重庆轨道交通信息化研究报告

重庆轨道交通信息化研究报告重庆轨道交通信息化研究报告 研究题目研究题目 重庆轨道交通信息化研究重庆轨道交通信息化研究 结题时间 结题时间 2013 年 6 月 课题组成员 课题组成员 王杨 周飘飘 彭雪峰 王玉婷 任登芬 赵小静 执笔人 执笔人 王杨 课题成果 课题成果 设计的预期成果 设计的预期成果 1 了解城市轨道交通的整个运营流程 2 掌握信息技术在轨道交通中的应用情况 加深对新技术的学习 3 了解和学习其他相关学科知识 课题实际取得的成果 课题实际取得的成果 1 了解城市轨道交通的整个运营流程 从安检 买票 进站 上车 下车 出 站的流程 在这个过程中 我们通过实地了解和咨询相关人员以及查阅相关 资料 了解了购票系统是如何运作的 2 了解了检票系统的设计及复杂程度 3 了解了信息提醒及报警系统的应用 4 掌握了自动门的开关原理 5 明白了轨道之间的相互变化 6 了解了机车信号灯的规律 参考书目及资料参考书目及资料 计算机应用 电磁学 光学 道路桥梁工程设计 以及通过网 络查询工程设计师的论文 杂志等 2 附录一 附录一 研究过程 研究过程 1 2013 5 20 2013 5 22 完成选题 完成选题 主导课题 重庆轨道交通信息化研究 2 2013 5 23 2013 5 25 完成调研方案 成员分工 完成调研方案 成员分工 成员分工成员分工 1 周飘飘 赵小静写开题报告 2 王玉婷 任登芬实地拍照 其他成员一起配合查阅相关知识 3 王杨 彭雪峰写结题报告 3 2013 5 26 2013 6 15 按方案进行实地调研 查阅资料 按方案进行实地调研 查阅资料 4 2013 6 15 2013 6 18 撰写调研报告 撰写调研报告 3 附录二 附录二 材料 材料 1 实拍重庆轨道交通运营路线 实拍重庆轨道交通运营路线 2 实拍售票窗口 实拍售票窗口 1 自动售票系统结构 自动售票系统结构 城市轨道交通自动售检票系统 AFC 的结构进行了层次划分 共分为车票 车站终端设备 车 站计算机系统 线路中央计算机系统 清分系统五个层次 层次结构是按照全封闭的运行方式 以计程收费模式为基础 采用非接触式 IC 卡为车票介质的 组成原则 根据各层次设备和子系统各自的功能 管理职能和所处的位置进行划分的 目前确定 4 的五层结构型式 是根据我国国情和城市发展现状 综合考虑了轨道交通建设的特点 如线路多而 复杂 建设周期长 多个业主单位等情况 而设置的 具有一定的可伸缩性 对各层次必须实现 的功能和要求做出如下规定 第一层 车票 是乘客所持的车费支付媒介 规定了储值卡和单程票二种类型的物理特性 电气特性 应用文件组织以及安全机制等技术要求 第二层 车站终端设备 安装在各车站的站厅 直接为乘客提供售检票服务的设备 规定了 车站终端设备及其运营管理的技术要求 第三层 车站计算机系统 其主要功能是对第二层车站终端设备进行状态监控 以及收集 本站产生的交易和审计数据 规定了系统的数据管理 运营管理及系统维护管理的技术要求 第四层 线路中央计算机系统 其主要功能是收集本线路 AFC 系统产生的交易和审计数 据 并将此数据传送给城市轨道交通清分系统 以及与其进行对帐 规定了对该线路的车票票务管 理 运营管理及系统维护的技术要求 第五层 清分系统 其主要功能是统一城市轨道交通 AFC 系统内部的各种运行参数 收 集城市轨道交通 AFC 系统产生的交易和审计数据并进行数据清分和对帐 同时负责连接城市轨 道交通 AFC 系统和城市一卡通清分系统 规定了对车票管理 票务管理 运营管理和系统维护 管理的技术要求 2 车站终端设备 自动售检票系统的服务功能主要是通过 AFC 系统设置在车站现场的自动售检票设备来进行完 成的 目前 AFC 系统所涉及的终端设备 主要由收费区外的接受付费 售票 设备和收费区出入控 制的 检票 设备等构成 完成城市轨道交通全程计程 计时收费的票务自动控制管理服务功能 在起草本标准时 各相关单位对 AFC 设备是否需要独立地进行标准制订做了分析 一致认为在 目前以合并在系统标准中较好 其主要考虑点有 1 AFC 系统终端设备的功能在目前已经和计算机系统与网络化技术更加密不可分 2 技术的发展使得 AFC 终端设备的可靠性有了很大的提高 尤其是我国目前已主要趋向于采用 以非接触式 IC 电路为车票媒介的 AFC 系统 AFC 设备的主要服务功能将更具系统化和网络化特 征 3 目前我国城市轨道交通建设正处于规划 AFC 系统技术发展起步 新兴大城市 和全网联运 已 经有若干线网的超大城市的 一票通 一卡通 等 的阶段 但均不完全具备将 AFC 系统设计和 AFC 设备设计分别进行的机制和实施基础 AFC 工程项目需要从系统地和实际整体需求上作统 一设计规划 5 4 本标准对 AFC 系统终端设备规定了在车站现场使用的最基本的售检票设备的技术性能和技 术要求 主要是售票设备 半自动售票机 全自动售票机 和检票设备 5 在制定技术性能和技术指标要求的过程中 较充分地兼顾考虑了我国已有的 AFC 系统设备 的引进建设 开发制造和系统使用维护等方面的经验和国际 国内的发展先进水平 对一些控 制方法有不同要求的设备规格 也兼顾地列入标准供选择性采用 6 对 AFC 系统可能涉及到的其它设备 如车票编码 分拣设备 车票自动加值设备 验票机 半自动补票机 全自动补票机 双向检票机 兑币机 便携式检票终端 便携式验票 补票终端 以及不在城市轨道交通现场服务的远程售票设备等都未列入本规范 其主要考虑这些设备的技 术性能要求可以部分地参照本标准已经列入的主要售检票设备设计 采用基本的售票设备和检票 设备可以构成基本完整的 AFC 系统 2 车站计算机系统 车站计算机系统是城市轨道交通自动售检票系统 AFC 的核心设备之一 标准条文主要考虑以 下几个问题并做相应规定 1 服务器主要用于采集车站设备数据 向上级系统发送数据 存储和处理车站数据 网络设 备用于整个车站设备组网 操作工作站用于处理车站票务工作和车站设备状态监控 紧急按钮主要 在紧急情况下开放所有闸机 不间断电源保证车站 AFC 系统不间断运作 打印机用于打印车站各 种相关报表 2 运行参数 运营模式和黑名单是车站设备和车站计算机系统正常工作的基本条件 均由上级 系统统一管理 对于车站设备来讲 车站计算机系统起到接收 转发的作用 对于车站计算机系统 来讲 车站起接收和执行的作用 3 终端设备的原始交易数据和设备状态数据是中央系统进行数据接收 账务清分的基础数据 车站计算机系统采集车站终端设备的原始交易数据和设备状态数据 并上传给线路中央计算机系 统 4 对终端设备监控可以及时掌握车站设备工作情况 出现故障及时修复 是保证对乘客高质量服 务的有效措施 因此车站计算机系统需具备对车站终端设备进行实时监控 并能显示设备的通信 运行状态及故障等信息的功能 5 车站计算机系统完成车站各类票务管理工作 如车站各种票卡和现金库存管理 售票员业务 管理 设备操作管理等 6 车站票务管理包括数据处理功能 主要是采集终端设备数据 并对原始数据进行处理 业务统 6 计功能主要指生成各种相关报表 实时监控系统运营功能主要指实时对相关运营数据如客流进 行监控 对于突发事件能够及时采取有效措施 接收和发送运营指令主要指接收上级系统指令 向 下级终端设备发送指令 设备监控主要指对车站终端设备运作情况进行实时监控 在异常情况能 够及时处理 时钟同步主要指车站设备与上级系统时钟保持一致 在时钟不一致的情况能够修改 车站计算机系统时钟和终端设备时钟 7 车站需对往日的业务数据和系统数据进行查询 车站计算机系统需具备保存不少于 7 个运营 日的业务数据和系统数据的能力 数据备份是保证车站计算机系统数据安全的有效措施 记录审 核与应用系统和数据库安全性有关的事件 是车站计算机必须具备的安全措施 8 为保证设备软件版本一致 设备软件版本统一由中央系统管理 车站计算机系统接收线路中央 计算机系统下传的设备更新软件 通过车站系统网络对车站终端设备的软件进行更新 9 车站服务器应能够适应车站恶劣工作环境 以及其功能的重要性均要求服务器为工业级计算 机 10 车站整个票务工作 24 小时不间断 因此车站计算机系统也需能支持系统 24 小时连续在线实 时运行 11 车站计算机系统如在断电时不具备系统和数据自动保护功能 则容易丢失部分数据 甚至使 系统无法正常工作 12 每日交易量和每分钟处理数据能力 是整个车站计算机系统能否满足实际车站运作的重要指 标 根据部分城市的运营经验 车站计算机系统应具备每日处理不少于 30 万笔交易量和每分钟能 处理 5000 条交易数据的能力 13 为了能够及时掌握车站设备状态 遇到问题能够及时处理 车站计算机系统应具备能实时查 询车站设备状态及数据的功能 至少在 5 秒内下达查询命令并返回查询结果 14 车站计算机系统能够对本车站保存的 AFC 数据进行统计 并能形成相应报表 在 30 秒内显示 并返回查询结果 如超过 30 秒 等待时间过长 15 车站所有设备应在统一的模式下运作 车站计算机下达的系统命令应能在 5 秒内下达到车站 所有设备 否则设备工作模式不统一 16 在运营结束时 为不影响第二天的运营工作 车站计算机系统应能在 15 分钟内完成当日运营 作业程序的统计 这一指标是根据车站计算机处理的数据量和部分地铁实际经验确定的 7 3 自动售检票系统 简称自动售检票系统 简称 AFC 自动售检票系统 简称自动售检票系统 简称 AFC AFC 系统实现轨道交通售票 检票 计费 收费 统计 清分 管理等全过程的自动处理 自动售检票系统通常包括自动控制 计算机网络通信 现金自动识别 微电子计算 机电 一体化 嵌入式系统和大型数据库管理等高新技术运用 设备组成 主要由线路中央 AFC 系统 车站 AFC 系统 终端设备和车票四部分组成 终端设备包括出 入站检票闸机 自动售票机 车站票务系统 自动充值机 自动验票机等 现场设备 车票有单程票 储值票 特殊票 应用范围 AFC 系统是国际化大城市轨道交通运行中普遍应用的现代化联网收费系统 随着自动售检 票系统的启用 乘客现在可以通过各入口处的自动售票机购买电子票 目前北京 上海 广州 天津 深圳 南京等大城市的轨道交通地铁站都广泛使用了 AFC 系统作 为重要客运管理应用 更多的应用场合包括电影院 体育馆 歌剧院 火车站 机场等 优点 AFC 系统开通后增加了自助服务功能 一是在原有人工售票基础上 增设了自动购票机实 现了乘客自助购票 并可减少排队等候时间 二是增加了自动查询机的数量 方便乘客自助查 询 三是增设了一卡通卡自动充值机 实现自助充值 方便乘客 8 使用方法 乘客使用自动售检票系统主要是在 TVM 自动售票机 前购票 乘客应准备好面值 1 元的 硬币或面值 5 元 10 元的八成新纸币 按照显示屏提示进行操作 如果购票出现余额 TVM 会以硬币方式找赎 自动售票机和自动充值机可以有效识别纸币和硬币真伪 对于使用假币者 一经发现将会 移交有关部门处理 购票后 自觉排队在出入闸机前刷卡 刷卡时 要正确选卡 一人一卡 右手持卡 进站 刷卡 保存好卡 出站刷 插 卡 同时在广大乘客中大力提倡 文明刷卡 有序进站 顺序出 站 出入同检 注意事项 一 是顺序刷卡 要有序通过闸机不要拥挤 人多时请选择相邻闸机均衡进 出站 二 是规范刷卡 一卡通卡刷进刷出 单程票卡刷进插出 刷卡时都要将卡轻触刷卡区 听 到确认提示音 看到闸门打开即可通过闸机 三 是遇有问题时 请找车站工作人员处理 四 一张一卡通卡不能多人同时使用 仅限本人当次进 出站使用 因为一个完整的交易过 程必须有进 出站记录 只有形成一个完整的交易记录 才能进行下一次交易 五 地铁在每个车站均安装了多台售检票设备 一旦某台设备发生故障 乘客可选择使用其 它同类设备 4 信息提示系统信息提示系统 4 1 上下车标示提醒 运用光学 计算机科学以及合成材料的运用 上下车标示提醒 运用光学 计算机科学以及合成材料的运用 9 4 2 自动门的开启与关闭自动门的开启与关闭 自动门系统是城市轨道交通车辆的一个重要部分 直接关系着乘客的安全 目前国内的动 车组多数采用单翼塞拉门 地铁采用双翼对开门 国内常用的自动门主要是气动门 如单翼气 动塞拉门 双翼气动内藏式对开门 但是电动门作为一种新型的自动门系统 也逐渐被推广应 用 1 电动自动门工作原理 自动门的工作原理为门板由支架支撑在导轨上 导轨连接到驱动装置 驱动装置通过导轨 带动门板滑动 每个门都有锁闭机构 在门关闭到位时 锁闭机构实现机械锁闭 车门具有零 速保护和安全连锁电路 开关门有报警装置 电动门的驱动装置是一组电机组件 每节车有一 个主控制器来控制本节车的车门 主控制器是自动门的指挥中心 通过内部指令程序 发出相 应指令 指挥电机或电锁类系统工作 同时人们也可通过主控器调节门扇开启速度 开启幅度 等参数 外部信号由感应探测器完成 当有移动的物体进入他的工作范围时 他就给主控制器 一个脉冲信号 电机提供开门与关门的主动力 控制自动门门扇加速与减速运行 自动门门扇 完成一次开门与关门 其工作流程如下 感应探测器将探测信号传至主控器 主控器判断后控 制电机运行 同时监控电机转数及电流 以便控制电机在一定时候加力和进入慢行运行及反转 电机得到一定运行电流后做正向运行 将动力经传动机构使自动门扇开启 自动门扇开启后由 控制器作出判断 控制马达作反向运动 关闭自动门扇 2 控制系统的主控器及执行器 自动门测控系统的主控制器采用 TI DSP 型号为 TMS320C2812 是先进的32位定点 DSP 芯片 他不但运行速度高 处理功能强大 并且具有丰富的片内外围设备 便于接口和模 10 块化设计 特别适合于有大批量数据处理的测控 利用 DSP 技术建立有效的信号处理模型以 抑制干扰噪声 达到信噪比最大 对本系统的直流无刷电机的测控完全能够保证其实时性 直 流无刷电机采用的是 ALC TEL 的 BG65PI 电机 他具有高效率 省电 低噪音 高转速 高 扭力 连续使用不发热等特性 大大超越传统 AC 伺服马达 配合 T 型齿条同步带 使门体自 低速至高速的运行均具有超越的宁静性 达到了超静运行 测控系统设计为智能化控制 可随 意设定门扇的运行速度 并可设定任意开度状态 可自矫正使门扇保持平稳动作 能够自动检 测门的宽度以保持最佳运行状态 具有防夹功能 即当碰到障碍物或人体等异常状况时 门扇 自动反转退出 运行过程中 由高速至低速平滑过度 5 信号灯及自动变轨和测速信号灯及自动变轨和测速 5 1 信号灯应用信号灯应用 5 2 磁感应测速磁感应测速 5 3 交叉变轨示意图交叉变轨示意图 11 6 总结 总结 在开放的情境中主动探索 亲身体验 在愉快的心情中自主学习 提高能力 我们在研究性 学习中不断收获 得到锻炼 提升自我 这是我们对本次研究性学习的真实体会 老师理论课程的指导下 我们组员参与调查研究了 重庆轨道交通信息化研究 这一研究 课题 由于研究性课题的主要内容涉及广泛 有深度 有难度 我们自身所学的知识只能解释 一小部分应用原理 正是自身能力和知识有局限 我们更有探索的欲望 加上老师 同学的指 导配合 最后取得了预期的目的 下面我们就将联系实际情况 具体谈一谈在研究过程中的心得体会 一 准备充分 目标明确 我们初期明确楼课题 团队分工明确合理 但也有很多困难 比如说 理论较深 很多无 法深入探究原理及应用 但我们利用一切空余时间 深入地铁站了解学习 再利用网络资源及 图书馆资料 初步解决楼遇到的问题 二 团队精神 合作至上 研究性学习是一项庞大的工程 单凭一人之力是无论如何也无法完成的 这时候我们需要 的是合作 是整个团队 是大家共同的努力 这让我们深有体会 在这次研究性学习中 我们 也看到了合作的巨大力量 我们将任务分割成几份 派给组员 大家同时工作但侧重点不同 例如 查资料的 拍照的等等 如果有的组员提前完成任务 也会热心主动的帮助别的组员 正是因为大家共同合作 互相帮助 以集体的利益为主 在六个人之间 合作的关系依然紧密 如果查找到与其它组员要找的有关的资料 大家都会拿出来共享 正是由于这样 虽然研究任 务很重 我们却也没有耽误很多学习时间 团队的精神在每个人心中 合作为了共同的目标 12 三 体会其中的好处 以 研究性学习 这个课题来说吧 这个过程带给我们许多学习的情趣和全新的感受远比 预先期望的多 从一定角度看来 研究性学习就是在教学过程中创设一种类似科学研究的情境或途径 让 学生在教师引导下 从学习 及社会生活中去选择和确定研究专题 用类似科学研究的方式 主动地去探索 发现和体验 同时 学会对信息进行收集 分析和判断 去获取知识 应用知 识 解决问题 从而增强思考力和创造力 培养创新精神和完美人格 以往的教育主要以应试 教育为主 它的表面性 片面性局部性和机械性限制了学生的思维发展 不利于学生健全人格 的培养 而研究性学习具