铁路闸门自动控制系统

Acy M. Kottalil¹Abhijith年代²，阿杰马尔M^3.，阿比拉什。⁴, Ajith先生。⁵

Kothamangalam的Mar Athanasius工程学院EEE系教授¹
印度Kothamangalam, Mar Athanasius工程学院EEE系UG学生^{2、3、4、5}

摘要

本文的目的是在平交道口提供一种自动铁路闸门，以取代由看门人操作的闸门。该系统减少了闸门保持关闭的时间。该闸门可应用于事故发生几率较高、运行可靠的无人平交道口。由于操作是自动的，避免了人工操作造成的错误。该系统基于单片机进行控制。本系统采用atmega16a单片机。在红外传感器的帮助下，系统的到达和离开进行监控，并相应地操作闸门。

关键字

ATmega16A，红外收发机，单片机，铁路闸门自动控制系统

介绍

这篇论文讨论了一个与当代有很大关系的话题。它提出了一种独特而经济的方法来提高我们平交道口的安全性。在世界范围内，铁路门口的交通事故是造成伤亡的主要原因。印度铁路公司进行的调查发现，印度约17%的铁路事故是道口事故，其中大多数发生在被动铁路道口。现在平交道口的铁路闸门运行不太可靠。主要是道路使用者必须在火车到达之前等待很长时间，甚至在火车离开之后。其次，事故的机会，通常由道路使用者的粗心大意或由于看门人所犯的时间错误是更多的。由此可见铁路闸门自动控制系统的重要性。在这个项目中，我们检测到列车的到来，并警告道路使用者列车的到来。如果没有发现障碍物，则给出绿色信号，让列车通过，否则给出红色信号，让列车减速。障碍清除后，大门关闭，列车通过。我们将确保列车通过，并重新打开大门。这个系统处理两件事。 Firstly, it deals with the reduction of time for which the gate is being kept closed. And secondly, to provide safety to the road users by reducing the accidents. In the automatic railway gate control system, at the level crossing the arrival of the train is detected by the sensor placed near to the gate. Hence, the time for which it is closed is less compared to the manually operated gates and also reduces the human labour.

伺服电机接口

伺服是一种机械电动化装置，它可以被指示将附在伺服轮或伺服臂上的输出轴移动到特定的位置。伺服盒内是一个直流电动机，与位置反馈电位器、齿轮箱、电子反馈控制回路电路和电机驱动电子电路机械连接，如图2.1所示。伺服系统通过向它们发送可变宽度的脉冲来控制。控制线是用来发送这个脉冲的。该脉冲的参数是它具有最小脉冲、最大脉冲和重复频率。给定伺服的旋转约束，中性被定义为伺服在顺时针方向上与在逆时针方向上具有完全相同的潜在旋转量的位置。需要注意的是，不同的伺服系统对其旋转有不同的限制，但它们都有一个中性位置，并且该位置总是在1.5毫秒左右。

角度由施加在控制线上的脉冲的持续时间决定。这被称为脉宽调制图2.2显示了伺服与微控制器的接口。伺服期望每20毫秒看到一个脉冲。脉冲的长度将决定电机转多远。例如，1.5 ms脉冲将使电机转到90度位置(中性位置)。当这些伺服器被命令移动时，它们将移动到该位置并保持该位置。如果一个外力推动伺服，而伺服是保持一个位置，伺服将抵抗移动出该位置。伺服器能施加的最大力量是伺服器的额定扭矩。Servos不会永远保持他们的位置;位置脉冲必须重复，以指示伺服保持在位置上。

当一个脉冲被发送到伺服小于1.5毫秒，伺服旋转到一个位置，并保持其输出轴从中性点逆时针数度。当脉冲宽度大于1.5毫秒时，则相反。指令伺服转到有效位置的脉冲的最小宽度和最大宽度是每个伺服的功能。不同品牌，甚至同一品牌的不同伺服，都会有不同的最大值和最小值。一般来说，最小脉冲宽度约为1毫秒，最大脉冲宽度为2毫秒。

另一个随伺服不同而不同的参数是转弯速率。这是伺服器从一个位置改变到另一个位置所需的时间。最坏的情况下转弯时间是当伺服保持在最小旋转和它被命令去最大旋转。这可能需要几秒钟在非常高的扭矩伺服

红外收发器

这里使用红外收发器来确定列车的到站和发车。这是通过使用红外收发器来完成的，其中列车的存在被检测为逻辑零。

答:发射机

红外发射二极管(IR333/H0/L10)是一个高强度二极管，模压在一个蓝色透明封装。该装置与光电晶体管、光电二极管和红外接收模块进行光谱匹配。它应用于红外遥控单元，烟雾探测器，自由空气传输系统等。

b .接收机

红外LED将入射的红外辐射转换为等效电流，当通过电阻器时，会导致一定的电压降。这个电压值将取决于入射红外辐射的强度，换句话说，红外发射器和接收器之间的距离。接收机在电路中以反向偏置连接。发射器发射的红外线在击中目标后被反射回来。接收器将接收到的辐射转换为相应的电流。

电路图及操作

该系统的主要优点之一是电路简单，工作原理简单。该电路分为三个部分。第一个是微控制器部分，第二个是红外传感器部分，第三个是伺服电机，用于操作栅极。所有这些都将在后面的章节中详细讨论。系统的详细电路图如图4.1所示。通过在平交道口采用自动铁路闸门控制，在距离平交道口约5公里处，放置在闸门两侧的传感器可以检测到列车的到达。一旦感应到车辆到达，感应到的信号就会被发送到微控制器上，它就会再次使用传感器检查大门之间是否有车辆存在。随后，两侧的蜂鸣器指示和灯光信号会提供给道路使用者，指示大门关闭。一旦在门之间没有车辆被感知，电机被激活，门被关闭。但是，在最坏的情况下，如果察觉到任何障碍，就会在大约2公里和180米的地方通过信号(红色)指示火车司机，以便在水平交叉路口之前将其停下来。

一旦障碍物移离轨道，红色信号就会变成绿色信号。放置在距离铁路十字路口2公里处的传感器探测到列车的发车。一旦列车离开，感应到的信号被发送到微控制器，电机被激活，闸门重新打开。上述步骤重复到列车到达的任何方向。图4.2显示了模型的小比例原型。

结论

我们项目的电路是在面包板上设计和设置的。它是非常可靠和稳定的。这个电路能够精确地控制铁路门。该电路进行了双向测试，工作良好。通过使用ATMEGA 16，我们能够实现快速响应。我们的项目是当今铁路道口的必要工具，因为事故数量的增加，也因为道路乘客在不必要的火车通过期间等待更长的时间而发生的问题。

鸣谢

在此，我们衷心感谢电气与电子工程系系主任Prof. K. Radhakrishnan为我们提供必要的安排，使我们得以完成我们的项目。我们也感谢我们的指导老师bindu Elias教授的宝贵指导。我们衷心感谢我们的指导老师，电气与电子工程系助理教授jeena Joy，没有她的宝贵指导和支持，我们的项目就不会成功。我们感谢她向我们表示的善意和鼓励。

数字一览


图2.1	图2.2	图4.1	图4.2

参考文献

Krishna, ShashiYadav, Nidhi，“基于单片机的铁路闸门自动控制”，《东方计算机科学与技术》，2013年12月第6卷第4期。

艾哈迈德·萨利赫·马赫迪。Al-Zuhairi，“基于传感器和单片机的自动铁路闸门和交叉控制”，在国际计算机趋势与技术杂志(ijtt)第4卷第7期- 2013年7月

J. Banuchandar, V. Kaliraj, P. Balasubramanian, S. Deepa, N. Thamilarasi，“自动无人铁路平交道口系统”，国际现代工程研究杂志(IJMER)卷。2、第1期，2012年1月- 2月，pp-458-463

Fred Coleman III, Young J. Moon(2011)高速铁路走廊四象限门被困车辆检测系统，运输研究记录1648

Fred Coleman III, Young J. Moon(2010)铁路-公路平交道口四象限门系统的门延迟和门间隔时间设计。

Muhammad Ali Mazidi设计的8051微控制器和嵌入式系统

Daniel W Lewis所著的嵌入式软件基础