩存器送入給微機(jī)，溫度值的定標(biāo)與修正參數(shù)存放在可修改存儲(chǔ)器內(nèi)，可通過鍵盤進(jìn)行一次或多次的標(biāo)準(zhǔn)修改，CPU根據(jù)測(cè)量的溫度值和源程序內(nèi)設(shè)定的報(bào)警溫度值比較，超溫報(bào)警時(shí)為顯示報(bào)警和語音報(bào)警。
附圖2是列車運(yùn)行時(shí)大屏幕常態(tài)顯示圖形，該圖形是一開機(jī)或始發(fā)站乘務(wù)員清零后顯示的第一個(gè)圖形，以59次長春至北京的特快列車為例，圖中央的曲線為全程運(yùn)行的模擬曲線，線上各站間距離是成比例縮小后的距離，由始發(fā)站開始一直到終點(diǎn)站的站名，到開時(shí)間，每站距離、始發(fā)站里程都用漢字或數(shù)字標(biāo)出，列車運(yùn)行時(shí)黑色光標(biāo)向前移動(dòng)將已走過的路程變?yōu)楹谏叩穆烦虨榘咨员忝黠@的看出距離終點(diǎn)或到站的路程和時(shí)間。每個(gè)站點(diǎn)由圓空白圈標(biāo)準(zhǔn)。位于屏幕右上角的方框內(nèi)顯示的是前方到站換乘列車時(shí)刻表，可用鍵盤協(xié)助查詢，每過一個(gè)停車站該表就會(huì)自動(dòng)的變換成前方停車站的換乘時(shí)刻表。右上角左側(cè)的方框內(nèi)為前到站的電話查詢，主要是常用的電話查詢，也是每過一個(gè)停車站后自動(dòng)換另一個(gè)城市的電話查詢內(nèi)容。左下角的方框圖內(nèi)顯示的是軸瓦溫度值，是自動(dòng)監(jiān)測(cè)的量值、左下角上方的方框內(nèi)顯示的是綜合問詢處，可通過列表查詢?nèi)珖鞯氐蔫F路民航公路等時(shí)刻表或其它信息，左下角右邊第一個(gè)方框內(nèi)顯示當(dāng)前的年月日時(shí)分，最后是走出車站的晚點(diǎn)時(shí)間，左下角右邊第二個(gè)方框圖是列車當(dāng)前運(yùn)行的時(shí)速，已走出的里程數(shù)，左下角右邊第三個(gè)方框圖顯示的是列車各車廂的服務(wù)設(shè)施等。
附圖3是前方到站站名大字顯示圖，(如北京站)為了清楚易看、大字為閃爍顯示。提醒乘客前方到站、夜間行車大字顯示時(shí)還有喇叭聲音伴隨。圖左下角顯示正晚點(diǎn)情況和已行駛的里程數(shù)。
附圖4是前方到站中轉(zhuǎn)列車時(shí)刻查詢，表圖給出了詳細(xì)車次到開時(shí)間及經(jīng)由各站時(shí)刻。該圖是列車始離任意車站后即可用外控鍵盤功能鍵查詢前方站中轉(zhuǎn)情況。
附圖5是本發(fā)明的運(yùn)行流程圖，概括了儀器的整個(gè)工作過程，圖中的“顯示附圖2圖面”是整個(gè)儀器的常態(tài)顯示，也就是大多數(shù)時(shí)間都顯示附圖2。只有前方要到停車站前20公里或更遠(yuǎn)處才開始進(jìn)入大字顯示圖面即附圖3，當(dāng)列車開出站臺(tái)后5至20公里外，顯示畫面又回到附圖2的常態(tài)顯示上來，當(dāng)有人進(jìn)行各種功能查詢時(shí)，即鍵譯碼處理時(shí)，程序就按功能鍵的命令走，執(zhí)行各種功能輸出顯示。
將需存儲(chǔ)的內(nèi)容分為兩大類，一類是常規(guī)數(shù)據(jù)庫(全國時(shí)刻表、航空碼頭、電話等)，另一類是本次列車所需數(shù)據(jù)庫(始發(fā)經(jīng)由站名、時(shí)刻等)，還可以將本次列車信息分為常態(tài)顯示信息和大字站名顯示信息，儀器工作的主程序?qū)Ω鞣N狀態(tài)顯示的切換主要靠里程的自動(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù)與儀器內(nèi)存儲(chǔ)的各站間距里程的比較，另外顯示在常態(tài)下外控鍵盤可切換顯示查詢信息。以59次長春至北京特快列車為例(參圖7)圖中(1)Ai±δ區(qū)為站名大字顯示區(qū)(i＝1……100)δ區(qū)的大小可設(shè)定為5，10，15，20公里等)(2)Bi區(qū)為常態(tài)顯示區(qū)，顯示的圖樣為附圖三.(i＝1…100)(3)C在B區(qū)內(nèi)為查詢區(qū)。
該儀器在長春始發(fā)時(shí)里程為零公里，始發(fā)根據(jù)上圖可以看出為顯示大字站各區(qū)，所以主程序這時(shí)調(diào)用的是“長春站”閃爍顯示(如上述圖3所示)，因本次列車的專用程序早已存在專用程序存儲(chǔ)器中，按照主程序，隨列車運(yùn)行出長春站Ai+δ距離，CPU始終將計(jì)數(shù)里程與Ai+δ距離比較，只要小于Ai+δ距離，屏幕就繼續(xù)顯示大字；若大于Ai+δ距離，程序自動(dòng)跳到常態(tài)顯示，顯示附圖(2)、圖形。這時(shí)的主程序是計(jì)數(shù)里程比較運(yùn)算、測(cè)軸溫比較超溫運(yùn)算，鍵盤查詢前方站中轉(zhuǎn)車輛列開車次，經(jīng)由時(shí)間等信息顯示。例如，某人想從長春到武昌，到北京后換乘多少車次，到開時(shí)間等，在59次列車上，通過儀器均可選擇和找到，通過外控鍵盤輸入，程序?qū)@示畫面切換到附圖4上。我們看到京廣線方向有15次列車去廣州，經(jīng)由武昌，開車時(shí)間為零點(diǎn)三十分，到達(dá)武昌時(shí)，16點(diǎn)09分，這樣較復(fù)雜一些的咨詢，目前的常規(guī)服務(wù)難以做到。
關(guān)于車軸溫度測(cè)量顯示，CPU是每間隔幾分鐘對(duì)其進(jìn)行一次采樣處理，CPU通過地址選擇器將“Y”線定為高電平，將A/D變換器的數(shù)據(jù)測(cè)量輸入端的多路電子開關(guān)置在1號(hào)位置不動(dòng)，當(dāng)CPU需測(cè)量八個(gè)軸溫時(shí)，將“Y7”線變?yōu)榈碗娖?，A/D變換器前一電子開關(guān)按等間隔地分別對(duì)八個(gè)傳感器選通一次，同時(shí)CPU在數(shù)據(jù)線上等間隔的讀入八次數(shù)據(jù)，與校準(zhǔn)參數(shù)(由內(nèi)部校準(zhǔn)重點(diǎn)鍵入的)作比較運(yùn)算，若不超溫即將八組數(shù)據(jù)送到常態(tài)顯示圖像；反之則由圖形、語音報(bào)警?？傊?，從始發(fā)到終點(diǎn)站，單片機(jī)(CPU)就是按上述設(shè)定的流程周而復(fù)始地工作，完成自動(dòng)報(bào)站，常規(guī)顯示和軸溫監(jiān)控等任務(wù)。
圖6為按本發(fā)明的智能式列車運(yùn)行狀態(tài)咨詢儀的方向判別器的組成示意圖，由傳感器1、2JK觸發(fā)器3組成。方向判別的原理是，在轉(zhuǎn)軸上同一圓弧不同的角度上安裝有兩個(gè)傳感器(霍爾傳感器)，轉(zhuǎn)軸上固定一個(gè)小金屬塊，當(dāng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，金屬塊的上面應(yīng)與兩傳感器相距2-5mm，兩個(gè)傳感器分別與JK觸發(fā)器的兩個(gè)端R，S相接，當(dāng)正轉(zhuǎn)時(shí)金屬塊使最先接近的傳感器(如圖為傳感器)輸出脈沖，使JK觸發(fā)器為一狀態(tài)“1”并設(shè)為正向前進(jìn)；若車軸反轉(zhuǎn)時(shí)，先觸發(fā)的信號(hào)剛好是另一傳感(2)，我們稱之為反向后退“0”，將觸發(fā)器的信號(hào)送給CPU P10端，CPU即在計(jì)數(shù)的同時(shí)，又知道是加計(jì)數(shù)，還是減計(jì)數(shù)，完成列車正反運(yùn)轉(zhuǎn)的判別。
以上說明并非將本發(fā)明局限于該實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員能理解到可以在此基礎(chǔ)上做出許多改型，并應(yīng)用于其他交通工具服務(wù)，應(yīng)用于作電子廣告，應(yīng)用于通訊，甚至娛樂領(lǐng)域，但不會(huì)超出由以下權(quán)利要求所限定的精神與范圍。
權(quán)利要求
1.一種多功能智能式列車運(yùn)行狀態(tài)咨詢儀，包括CPU、時(shí)鐘、電源、存儲(chǔ)器、鍵盤、顯示器、A/D轉(zhuǎn)換器，其特征在于還包括轉(zhuǎn)數(shù)傳感器，車速測(cè)量和方向判別器；軸瓦溫度傳感器，多路電子開關(guān)；外控鍵盤，內(nèi)部校準(zhǔn)鍵盤及其轉(zhuǎn)換開關(guān)；放大器和揚(yáng)聲器以及電源變換器，以便實(shí)現(xiàn)圖形和語音自動(dòng)指示列車已行駛和將要行駛的旅程的報(bào)站方式；直觀獲得旅客最關(guān)心的多種運(yùn)行信息；完成列車溫度的自動(dòng)監(jiān)示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的多功能智能式列車運(yùn)行狀態(tài)咨詢儀，其特征在于方向判別器由霍爾傳感器、JK觸發(fā)器組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的多功能智能式列車運(yùn)行狀態(tài)咨詢儀，其特征在于所說存儲(chǔ)器包括專用程序儲(chǔ)存器、漢字庫和可修改儲(chǔ)存器，以便分別儲(chǔ)存固定數(shù)據(jù)(圖形、站名、里程、表格)和可變數(shù)據(jù)(時(shí)間、站名增減、校正參數(shù))，完成圖音報(bào)站功能。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的多功能智能式列車運(yùn)行狀態(tài)咨詢儀，其特征在于所說顯示器由顯緩存儲(chǔ)器，顯示屏控制器和點(diǎn)陣液晶顯示屏組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求書1的多功能智能式列車運(yùn)行狀態(tài)咨詢儀，其特征在于轉(zhuǎn)速傳感器為霍爾效應(yīng)傳感器，軸互溫度傳感器為半導(dǎo)體溫度傳感器；多路電子開關(guān)為八選一循環(huán)選通電子開關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3的多功能智能式列車運(yùn)行狀態(tài)咨詢儀，其特征在于所說漢字庫存儲(chǔ)器為24點(diǎn)陣漢字庫及專用圖形存儲(chǔ)器。
7.一種列車自動(dòng)報(bào)站的方法，其特征在于(1)鍵入常規(guī)固定數(shù)據(jù)(圖形、站名、里程、表格)于專用程序存儲(chǔ)器；(2)鍵入可變數(shù)據(jù)(時(shí)間、站名增減、校準(zhǔn)參數(shù))于可修改存儲(chǔ)器；(3)列車起動(dòng)，清零，信號(hào)在中斷下通過轉(zhuǎn)速傳感器，車速測(cè)量及方向判別器和CPU將轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為速度和距離，同時(shí)顯示大屏幕常態(tài)圖形；(4)CPU將鍵入數(shù)據(jù)與列車行駛距離相比；當(dāng)CPU列車行駛距離≤Ai±δ時(shí)，大字顯示報(bào)站，而當(dāng)Ai+1-δ＞列車行車距離＞Ai+δ時(shí)，常態(tài)顯示報(bào)站。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所說列車自動(dòng)報(bào)站方法，其特征在于還包括以下步驟，即當(dāng)Ai+1-δ＞列車行駛距離＞Ai+δ時(shí)，旅客通過外控鍵盤功能鍵隨時(shí)查詢信息；乘各員通過內(nèi)部校準(zhǔn)鍵盤功能更換信息。
全文摘要
本發(fā)明將轉(zhuǎn)數(shù)傳感器安裝在每節(jié)車箱底部的轉(zhuǎn)軸處，通過導(dǎo)線將該轉(zhuǎn)數(shù)送入車速測(cè)量及方向判別器，然后送入單片機(jī)，經(jīng)它轉(zhuǎn)換成運(yùn)行速度和量程，通過大屏幕液晶顯示器實(shí)現(xiàn)圖音自動(dòng)報(bào)站，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)列車軸溫監(jiān)示及顯示多種運(yùn)行信息。
文檔編號(hào)B61D49/00GK1102620SQ9411362
公開日1995年5月17日 申請(qǐng)日期1994年11月5日 優(yōu)先權(quán)日1994年11月5日
發(fā)明者程德龍, 苑曉東, 溫淑紅 申請(qǐng)人:程德龍