葉海+祁順然+鄭湘群+楊棕根+張濤

摘 要 基于GPS的站臺播報(bào)、LED光帶和手機(jī)PIS系統(tǒng)設(shè)計(jì)是結(jié)合GPS系統(tǒng)傳達(dá)列車信息到服務(wù)器，一方面通過核心單片機(jī)stm32f103c8t6控制語音播報(bào)系統(tǒng)和LED光帶在指定位置進(jìn)行報(bào)站和預(yù)報(bào)站警示列車的接近，達(dá)到在道口警示行人（尤其是殘疾人）注意安全的目的；另一方面附加一個(gè)手機(jī)應(yīng)用軟件通過GPS系統(tǒng)傳達(dá)的信息對列車位置實(shí)時(shí)監(jiān)測，可以給使用此手機(jī)APP的乘客提供最及時(shí)的列車信息，以便乘客能夠更好地安排乘車時(shí)間。其未來的發(fā)展是把手機(jī)搜索的數(shù)據(jù)反映于地圖之上，使信息更加直觀明了。其實(shí)踐結(jié)果表明站臺播報(bào)以及LED光帶顯示能夠有效的警示行人或乘客而手機(jī)PIS系統(tǒng)能把列車運(yùn)行情況及時(shí)地傳遞給列車上及列車外的人，這兩種功能都能符合當(dāng)代社會對鐵路運(yùn)輸越來越高的安全及服務(wù)要求。

關(guān)鍵詞 GPS系統(tǒng)；手機(jī)PIS系統(tǒng)；實(shí)時(shí)監(jiān)測；警示；地圖實(shí)時(shí)顯示

中圖分類號：U231 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）09-0031-02

1 設(shè)計(jì)背景

在如今各項(xiàng)交通運(yùn)輸方式并存的世界中，鐵路運(yùn)輸成本低、速度快的優(yōu)點(diǎn)和外部需求量高的形勢使其成為了一個(gè)必不可少的交通運(yùn)輸方式，故對其進(jìn)行質(zhì)量的提升和技術(shù)的改進(jìn)創(chuàng)新是十分重要的?，F(xiàn)階段，火車運(yùn)行調(diào)度系統(tǒng)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)火車位置的實(shí)時(shí)監(jiān)測，但只是為全鐵路各級調(diào)度指揮管理人員提供現(xiàn)代化的調(diào)度指揮管理手段和平臺，乘客無法使用也無法獲知列車的即時(shí)動態(tài)。而隨著網(wǎng)絡(luò)、手機(jī)軟件等高科技的普及以及人們生活水平的提高，現(xiàn)有的列車服務(wù)已然不能滿足乘客的需求。加上在有鐵軌的路口交通事故頻發(fā)嚴(yán)重威脅人們的人身安全，火車晚點(diǎn)的情況經(jīng)常發(fā)生，讓部分乘客對列車服務(wù)系統(tǒng)失去了信心。

2 設(shè)計(jì)目的及意義

道口警示及LED顯示和實(shí)時(shí)監(jiān)測是鐵路運(yùn)輸日常管理工作中十分重要的內(nèi)容，其好壞關(guān)系到列車正常運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)也關(guān)系到人們出行的便利。

本系統(tǒng)是基于GPS的道口警示、LED光帶和手機(jī)PIS系統(tǒng)來得到機(jī)車在運(yùn)行過程中的實(shí)時(shí)動態(tài)。

1）一方面方便乘客對列車乘坐和換乘有一個(gè)合適的時(shí)間安排，滿足大眾對鐵路運(yùn)輸更高標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)的需求和解決乘客常常不知機(jī)車何時(shí)到達(dá)的動向問題。

2）另一方面行人通過語音預(yù)警以及LED在道口或站臺處顯示線路預(yù)警是否有列車即將到達(dá)，以保障行人（尤其是殘疾人）或乘客的人身安全。

3）雖然其只針對于鐵路客運(yùn)，但之后也可以運(yùn)用于貨物運(yùn)輸中。實(shí)時(shí)監(jiān)控使貨物運(yùn)輸線路更加安全。

設(shè)計(jì)意義：在提高安全性的基礎(chǔ)上，為乘客及路人提供更人性化的交通服務(wù)，方便乘客合理安排出行計(jì)劃，減輕春運(yùn)壓力，使乘客安全回家。

3 技術(shù)和服務(wù)性分析

通過對ARM芯片，MzTH17V10模塊，APC220模塊等芯片的學(xué)習(xí)和了解，設(shè)計(jì)出電路圖，并且根據(jù)電路在KEIL軟件里面進(jìn)行編程，生成HEX文件并讀入ARM芯片中。其已經(jīng)可以通過虛擬儀器來模擬列車的運(yùn)行情況，并且也可以將列車的運(yùn)行情況通過無線模塊傳輸?shù)紸RM單片機(jī)上面，來實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的處理，最終實(shí)現(xiàn)語音播報(bào)和線路顯示的功能。

通過軟件開發(fā)與服務(wù)端的建立，在手機(jī)APP上面，我們通過服務(wù)端的存儲的信息，并通過對列車數(shù)據(jù)的處理再經(jīng)手機(jī)PIS應(yīng)用軟件將數(shù)字信息反映于手機(jī)上，目前已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)。接下來將會將數(shù)字信息轉(zhuǎn)化為地圖上的圖像信息，現(xiàn)在的百度地圖已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)單點(diǎn)的定位系統(tǒng)，對于在地圖上動態(tài)顯示多個(gè)列車的信息，只需要將查找列車位置的方法進(jìn)行連續(xù)的調(diào)用，這樣就能在地圖軟件上面實(shí)現(xiàn)多個(gè)列車動態(tài)移動的功能。鐵路局目前運(yùn)用TDCS系統(tǒng)可對全局的行車進(jìn)行實(shí)時(shí)、集中、透明指揮，但本系統(tǒng)專注于客戶端的開發(fā)，為了行車安全考慮，之后只要將本系統(tǒng)對接至鐵路局，就可以既保證信息安全又給乘客提供了更加人性化的安全服務(wù)。而今年春節(jié)期間由百度開發(fā)的“拆分路段回家”一經(jīng)推出就受到乘客熱捧，足見乘客對出行規(guī)劃類服務(wù)的渴求之迫切。然而這個(gè)功能只能指導(dǎo)路線，卻無法提供列車信息，在增發(fā)列車和列車延遲的現(xiàn)象非常嚴(yán)重的節(jié)假日期間仍然會有讓乘客錯(cuò)過列車或久久等待的情況發(fā)生，最終導(dǎo)致大量人員在車站滯留以致帶來很多安全隱患。由于列車資源分配不夠合理，而本系統(tǒng)可以解決這個(gè)問題，給乘客提供最直觀最及時(shí)的列車信息，以便乘客能夠合理安排出行計(jì)劃乘車時(shí)間，使乘客在節(jié)假日尤其是春節(jié)期間 “安全回家”！故其有很大的可行性。

4 主要工作原理及功能模擬

本作品主要通過使用ARM芯片（如圖1），結(jié)合實(shí)現(xiàn)列車的語音報(bào)站和LED光帶（如圖2）顯示功能的MzTH17V10模塊（如圖3）以及外部接口采用透明數(shù)據(jù)傳輸方式，能適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)的用戶協(xié)議收發(fā)數(shù)據(jù)的APC220模塊（如圖4），再加以LED光帶來通過接受的信息做一個(gè)列車線路的顯示功能。通過SYN6288語音芯片（如圖5）和APC220模塊來實(shí)現(xiàn)語音播報(bào)功能，但由于SYN6288作為語音芯片輸出信號有點(diǎn)小，所以要利用SNAP01功放芯片來將信號放大，從而才能進(jìn)行正常的語音播報(bào)。將多個(gè)模塊結(jié)合在一起轉(zhuǎn)接板實(shí)現(xiàn)了語音播報(bào)和LED光帶顯示的共同效果。其列車信息的接受是通過GPS確定列車實(shí)時(shí)位置，將相應(yīng)信息發(fā)送至服務(wù)器，根據(jù)服務(wù)器傳送數(shù)據(jù)到道口或站臺使其控制LED光帶和語音模塊進(jìn)行報(bào)站和預(yù)報(bào)站。在可以顯示功能和播報(bào)功能的同時(shí)，我們首先建立一個(gè)服務(wù)端和數(shù)據(jù)庫，再利用Visual studio開發(fā)的一個(gè)手機(jī)APP應(yīng)用軟件形成手機(jī)PIS系統(tǒng)，三者結(jié)合網(wǎng)絡(luò)傳送信息，動態(tài)顯示列車的運(yùn)行狀態(tài)。最后通過KEIL軟件來簡單快捷地實(shí)現(xiàn)有關(guān)計(jì)算和圖形算法，并保證算法的正確性和可靠性來實(shí)現(xiàn)上述功能。（硬件實(shí)現(xiàn)模擬圖如圖7、圖8）

圖7 虛擬儀器圖

圖8 LED光帶實(shí)物圖

5 手機(jī)PIS應(yīng)用操作與地圖功能介紹（場景模擬）

手機(jī)PIS應(yīng)用操作通過網(wǎng)絡(luò)查詢后可以接受到列車的動態(tài)數(shù)字信息，同時(shí)還可將數(shù)字信息轉(zhuǎn)化為地圖上的動態(tài)圖像信息，在地圖上將各個(gè)列車的實(shí)時(shí)信息十分直觀地顯示出來（可以看到多個(gè)列車同時(shí)顯示）。這樣既可以了解多個(gè)列車的信息，方便用戶查詢，也能幫助乘客選擇最合適最優(yōu)的出行計(jì)劃：在選擇目的地后，選擇的列車通過程序控制將其在地圖上顯示為綠色（即將換乘）或紅色（正在乘坐），方便用戶識別所選列車，更好的實(shí)現(xiàn)在地圖上查詢列車的即時(shí)信息。

場景一未乘車時(shí)，想知道車還有多久到a地。場景二.當(dāng)乘客乘坐的列車已經(jīng)晚點(diǎn)，他需要知道能否在13點(diǎn)趕上他要換乘的車。場景三.當(dāng)乘客坐在1號列車上-紅色，假如想要去西南財(cái)大時(shí)系統(tǒng)給出按照目前時(shí)間可換乘的列車-綠色，選擇一條線路再按系統(tǒng)提示后進(jìn)行換乘-紅綠重合。（以下是軟件部分功能模擬實(shí)現(xiàn)舉例，如圖9、圖10）

圖10 換乘狀態(tài)顯示

6 結(jié)論和應(yīng)用前景

本文應(yīng)用單片機(jī)以及程序軟件的結(jié)合運(yùn)用以及調(diào)試檢測工具對交通中的待車以及安全警示問題進(jìn)行了比較巧妙地解決，保障了行人（尤其是殘疾人）和乘客的人身安全以及乘車的秩序安全，其取得了相當(dāng)好的結(jié)果。為方便乘客乘車以及在客流量過大（如春運(yùn)）時(shí)提高出行效率保證客運(yùn)安全做出了貢獻(xiàn)。

但是，本系統(tǒng)的工作僅僅是針對鐵路客運(yùn)，并且就待車秩序安全，出行安全和人身安全進(jìn)行了改進(jìn)。下一步的工作應(yīng)當(dāng)是此成果推廣到貨運(yùn)列車，并進(jìn)行實(shí)用性的研究與檢驗(yàn)。

手機(jī)應(yīng)用軟件是近十多年發(fā)展起來的新型機(jī)器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用工具，乘客對于網(wǎng)絡(luò)檢測與信息查詢的接受運(yùn)用非常普遍，而本系統(tǒng)結(jié)合最貼近乘客生活的工具，方便乘客采用，并且解決了大多數(shù)乘客的乘車問題，之后本系統(tǒng)把手機(jī)接受的數(shù)字信息轉(zhuǎn)化為地圖上的動態(tài)圖像信息，還與目前針對春運(yùn)提出的百度地圖“拆分路段回家”的功能相結(jié)合。大大提高春運(yùn)期間乘客轉(zhuǎn)送率，減輕春運(yùn)壓力，讓乘客春節(jié)回家，安全又省心。是十分具有前景的實(shí)用創(chuàng)新型開發(fā)項(xiàng)目。

參考文獻(xiàn)

[1]周立功.ARM嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2008.

[2]孫會琴，郭立煒，等.基于LabWindows/CVI的虛擬儀器設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].電子工業(yè)出版社，2005.

[3]陳志旺，等.卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃[M].電子工業(yè)出版社，2012.endprint

摘 要 基于GPS的站臺播報(bào)、LED光帶和手機(jī)PIS系統(tǒng)設(shè)計(jì)是結(jié)合GPS系統(tǒng)傳達(dá)列車信息到服務(wù)器，一方面通過核心單片機(jī)stm32f103c8t6控制語音播報(bào)系統(tǒng)和LED光帶在指定位置進(jìn)行報(bào)站和預(yù)報(bào)站警示列車的接近，達(dá)到在道口警示行人（尤其是殘疾人）注意安全的目的；另一方面附加一個(gè)手機(jī)應(yīng)用軟件通過GPS系統(tǒng)傳達(dá)的信息對列車位置實(shí)時(shí)監(jiān)測，可以給使用此手機(jī)APP的乘客提供最及時(shí)的列車信息，以便乘客能夠更好地安排乘車時(shí)間。其未來的發(fā)展是把手機(jī)搜索的數(shù)據(jù)反映于地圖之上，使信息更加直觀明了。其實(shí)踐結(jié)果表明站臺播報(bào)以及LED光帶顯示能夠有效的警示行人或乘客而手機(jī)PIS系統(tǒng)能把列車運(yùn)行情況及時(shí)地傳遞給列車上及列車外的人，這兩種功能都能符合當(dāng)代社會對鐵路運(yùn)輸越來越高的安全及服務(wù)要求。

關(guān)鍵詞 GPS系統(tǒng)；手機(jī)PIS系統(tǒng)；實(shí)時(shí)監(jiān)測；警示；地圖實(shí)時(shí)顯示

中圖分類號：U231 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）09-0031-02

1 設(shè)計(jì)背景

在如今各項(xiàng)交通運(yùn)輸方式并存的世界中，鐵路運(yùn)輸成本低、速度快的優(yōu)點(diǎn)和外部需求量高的形勢使其成為了一個(gè)必不可少的交通運(yùn)輸方式，故對其進(jìn)行質(zhì)量的提升和技術(shù)的改進(jìn)創(chuàng)新是十分重要的?，F(xiàn)階段，火車運(yùn)行調(diào)度系統(tǒng)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)火車位置的實(shí)時(shí)監(jiān)測，但只是為全鐵路各級調(diào)度指揮管理人員提供現(xiàn)代化的調(diào)度指揮管理手段和平臺，乘客無法使用也無法獲知列車的即時(shí)動態(tài)。而隨著網(wǎng)絡(luò)、手機(jī)軟件等高科技的普及以及人們生活水平的提高，現(xiàn)有的列車服務(wù)已然不能滿足乘客的需求。加上在有鐵軌的路口交通事故頻發(fā)嚴(yán)重威脅人們的人身安全，火車晚點(diǎn)的情況經(jīng)常發(fā)生，讓部分乘客對列車服務(wù)系統(tǒng)失去了信心。

2 設(shè)計(jì)目的及意義

道口警示及LED顯示和實(shí)時(shí)監(jiān)測是鐵路運(yùn)輸日常管理工作中十分重要的內(nèi)容，其好壞關(guān)系到列車正常運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)也關(guān)系到人們出行的便利。

本系統(tǒng)是基于GPS的道口警示、LED光帶和手機(jī)PIS系統(tǒng)來得到機(jī)車在運(yùn)行過程中的實(shí)時(shí)動態(tài)。

1）一方面方便乘客對列車乘坐和換乘有一個(gè)合適的時(shí)間安排，滿足大眾對鐵路運(yùn)輸更高標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)的需求和解決乘客常常不知機(jī)車何時(shí)到達(dá)的動向問題。

2）另一方面行人通過語音預(yù)警以及LED在道口或站臺處顯示線路預(yù)警是否有列車即將到達(dá)，以保障行人（尤其是殘疾人）或乘客的人身安全。

3）雖然其只針對于鐵路客運(yùn)，但之后也可以運(yùn)用于貨物運(yùn)輸中。實(shí)時(shí)監(jiān)控使貨物運(yùn)輸線路更加安全。

設(shè)計(jì)意義：在提高安全性的基礎(chǔ)上，為乘客及路人提供更人性化的交通服務(wù)，方便乘客合理安排出行計(jì)劃，減輕春運(yùn)壓力，使乘客安全回家。

3 技術(shù)和服務(wù)性分析

通過對ARM芯片，MzTH17V10模塊，APC220模塊等芯片的學(xué)習(xí)和了解，設(shè)計(jì)出電路圖，并且根據(jù)電路在KEIL軟件里面進(jìn)行編程，生成HEX文件并讀入ARM芯片中。其已經(jīng)可以通過虛擬儀器來模擬列車的運(yùn)行情況，并且也可以將列車的運(yùn)行情況通過無線模塊傳輸?shù)紸RM單片機(jī)上面，來實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的處理，最終實(shí)現(xiàn)語音播報(bào)和線路顯示的功能。

通過軟件開發(fā)與服務(wù)端的建立，在手機(jī)APP上面，我們通過服務(wù)端的存儲的信息，并通過對列車數(shù)據(jù)的處理再經(jīng)手機(jī)PIS應(yīng)用軟件將數(shù)字信息反映于手機(jī)上，目前已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)。接下來將會將數(shù)字信息轉(zhuǎn)化為地圖上的圖像信息，現(xiàn)在的百度地圖已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)單點(diǎn)的定位系統(tǒng)，對于在地圖上動態(tài)顯示多個(gè)列車的信息，只需要將查找列車位置的方法進(jìn)行連續(xù)的調(diào)用，這樣就能在地圖軟件上面實(shí)現(xiàn)多個(gè)列車動態(tài)移動的功能。鐵路局目前運(yùn)用TDCS系統(tǒng)可對全局的行車進(jìn)行實(shí)時(shí)、集中、透明指揮，但本系統(tǒng)專注于客戶端的開發(fā)，為了行車安全考慮，之后只要將本系統(tǒng)對接至鐵路局，就可以既保證信息安全又給乘客提供了更加人性化的安全服務(wù)。而今年春節(jié)期間由百度開發(fā)的“拆分路段回家”一經(jīng)推出就受到乘客熱捧，足見乘客對出行規(guī)劃類服務(wù)的渴求之迫切。然而這個(gè)功能只能指導(dǎo)路線，卻無法提供列車信息，在增發(fā)列車和列車延遲的現(xiàn)象非常嚴(yán)重的節(jié)假日期間仍然會有讓乘客錯(cuò)過列車或久久等待的情況發(fā)生，最終導(dǎo)致大量人員在車站滯留以致帶來很多安全隱患。由于列車資源分配不夠合理，而本系統(tǒng)可以解決這個(gè)問題，給乘客提供最直觀最及時(shí)的列車信息，以便乘客能夠合理安排出行計(jì)劃乘車時(shí)間，使乘客在節(jié)假日尤其是春節(jié)期間 “安全回家”！故其有很大的可行性。

4 主要工作原理及功能模擬

本作品主要通過使用ARM芯片（如圖1），結(jié)合實(shí)現(xiàn)列車的語音報(bào)站和LED光帶（如圖2）顯示功能的MzTH17V10模塊（如圖3）以及外部接口采用透明數(shù)據(jù)傳輸方式，能適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)的用戶協(xié)議收發(fā)數(shù)據(jù)的APC220模塊（如圖4），再加以LED光帶來通過接受的信息做一個(gè)列車線路的顯示功能。通過SYN6288語音芯片（如圖5）和APC220模塊來實(shí)現(xiàn)語音播報(bào)功能，但由于SYN6288作為語音芯片輸出信號有點(diǎn)小，所以要利用SNAP01功放芯片來將信號放大，從而才能進(jìn)行正常的語音播報(bào)。將多個(gè)模塊結(jié)合在一起轉(zhuǎn)接板實(shí)現(xiàn)了語音播報(bào)和LED光帶顯示的共同效果。其列車信息的接受是通過GPS確定列車實(shí)時(shí)位置，將相應(yīng)信息發(fā)送至服務(wù)器，根據(jù)服務(wù)器傳送數(shù)據(jù)到道口或站臺使其控制LED光帶和語音模塊進(jìn)行報(bào)站和預(yù)報(bào)站。在可以顯示功能和播報(bào)功能的同時(shí)，我們首先建立一個(gè)服務(wù)端和數(shù)據(jù)庫，再利用Visual studio開發(fā)的一個(gè)手機(jī)APP應(yīng)用軟件形成手機(jī)PIS系統(tǒng)，三者結(jié)合網(wǎng)絡(luò)傳送信息，動態(tài)顯示列車的運(yùn)行狀態(tài)。最后通過KEIL軟件來簡單快捷地實(shí)現(xiàn)有關(guān)計(jì)算和圖形算法，并保證算法的正確性和可靠性來實(shí)現(xiàn)上述功能。（硬件實(shí)現(xiàn)模擬圖如圖7、圖8）

圖7 虛擬儀器圖

圖8 LED光帶實(shí)物圖

5 手機(jī)PIS應(yīng)用操作與地圖功能介紹（場景模擬）

手機(jī)PIS應(yīng)用操作通過網(wǎng)絡(luò)查詢后可以接受到列車的動態(tài)數(shù)字信息，同時(shí)還可將數(shù)字信息轉(zhuǎn)化為地圖上的動態(tài)圖像信息，在地圖上將各個(gè)列車的實(shí)時(shí)信息十分直觀地顯示出來（可以看到多個(gè)列車同時(shí)顯示）。這樣既可以了解多個(gè)列車的信息，方便用戶查詢，也能幫助乘客選擇最合適最優(yōu)的出行計(jì)劃：在選擇目的地后，選擇的列車通過程序控制將其在地圖上顯示為綠色（即將換乘）或紅色（正在乘坐），方便用戶識別所選列車，更好的實(shí)現(xiàn)在地圖上查詢列車的即時(shí)信息。

場景一未乘車時(shí)，想知道車還有多久到a地。場景二.當(dāng)乘客乘坐的列車已經(jīng)晚點(diǎn)，他需要知道能否在13點(diǎn)趕上他要換乘的車。場景三.當(dāng)乘客坐在1號列車上-紅色，假如想要去西南財(cái)大時(shí)系統(tǒng)給出按照目前時(shí)間可換乘的列車-綠色，選擇一條線路再按系統(tǒng)提示后進(jìn)行換乘-紅綠重合。（以下是軟件部分功能模擬實(shí)現(xiàn)舉例，如圖9、圖10）

圖10 換乘狀態(tài)顯示

6 結(jié)論和應(yīng)用前景

本文應(yīng)用單片機(jī)以及程序軟件的結(jié)合運(yùn)用以及調(diào)試檢測工具對交通中的待車以及安全警示問題進(jìn)行了比較巧妙地解決，保障了行人（尤其是殘疾人）和乘客的人身安全以及乘車的秩序安全，其取得了相當(dāng)好的結(jié)果。為方便乘客乘車以及在客流量過大（如春運(yùn)）時(shí)提高出行效率保證客運(yùn)安全做出了貢獻(xiàn)。

但是，本系統(tǒng)的工作僅僅是針對鐵路客運(yùn)，并且就待車秩序安全，出行安全和人身安全進(jìn)行了改進(jìn)。下一步的工作應(yīng)當(dāng)是此成果推廣到貨運(yùn)列車，并進(jìn)行實(shí)用性的研究與檢驗(yàn)。

手機(jī)應(yīng)用軟件是近十多年發(fā)展起來的新型機(jī)器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用工具，乘客對于網(wǎng)絡(luò)檢測與信息查詢的接受運(yùn)用非常普遍，而本系統(tǒng)結(jié)合最貼近乘客生活的工具，方便乘客采用，并且解決了大多數(shù)乘客的乘車問題，之后本系統(tǒng)把手機(jī)接受的數(shù)字信息轉(zhuǎn)化為地圖上的動態(tài)圖像信息，還與目前針對春運(yùn)提出的百度地圖“拆分路段回家”的功能相結(jié)合。大大提高春運(yùn)期間乘客轉(zhuǎn)送率，減輕春運(yùn)壓力，讓乘客春節(jié)回家，安全又省心。是十分具有前景的實(shí)用創(chuàng)新型開發(fā)項(xiàng)目。

參考文獻(xiàn)

[1]周立功.ARM嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2008.

[2]孫會琴，郭立煒，等.基于LabWindows/CVI的虛擬儀器設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].電子工業(yè)出版社，2005.

[3]陳志旺，等.卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃[M].電子工業(yè)出版社，2012.endprint

摘 要 基于GPS的站臺播報(bào)、LED光帶和手機(jī)PIS系統(tǒng)設(shè)計(jì)是結(jié)合GPS系統(tǒng)傳達(dá)列車信息到服務(wù)器，一方面通過核心單片機(jī)stm32f103c8t6控制語音播報(bào)系統(tǒng)和LED光帶在指定位置進(jìn)行報(bào)站和預(yù)報(bào)站警示列車的接近，達(dá)到在道口警示行人（尤其是殘疾人）注意安全的目的；另一方面附加一個(gè)手機(jī)應(yīng)用軟件通過GPS系統(tǒng)傳達(dá)的信息對列車位置實(shí)時(shí)監(jiān)測，可以給使用此手機(jī)APP的乘客提供最及時(shí)的列車信息，以便乘客能夠更好地安排乘車時(shí)間。其未來的發(fā)展是把手機(jī)搜索的數(shù)據(jù)反映于地圖之上，使信息更加直觀明了。其實(shí)踐結(jié)果表明站臺播報(bào)以及LED光帶顯示能夠有效的警示行人或乘客而手機(jī)PIS系統(tǒng)能把列車運(yùn)行情況及時(shí)地傳遞給列車上及列車外的人，這兩種功能都能符合當(dāng)代社會對鐵路運(yùn)輸越來越高的安全及服務(wù)要求。

關(guān)鍵詞 GPS系統(tǒng)；手機(jī)PIS系統(tǒng)；實(shí)時(shí)監(jiān)測；警示；地圖實(shí)時(shí)顯示

中圖分類號：U231 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）09-0031-02

1 設(shè)計(jì)背景

在如今各項(xiàng)交通運(yùn)輸方式并存的世界中，鐵路運(yùn)輸成本低、速度快的優(yōu)點(diǎn)和外部需求量高的形勢使其成為了一個(gè)必不可少的交通運(yùn)輸方式，故對其進(jìn)行質(zhì)量的提升和技術(shù)的改進(jìn)創(chuàng)新是十分重要的。現(xiàn)階段，火車運(yùn)行調(diào)度系統(tǒng)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)火車位置的實(shí)時(shí)監(jiān)測，但只是為全鐵路各級調(diào)度指揮管理人員提供現(xiàn)代化的調(diào)度指揮管理手段和平臺，乘客無法使用也無法獲知列車的即時(shí)動態(tài)。而隨著網(wǎng)絡(luò)、手機(jī)軟件等高科技的普及以及人們生活水平的提高，現(xiàn)有的列車服務(wù)已然不能滿足乘客的需求。加上在有鐵軌的路口交通事故頻發(fā)嚴(yán)重威脅人們的人身安全，火車晚點(diǎn)的情況經(jīng)常發(fā)生，讓部分乘客對列車服務(wù)系統(tǒng)失去了信心。

2 設(shè)計(jì)目的及意義

道口警示及LED顯示和實(shí)時(shí)監(jiān)測是鐵路運(yùn)輸日常管理工作中十分重要的內(nèi)容，其好壞關(guān)系到列車正常運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)也關(guān)系到人們出行的便利。

本系統(tǒng)是基于GPS的道口警示、LED光帶和手機(jī)PIS系統(tǒng)來得到機(jī)車在運(yùn)行過程中的實(shí)時(shí)動態(tài)。

1）一方面方便乘客對列車乘坐和換乘有一個(gè)合適的時(shí)間安排，滿足大眾對鐵路運(yùn)輸更高標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)的需求和解決乘客常常不知機(jī)車何時(shí)到達(dá)的動向問題。

2）另一方面行人通過語音預(yù)警以及LED在道口或站臺處顯示線路預(yù)警是否有列車即將到達(dá)，以保障行人（尤其是殘疾人）或乘客的人身安全。

3）雖然其只針對于鐵路客運(yùn)，但之后也可以運(yùn)用于貨物運(yùn)輸中。實(shí)時(shí)監(jiān)控使貨物運(yùn)輸線路更加安全。

設(shè)計(jì)意義：在提高安全性的基礎(chǔ)上，為乘客及路人提供更人性化的交通服務(wù)，方便乘客合理安排出行計(jì)劃，減輕春運(yùn)壓力，使乘客安全回家。

3 技術(shù)和服務(wù)性分析

通過對ARM芯片，MzTH17V10模塊，APC220模塊等芯片的學(xué)習(xí)和了解，設(shè)計(jì)出電路圖，并且根據(jù)電路在KEIL軟件里面進(jìn)行編程，生成HEX文件并讀入ARM芯片中。其已經(jīng)可以通過虛擬儀器來模擬列車的運(yùn)行情況，并且也可以將列車的運(yùn)行情況通過無線模塊傳輸?shù)紸RM單片機(jī)上面，來實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的處理，最終實(shí)現(xiàn)語音播報(bào)和線路顯示的功能。

通過軟件開發(fā)與服務(wù)端的建立，在手機(jī)APP上面，我們通過服務(wù)端的存儲的信息，并通過對列車數(shù)據(jù)的處理再經(jīng)手機(jī)PIS應(yīng)用軟件將數(shù)字信息反映于手機(jī)上，目前已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)。接下來將會將數(shù)字信息轉(zhuǎn)化為地圖上的圖像信息，現(xiàn)在的百度地圖已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)單點(diǎn)的定位系統(tǒng)，對于在地圖上動態(tài)顯示多個(gè)列車的信息，只需要將查找列車位置的方法進(jìn)行連續(xù)的調(diào)用，這樣就能在地圖軟件上面實(shí)現(xiàn)多個(gè)列車動態(tài)移動的功能。鐵路局目前運(yùn)用TDCS系統(tǒng)可對全局的行車進(jìn)行實(shí)時(shí)、集中、透明指揮，但本系統(tǒng)專注于客戶端的開發(fā)，為了行車安全考慮，之后只要將本系統(tǒng)對接至鐵路局，就可以既保證信息安全又給乘客提供了更加人性化的安全服務(wù)。而今年春節(jié)期間由百度開發(fā)的“拆分路段回家”一經(jīng)推出就受到乘客熱捧，足見乘客對出行規(guī)劃類服務(wù)的渴求之迫切。然而這個(gè)功能只能指導(dǎo)路線，卻無法提供列車信息，在增發(fā)列車和列車延遲的現(xiàn)象非常嚴(yán)重的節(jié)假日期間仍然會有讓乘客錯(cuò)過列車或久久等待的情況發(fā)生，最終導(dǎo)致大量人員在車站滯留以致帶來很多安全隱患。由于列車資源分配不夠合理，而本系統(tǒng)可以解決這個(gè)問題，給乘客提供最直觀最及時(shí)的列車信息，以便乘客能夠合理安排出行計(jì)劃乘車時(shí)間，使乘客在節(jié)假日尤其是春節(jié)期間 “安全回家”！故其有很大的可行性。

4 主要工作原理及功能模擬

本作品主要通過使用ARM芯片（如圖1），結(jié)合實(shí)現(xiàn)列車的語音報(bào)站和LED光帶（如圖2）顯示功能的MzTH17V10模塊（如圖3）以及外部接口采用透明數(shù)據(jù)傳輸方式，能適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)的用戶協(xié)議收發(fā)數(shù)據(jù)的APC220模塊（如圖4），再加以LED光帶來通過接受的信息做一個(gè)列車線路的顯示功能。通過SYN6288語音芯片（如圖5）和APC220模塊來實(shí)現(xiàn)語音播報(bào)功能，但由于SYN6288作為語音芯片輸出信號有點(diǎn)小，所以要利用SNAP01功放芯片來將信號放大，從而才能進(jìn)行正常的語音播報(bào)。將多個(gè)模塊結(jié)合在一起轉(zhuǎn)接板實(shí)現(xiàn)了語音播報(bào)和LED光帶顯示的共同效果。其列車信息的接受是通過GPS確定列車實(shí)時(shí)位置，將相應(yīng)信息發(fā)送至服務(wù)器，根據(jù)服務(wù)器傳送數(shù)據(jù)到道口或站臺使其控制LED光帶和語音模塊進(jìn)行報(bào)站和預(yù)報(bào)站。在可以顯示功能和播報(bào)功能的同時(shí)，我們首先建立一個(gè)服務(wù)端和數(shù)據(jù)庫，再利用Visual studio開發(fā)的一個(gè)手機(jī)APP應(yīng)用軟件形成手機(jī)PIS系統(tǒng)，三者結(jié)合網(wǎng)絡(luò)傳送信息，動態(tài)顯示列車的運(yùn)行狀態(tài)。最后通過KEIL軟件來簡單快捷地實(shí)現(xiàn)有關(guān)計(jì)算和圖形算法，并保證算法的正確性和可靠性來實(shí)現(xiàn)上述功能。（硬件實(shí)現(xiàn)模擬圖如圖7、圖8）

圖7 虛擬儀器圖

圖8 LED光帶實(shí)物圖

5 手機(jī)PIS應(yīng)用操作與地圖功能介紹（場景模擬）

手機(jī)PIS應(yīng)用操作通過網(wǎng)絡(luò)查詢后可以接受到列車的動態(tài)數(shù)字信息，同時(shí)還可將數(shù)字信息轉(zhuǎn)化為地圖上的動態(tài)圖像信息，在地圖上將各個(gè)列車的實(shí)時(shí)信息十分直觀地顯示出來（可以看到多個(gè)列車同時(shí)顯示）。這樣既可以了解多個(gè)列車的信息，方便用戶查詢，也能幫助乘客選擇最合適最優(yōu)的出行計(jì)劃：在選擇目的地后，選擇的列車通過程序控制將其在地圖上顯示為綠色（即將換乘）或紅色（正在乘坐），方便用戶識別所選列車，更好的實(shí)現(xiàn)在地圖上查詢列車的即時(shí)信息。

場景一未乘車時(shí)，想知道車還有多久到a地。場景二.當(dāng)乘客乘坐的列車已經(jīng)晚點(diǎn)，他需要知道能否在13點(diǎn)趕上他要換乘的車。場景三.當(dāng)乘客坐在1號列車上-紅色，假如想要去西南財(cái)大時(shí)系統(tǒng)給出按照目前時(shí)間可換乘的列車-綠色，選擇一條線路再按系統(tǒng)提示后進(jìn)行換乘-紅綠重合。（以下是軟件部分功能模擬實(shí)現(xiàn)舉例，如圖9、圖10）

圖10 換乘狀態(tài)顯示

6 結(jié)論和應(yīng)用前景

本文應(yīng)用單片機(jī)以及程序軟件的結(jié)合運(yùn)用以及調(diào)試檢測工具對交通中的待車以及安全警示問題進(jìn)行了比較巧妙地解決，保障了行人（尤其是殘疾人）和乘客的人身安全以及乘車的秩序安全，其取得了相當(dāng)好的結(jié)果。為方便乘客乘車以及在客流量過大（如春運(yùn)）時(shí)提高出行效率保證客運(yùn)安全做出了貢獻(xiàn)。

但是，本系統(tǒng)的工作僅僅是針對鐵路客運(yùn)，并且就待車秩序安全，出行安全和人身安全進(jìn)行了改進(jìn)。下一步的工作應(yīng)當(dāng)是此成果推廣到貨運(yùn)列車，并進(jìn)行實(shí)用性的研究與檢驗(yàn)。

手機(jī)應(yīng)用軟件是近十多年發(fā)展起來的新型機(jī)器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用工具，乘客對于網(wǎng)絡(luò)檢測與信息查詢的接受運(yùn)用非常普遍，而本系統(tǒng)結(jié)合最貼近乘客生活的工具，方便乘客采用，并且解決了大多數(shù)乘客的乘車問題，之后本系統(tǒng)把手機(jī)接受的數(shù)字信息轉(zhuǎn)化為地圖上的動態(tài)圖像信息，還與目前針對春運(yùn)提出的百度地圖“拆分路段回家”的功能相結(jié)合。大大提高春運(yùn)期間乘客轉(zhuǎn)送率，減輕春運(yùn)壓力，讓乘客春節(jié)回家，安全又省心。是十分具有前景的實(shí)用創(chuàng)新型開發(fā)項(xiàng)目。

參考文獻(xiàn)

[1]周立功.ARM嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2008.

[2]孫會琴，郭立煒，等.基于LabWindows/CVI的虛擬儀器設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].電子工業(yè)出版社，2005.

[3]陳志旺，等.卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃[M].電子工業(yè)出版社，2012.endprint