一种平交道口交通监控系统结构的制作方法

本实用新型涉及交通监控系统，具体涉及一种基于组态王和PLC的平交道口交通监控系统结构。

背景技术：

目前，铁路交通系统中，平交道口普遍存在。其中少部分为有人值守道口，大多为无人值守道口，这些道口都缺乏完善的自动交通控制系统，对道口交通带来了重大的安全隐患。

由于铁路列车不断提速,在国家主要繁忙干线上,虽然将许多大流量的公路、铁路平交改造成为立交,消除了安全隐患。但由于我国道路复杂,仍然存在很多平交道口。早期的铁路与道路平交道口设有简单的警告牌和道口标志，或是在繁忙的道口设看守员，利用机械栏杆或栅栏杆或栅门进行防护，但道口事故伤亡人员较多。在我国32873处道口中，无人看守道口占84％，在有人看守道口中，安装道口信号机和接近预告的占60％，尚有40％的道口无任何防护设备。由于安全控制系统环境适应性差、抗干扰能力弱，加之因客货列车速度差异悬殊，经常出现长时间封闭的现象，进而导致公路交通堵塞，这种状况使得铁路道口历来是道路交通的重大安全隐患。

市场上现有铁路道口控制方式：人工控制和自动控制。国外自动控制系统已较成熟，例如：日本早在1987年就已设计并且成功的安装了6处平交道口微电子报警及防护设备(MAPLE)，MAPLE内部装有微型计算机，能向路人提供列车接近的详细信息。美国Harmon Industies公司的Hxp-3型系列产品，Hxp-3是该公司微机控制道口报警系统的第三代产品，已经用于单线、双线、备用、非备用等各种组成形式，它具有频率合成发生器的定时报警控制功能，完整的数据记录能力以及其他各种特点。我国铁路部门和科研机构也研制了在特定场合不同用途的预警装置，例如：LJB列车接近安全防护报警系统；TDZB-Ⅰ型铁路无人道口智能报警系统；JY型列车接近语音预警机；设立安全防护区。但现有铁路控制系统还存在着许多缺陷，例如：自动化程度不高，防护预警单一，控制系统体积大，操作和维修困难等。

因此需要研制一种针对平交道口能起到综合防护预警作用的自动化监控系统，能实时对道口行人及车辆的通行进行预警和控制。满足当今铁路发展需要，不断提高我国铁路运输效率，减少平交道口事故的发生率。

技术实现要素：

本实用新型针对上述问题，提供一种平交道口交通监控系统结构，包括远程监控计算机、本地上位机监控系统和下位机控制系统；所述上位机监控系统连接下位机控制系统；所述上位机监控系统通过网络连接远程监控计算机；

进一步地，所述上位机监控系统包括PLC；

更进一步地，所述下位机控制系统包括：压力检测传感器、自动栏木装置、信号灯装置、警报器装置和距离显示装置；所述压力检测传感器、自动栏木装置、信号灯装置、警报器装置和距离显示装置分别连接PLC。

更进一步地，所述自动栏木装置设有栏木升降接触器。

更进一步地，所述信号灯装置设有信号灯转换接触器。

更进一步地，所述警报器装置设有警报器接触器。

更进一步地，所述距离显示装置设有距离显示接触器和电子屏，距离显示接触器连接电子屏。

本实用新型的优点：

本实用新型的平交道口交通监控系统结构由远程监控计算机、本地上位机监控系统和下位机控制系统三部分构成。下位机是以PLC为控制核心，对道口交通警示标志及设备进行有效控制，并与由组态王构建的上位机监控系统及远程监控计算机建立动态链接，实现本地和远程监控道口状态的功能。实验证明，该系统具有多模式操作、自动化控制、安全稳定性高和维护成本低的特点，能够在减少交通事故发生和提高运输效率方面起到很大作用。能实时对道口行人及车辆的通行进行预警和控制。满足当今铁路发展需要，不断提高我国铁路运输效率，减少平交道口事故的发生率。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1是本实用新型实施例的平交道口交通监控系统结构示意图；

图2是道口控制要求示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

根据我国铁路平交道口防护规则，应在火车到达道口2分钟之前做好防护工作。由于通过平交道口的所有列车最高时速为180km/h，则检测来车的传感器分布在距离道口的S处：S＝50m/s×120s＝6km。距离检测传感器有14个，对称分布，每间隔1000m布置一个，其中的A、B、C、D等4个传感器同时用于道口防护设备控制。如图2所示，当列车驶入6km检测区域，启动道口防护装置，以确保防护措施能在火车到达道口前2分钟就位。

参考图1，如图1所示，一种平交道口交通监控系统结构，包括远程监控计算机、本地上位机监控系统和下位机控制系统；所述上位机监控系统连接下位机控制系统；所述上位机监控系统通过网络连接远程监控计算机；

所述上位机监控系统包括PLC；

所述下位机控制系统包括：压力检测传感器、自动栏木装置、信号灯装置、警报器装置和距离显示装置；所述压力检测传感器、自动栏木装置、信号灯装置、警报器装置和距离显示装置分别连接PLC。

所述自动栏木装置设有栏木升降接触器。

所述信号灯装置设有信号灯转换接触器。

所述警报器装置设有警报器接触器。

所述距离显示装置设有距离显示接触器和电子屏，距离显示接触器连接电子屏。

PLC采用可编程控制器作为控制核心，对道口交通警示标志及设备进行有效控制；本地上位机监控系统采用组态软件进行前台界面和后台程序设计，并通过网络发布与远程监控计算机建立动态链接，形成本地与远程同时监控的人机交互模式。

该控制系统有三种控制方式，即：自动控制、手动控制和远程控制。自动控制可在无人看守的道口根据火车到来的传感器信号触发防护装置和实现距离显示；手动控制可以对各模块进行测试，及时发现故障并处理，也可在突发状况对防护装置进行手动操作；远程控制可以通过网络对道口状态进行远程实时监控。

下位机控制系统

系统下位机被用于有效控制道口防护装置，同时将实时数据传送至上位机。当没有火车通过时，道口绿灯亮，栏木处于抬起状态，行人、车辆正常通行；当压力传感器检测到列车到来时，立即启动声光报警器，并开始放下栏杆，红色信号灯点亮，电子屏显示距离；当压力传感器检测到列车驶离信号时，自动取消报警并升起栏杆，绿色信号灯点亮。

硬件选型

在可编程控制器的选择上，主要从成本低、功能够等角度考虑，根据该系统的控制要求，所需可编程控制器的I/O点数为输入14点，输出10点，考虑适当的余量，再增加10％～20％的可扩展，最终选用三菱FX2N-48MR-001可编程控制器。

在外部检测防护设备的选型上，主要从稳定性高、应用广等角度考虑，设备型号及特点如表1所示。

表1检测防护设备选型表

可编程控制器I/O分配及硬件接线

该系统的检测和控制的输入输出均为数字量，有14个数字输入点，10个数字输出点，根据系统的功能要求,对可编程控制器的I/O进行相关配置。

系统的检测指令元件的一端均接入可编程控制器的相应输入端口，另一端共地，接入COM端。控制执行元件均通过接触器接入可编程控制器的相应输出端口，完成相应的控制报警功能。

软件设计

根据控制要求，系统开机，完成参数初始化。当列车未进入道口检测区，道口音响停、道口栏木在最高位、道口闪光灯为绿色信号灯；当列车进入道口检测区时，传感器A检测到来车信号，模拟复位开关X1按下，道口音响响起、道口栏木开始自动下降、道口闪光灯为红色信号灯，电子屏显示6000m；在栏木下降过程中，如果还有汽车或行人未通过，检测防卡的传感器E得到信号，栏木停止下降，当汽车或行人彻底离开道口后，栏木继续开始下降，直到触碰到下限位开关后停止，电子屏依次显示距离为5000m、4000m、3000m、2000m、1000m；当列车通过道口后，电子屏显示距离为0000m，道口检测传感器C或D得到下降沿触发后，电子屏熄灭，延时5秒后，道口音响停，道口闪光灯由红色变为绿色，道口栏木开始上升，直到上升到上限位开关触发后，栏木停止上升；当列车彻底离开道口检测区域后，计数器置位，检测下一次来车。

上位机监控系统

组态软件是一种面向工业自动化的通用数据采集和监控软件，其提供了丰富的监控功能，不仅可以完成小型自动化设备的集中控制，也能由互联网的多台计算机完成复杂的大型分布式监控。因此该上位机监控系统采用国内使用较为广泛的组态王作为监控软件。组态王采用面向对象编程技术，使用户方便建立图形界面，利用实时数据库系统可使用户不需深入现场，就可获得现场数据，优化控制过程，提高道口通行安全，具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。

后台设置

组态王与可编程控制器之间通过串行口交换数据，在组态王中选择可编程控制器作为外部设备之后，便可以通过上位机与可编程控制器I/O口的定义及相应串口设置来交换数据。

组态王的数据词典中存放的是应用工程定义的变量以及系统变量。变量可以分为基本类和特殊类型两大类，基本类可以分为内存变量和I/O变量两种。I/O变量是组态王与外部设备进行交换的变量，这种数据交换是实时交互的，也就是在组态王系统运行过程中，每当I/O变量值改变时，该值就自动写入外部设备程序，每当外部设备程序中的值改变时，组态王中的变量值也会相应的改变。因此上位机和下位机需要交互的数据都要设置成I/O变量，而只在组态王内部使用的变量，比如：距离计算过程的中间变量，就可以设置成内存变量。

进行通信设置时，组态王与可编程控制器都要进行设置，且两者的设置都要一致。在组态王中，双击“COM3”“通信超时”为默认值，除非特殊说明，一般不需要修改。“通信方式”是指计算机一侧串口通信方式，一般都为RS-232。在“通信参数”栏中，选择设备对应的波特率为9600、数据位为7、校验类型为偶校验、停止位为1。可编程控制器的参数设置需要通过D8120寄存器来进行设置，上述通信设置对应的额控制字为H0436。

前台设计与网络发布

进入组态王开发系统后，就可以为每个工程建立数目不限的画面，在每个画面上生成互相关联的静态或动态图形对象。用户构图时，可以像搭积木那样利用系统提供的图形对象完成画面的生成。由于完成的画面都是静态的，需要应用实时数据库通过“动画链接”建立画面的图素与数据库变量的对应关系。这样，道口现场的数据，比如栏杆起降，指示灯等，当它们发生变化时，通过I/O口，将引起实时数据库中变量的变化。

本实用新型的平交道口交通监控系统结构由远程监控计算机、本地上位机监控系统和下位机控制系统三部分构成。下位机是以PLC为控制核心，对道口交通警示标志及设备进行有效控制，并与由组态王构建的上位机监控系统及远程监控计算机建立动态链接，实现本地和远程监控道口状态的功能。实验证明，该系统具有多模式操作、自动化控制、安全稳定性高和维护成本低的特点，能够在减少交通事故发生和提高运输效率方面起到很大作用。能实时对道口行人及车辆的通行进行预警和控制。满足当今铁路发展需要，不断提高我国铁路运输效率，减少平交道口事故的发生率。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。