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基于C#和PLC的地铁进站自动触发广播系统研究

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摘要：地铁公共广播系统（public address system，简称PA系统）是控制中心调度人员和车站值班人员向旅客通告地铁列车运行情况以及发布信息的重要渠道，目前大多数地铁列车进站预报广播主要是通过广播控制盒实现人工点播，通过外部接入的第三方客户端进行定时广播，而不能对地铁列车进站达到准确的播报，本文主要通过使用光电对射传感器检测列车进站，同时将信号发送给PLC，经过PLC判断后将列车进站信号通过以太网协议发送给基于C#开发的列车语音管理系统，从而播报地铁列车进站。

关键词：广播系统;列车进站;C#

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.130

1 引言

地铁广播系统是地铁通信系统中的一个专用子系统，在地铁行车组织、客运服务、防灾救险、设备维护等方面，都具有十分重要的作用。

地铁广播系统及时播出地铁进站信息，能够使乘客及时了解地铁进站情况，而不影响乘车。目前地铁列车进站广播有三种模式，一是通过广播控制盒实现人工点播，通过外部接入的第三方客户端进行定时广播。在此模式下，播报语音信息都是提前录制好，根据列车进站时刻表定时播报，不能够准备播出列车进站;二是通过列车自动监控系统（Automatic Train Supervision，简称ATS）通过TCP/IP以太网协议触发地铁广播系统，从而及时播报地铁进站信息，此模式需要PA交换机、ATS-PA接口软件辅助完成，对于成熟线路改造价格昂贵;三是通过对射传感器检测列车进站情况，从而直接触发PA系统进行地铁列车进站广播，其对于既有线路地铁列车进站广播改造极为方便，不需要对现有系统进行任何改动而达到及时播报地铁列车进站信息。

2 基于C#的语音播报系统开发

2.1 Microsoft Visual Studio软件和C#语言介绍

Microsoft Visual Studio是美国微软公司的开发工具包系列产品。其是一个基本完整的开发工具集，它包括了整个软件生命周期中所需要的大部分工具，如UML工具、代码管控工具、集成开发环境（IDE）等等。所写的目标代码适用于微软支持的所有平台，例如Microsoft Windows、Windows Mobile、Windows CE等。

C#是微软公司发布的一种面向对象的、运行于.NET Framework和.NET Core之上的高级程序设计语言。地铁语音播报系统开发通过VS软件，使用C#语言进行完整的开发。

2.2 地铁语音播报系统界面设计

通过使用地铁语音播报系统，可以完成地铁语音播报模式选择、音频文件选择、控制器连接等操作，其设计界面如图1所示。在音频库选项中，可以完成对现有音频文件的增加、删除、更改操作;在广播语音设置界面，可以完成定时播报模式和PLC控制模式选择，如果选择定时播报模式，则地铁进站语音广播系统按照时间设定顺序播放设置好的语音，如果选择PLC控制模式，则地铁进站语音广播系统按照PLC设定好的程序播放模式播报语音信息。在控制器连接界面，可以完成本地IP地址设定、控制器端口设定以及手动连接控制器等操作。在关于界面，显示软件版本号、设计者信息和联系方式等内容。

2.3 地铁语音播报系统主要代码设计

本系统上位机采用基于C#的windows窗体设计完成系统开发，下位机采用西门子S7-200Smart PLC完成信号采集，在电脑与PLC通讯过程中，采用以太网TCP/IP通讯协议。在系统软件设计中，采用引用WinTcpS7_Smart类文件完成系统软件与PLC的通信，主要代码如下：

short re = 0;

string restr = “”;

re = PLC.EntLink（txtLocalIP.Text.Trim（），

System.Convert.ToUInt16（ushort.Parse（txtLocalPort.Text）），

txtRemoteIP.Text.Trim（），

System.Convert.ToUInt16（ushort.Parse（txtRemotePort.Text）），

System.Convert.ToUInt16（0）， System.Convert.ToUInt16（2）， “DEMO”， ref Handle1）;

txtReLink.Text = re.ToString（）;

if （re == 0）

{

EntLink = true;

MessageBox.Show（“PLC聯接成功！”）;

}

else

{

EntLink = false;

MessageBox.Show（“PLC联接失败： “ + restr）;

}

完成系统软件与PLC的通讯后，需要对PLC中的V存储区进行读操作，本系统通过读取1个VB字节完成列车是否进站的信号采集，并选择相应的广播音乐进行播放。主要代码如下：

string VBByte = “10”;//200smart中VB起始地址10，10是VB起始地址

string txtReadCnt = “1”;//读取200smart中的字节数

RD = new object[（ushort）（double.Parse（numbyte） - 1） + 1];

int var1 = 4;//读存储区V

WinTcpS7_Smart.PlcClient.PlcMemory mry =

（WinTcpS7_Smart.PlcClient.PlcMemory）var1;

var1 = 8;? //讀的类型

WinTcpS7_Smart.PlcClient.DataType typ =

（WinTcpS7_Smart.PlcClient.DataType）var1;

re = PLC.CmdRead（Handle1， mry， typ，

System.Convert.ToUInt16（ushort.Parse（VBByte）），

System.Convert.ToUInt16（ushort.Parse（txtReadCnt））， ref RD）;

if （RD[0].ToString（）==”2”）

{

SoundPlayer sound = new SoundPlayer（“gequ2.wav”）;

sound.Play（）;

}

3 基于PLC控制器的检测系统设计

因广播系统、信号系统、以及其他系统的接口众多且协议复杂，列车进站时机与广播播报时机的匹配，拟采用轨行区间传感信号自动触发方式来进行设计实现。为了不改变原有广播系统整体架构，以广播控制盒的外置音频端口为切入点，以设计实现自动触发方式的音频文件为突破口，来进行本系统的总体设计。

3.1 列车位置检测技术

随着轨道交通通信信号技术的不断发展，轨道交通列车位置的检测技术手段形式多样，如轨道电路（定位精度很低）、计轴系统（定位精度很低）、卫星定位系统（适合用于地面）、查询应答系统（不是实时定位）、传感器（可以实时检测）等等，而在这些检测技术手段中，光电检测方法在运行环境、检测精度、响应时间、是否接触等各项性能的比较中，都具有压倒性优势。

本系统采用日本欧姆龙公司E3JK-TR13光电对射传感器，其有效监测距离可以达到40米，工作电压采用AC220V，在地铁隧道中可以有效避免信号衰减，完成列车进站监测。

3.2 列车进站自动触发广播播报系统的总体设计

本系统的实物搭建，利用现有教学条件，PLC实训室等，设计开发控制模块，以及基于C#的音频输出软件，来研制列车进站自动触发广播播报系统样机的搭建，经测试验证的安全认证后，不但可以实际应用到城市轨道交通通号中心和客运中心生产一线的日常工作中，而且还可以应用到学校专业理论课程教学以及实训课程教学中去，以达到产学研用一体化的校企协同育人效益。其设计思路的总体架构如图2所示。

4 结语与展望

本文通过对地铁通信PA系统自动广播的实现方法进行研究，充分考虑到现有系统的弊端，在改造过程中，使本系统具有造价低、使用方便，且兼容目前现有系统使用等优点，而且可以在不对目前系统进行任何改变的情况下达到列车进站准时广播的效果。随着新技术的逐渐推广及运用，未来自动广播的实现方式将朝着更加多元化的趋势发展。

参考文献：

[1]吴玥.基于地铁通信公共广播系统的自动广播的实现研究[J].自动化应用，2018（10）：12-14.

[2]周晓明.长沙市轨道交通1号线列车自动广播的功能及实现[J].电力机车与城轨车辆，2016，39（05）：17-19.

[3]沈娟娟.轨道交通自动广播系统研究[J].电子技术与软件工程，2013（21）：37-38.

[4]杜文锋.光电传感器在自动控制中的应用分析[J].中国设备工程，2017（18）：130-131.

辽宁省交通高等专科学校2018年度校级一般科研项目，项目名称：《轨道交通列车进站自动触发广播播报系统研究》，项目编号lnccybky201818

作者简介：陈宏涛（1982-），男，辽宁人，研究生，讲师，从事城市轨道交通控制研究。

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