[发明专利]一种城轨交通运营安全模拟沙盘的车头解码控制器

说明书

技术领域

本发明涉及城轨交通安全运营模拟沙盘技术领域，特别是一种城轨交通运营安全模拟沙盘的车头解码控制器。

背景技术

搭建城市轨道交通运营安全模拟沙盘，可以模拟不同类型的事故或危险环境，并可进行不允许实际发生的仿真实验，从而为城轨交通安全运营提供经验积累和技术支持，在实际中减少或避免安全事故，降低财物损失及旅客生命危险。城市轨道交通运营安全模拟沙盘的核心是列车模型控制系统，列车模型控制系统的基本要求是对列车模型、道岔和信号灯等的控制以及列车位置的反馈。

动态沙盘对象，是指区别于布置在模拟沙盘确定位置的对象，如模型列车和模型小汽车等。城轨交通安全运营模拟沙盘中模型列车的控制为控制的核心。而模型列车一般通过在列车内加装车头解码控制器，解码控制信号来驱动模型列车内的电机，达到模型列车的控制。除基本的模型列车调速功能外，车头解码控制器还具有列车的头灯或尾灯控制、速度反馈闭环控制和音效播放功能等功能。早期的列车模型控制采用直接直流控制(Direct Current，DC)，DC控制属于模拟控制，通过加载电流的大小和极性实现列车的速度和方向控制，但在同一区间内DC无法实现不同列车的独立控制，且存在低速时列车运行不平稳等缺点，因此DC控制只能用于简单的展示沙盘等场景。

赵煜(铁道信号电子沙盘系统整体规划及设计.西南交通大学硕士论文,2009.)采用Zigbee无线通讯来对模型列车传输控制信号，实现列车方向、速度、车灯和音响的控制。采用具有8051内核的VRS51L3074芯片作为主控芯片，采用L293D芯片配合PWM波对模型列车内的电机进行调速。该车头控制器虽然实现了车头控制的大部分功能，然而未解决列车供电问题；并且采用Zigbee无线通讯来传输列车控制信号，给城轨交通运营安全模拟沙盘带来多余的技术开发成本，且使得系统兼容性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本低、容性强的城轨交通运营安全模拟沙盘的车头解码控制器，以完成对模型列车动态沙盘对象的控制。

实现本发明目的的技术解决方案是：一种城轨交通运营安全模拟沙盘的车头解码控制器，包括单片机、电源电路、DCC解码电路、半桥电机驱动电路和车头标准接口，所述车头标准接口包括模拟沙盘中左轨道接口、右轨道接口、电机正输入端接口、电机负输入端接口、车头灯接口、车尾灯接口，其中车头标准接口的左轨道接口和右轨道接口一方面接入电源电路、另一方面接入DCC解码电路，电源电路为整个解码控制器供电，DCC解码电路接入单片机，单片机的PWM输出端口通过半桥电机驱动电路分别接入车头标准接口的电机正输入端接口、电机负输入端接口，单片机的I/O端口分别接入车头标准接口的车头灯接口、车尾灯接口；

模拟沙盘中左轨道和右轨道加载的DCC信号通过车头标准接口分别输入电源电路和DCC解码电路；电源电路对DCC信号整流后由稳压芯片得到稳定的直流电源；DCC解码电路将输入的DCC信号进行光电隔离转换为单片机能识别的波形，单片机通过电平变化中断和定时器完成DCC信号的解码；根据解码结果，单片机的PWM输出端口通过半桥电机驱动电路实现对电机的调速和换向控制，单片机的I/O端口通过车头标准接口的车头灯接口、车尾灯接口实现对车头灯和车尾灯的控制。

本发明与现有技术相比，其显著效果是：(1)在同一区间内能够实现不同列车的独立控制，且低速时列车运行平稳，能够完成对模型列车动态沙盘对象的控制；(2)采用单片机完成控制，成本低；(3)兼容性强，采用DCC信号，可以满足多数轨道交通模拟沙盘的需求。

附图说明

图1为本发明中数字命令控制DCC信号时序示意图。

图2为本发明城轨交通运营安全模拟沙盘的车头解码控制器的结构框图。

图3为本发明城轨交通运营安全模拟沙盘的车头解码控制器的电路原理图。

图4为本发明车头解码控制器中主控单片机的控制流程图。

图5为本发明车头解码控制器中主控单片机的电平中断流程图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。