轨道车辆电动自动控制门系统设计.docx
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轨道车辆电动自动控制门系统设计
长春工业大学
毕业设计、毕业论文
题目轨道车辆电动自动控制门系统设计
学院电气与电子工程学院
专业班级自动化
指导教师XX
姓名XX
2016年6月日
指导教师签字:
2016年6月日
评阅人签字:
2016年6月日
摘 要
电动自动控制门系统是轨道交通车辆的重要部分之一,它的可靠性直接关系着乘客的安全。
目前国内的高铁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,例如单翼气动塞拉门、双翼气动内藏式对开门,电动门作为一种新型的自动门系统,也逐渐被推广应用。
本次设计是轨道车辆电动自动门控制系统,采用光电漫反射开关作为传感器,通过接收器接收发射器发出的光线,当乘客反射回发射器发出的光线时,光电漫反射开关探测到的距离变少,光电漫反射开关立即发出开关信号,立即其转化为电讯号,进而传给单片机。
驱动装置采用直流电机作为门。
系统通过单片机控制直流电机,使门自动打开,当乘客进门后使门自动关闭,并且通过光电漫反射开关检测防止夹人现象。
本课题主要实现光电漫反射开关阻拦和基于AT89C51的单片机控制系统。
关键词:
轨道车辆;自动门;AT89C51
Railvehicleelectricautomaticcontrolsystemdesign
Abstract
Electricautomaticcontroldoorsystemisoneoftheimportantpartsofrailtransitvehicles,itsreliabilityisdirectlyrelatedtothesafetyofthepassengers.Atpresentmostofthedomestichigh-speedrailEMUwithsingleslidingplugdoortoopenthedoor,thesubwaywithdoubleleavesslidingdoor.Theautomaticdoorismainlypneumaticdoor,suchaswinggasdynamicslidingplugdoor,aerodynamicwingsbuilt-intoopenthedoor,electricdoorasanewtypeofautomaticdoorsystem,isgraduallybeingpopularizedandapplied.
Railvehicleelectricautomaticdoorcontrolsystemadoptsphotoelectricdiffusereflectiveswitchasasensor,thedesign,thelightreceivedbythereceiverfromthetransmitter,whenpassengersreflectedbacktothetransmittertosendoutlight,photoelectricdiffusereflectiveswitchtodetectthedistancebecomesless,photoelectricswitchimmediatelyissuedasignalswitchimmediatelyitstransformationfortelecommunicationsnumber,andthentransmittedtothesinglechipmicrocomputer.ThedrivingdeviceadoptsaDCmotorasadoor.SystemthroughtheMCUtocontroltheDCmotor,sothatthedoorautomaticallyopen,afterthepassengerthroughdoortoautomaticallyclosethedoor,andthroughthephotoelectricdiffusereflectionswitchdetectiontopreventthephenomenonofclamppeoplewounding.ThemaintaskofthispaperistorealizethecontrolsystemofphotoelectricdiffusereflectionswitchblockingandAT89C51basedsinglechipmicrocomputer.
Keywords:
Automaticdoor railvehicles;microcontroller;AT89C51
第一章绪论
1.1论文选题背景及研究意义
近年来无论是国内还是国外,未来在不断的城镇化进程中,轨道交通装备都将扮演着十分重要的角色,市场发展空间巨大。
据统计,尽管当前全球经济不景气,但轨道交通装备行业还是呈现出了强劲的增长态势。
全球轨道交通装备行业产值,从2010年的1310亿欧元增长到2012年的1430亿欧元、2013年的1620亿欧元。
未来,每年还将有3.4%的年平均增长率。
预计到2018年,全球轨道交通装备制造业的产值有望突破1900亿欧元。
而从全球市场分布上看,中国、美国、俄罗斯拥有全球最大的铁路网,是全球轨道交通装备制造业最主要的三大市场,独联体、中东、南非、亚洲、南美等地区则快速呈现出轨道交通装备的巨量需求。
国内企业要想在这样一个大的市场中占有一席之地,就必须在产品质量方面具有突出优势。
自动门开始在建筑物上使用,是在二十世纪年以后。
二十年代后期,美国的超级市场的开放,自动门开始被使用。
1930年,美国史丹利率先推出世界上第一樘自动门(此史料记载于纽约时报)。
其后,世界第一自动门品牌多玛在1945年将油压式、空气式自动门广泛推向市场,新建大楼的正门也开始使用了。
到了1962年,电气式已开始出现,之后伴随着城市的建设,自动门技术的领域每年都在增加。
当初,用供给建筑物用电源进行电动机的速度控制很难,只好进行油压、空压速度控制,转换但因能源利用效率很低,然而伴随着电气控制的技术发展,电气控制技术已经成熟,直接控制电动机的电气式自动门逐渐成为主流。
自动门控制是轨道车辆的一个重要组成部分之一,直接关系着乘客的安全,随着轨道运输业的发展,人们对出行质量要求的逐渐提高,使轨道车辆的自动门控制系统向着智能化、集成方向发展,并以实现最大化实用性和便捷性为目标。
由于轨道车辆的运行环境多变,因此自动门控制系统要求可靠性高,体积小、抗干扰能力强。
现在国内轨道车辆自动门的控制系统,主要依靠德国,加拿大,意大利等老牌轨道车辆强国的技术,鲜有独立自主的知识产权。
所以本项研究的意义是为了满足国内轨道车辆快速发展的需要,摆脱目前轨道车辆自动门控制系统依赖外国技术的现状,真正的实现轨道车辆自动门控制系统的国产化,研究和开发具有自主知识产权的技术和产品。
此项技术开发成功以后,不仅可以应用于高速列车组,而且可以应用到地铁,轻轨铁路,单轨铁路和新交通系统(包括橡胶轮胎自动导向列车、巴铁、超级高铁等),具有广泛的应用前景,所以本项研究具有重大的实际意义。
1.2国内外研究现状
20世纪90年代至21世纪的现在是中国城市轨道交通快速发展的新时期。
随着经济的快速发展,城市综合规模的迅速扩大,中国城市化进程的加快,轨道交通的作用愈发突出。
近30年来,中国城市轨道交通正逐步进入稳步、有序和快速发展阶段,尤其是近10年来,由于国家政策的正确引导和相关城市对规划建设轨道交通的积极努力,从发展速度、规模和现代化水平,突显了后发优势。
但是,与世界发达国家大城市的轨道交通发展现状相比,差距还很大。
中国城市还均未形成有效的轨道交通运行网络,总体规模不大。
从我国城市轨道交通行业发展现状来看,近五六年我国城市轨道交通保持快速发展势头,“十二五”前四年已完成投资8600亿元,建成1600公里,今年作为“十二五”收官之年,预计要完成3000亿元,建成400公里。
同时,按照2020年总里程达到6000公里计算,“十三五”期间每年要完成500公里,保持快速发展趋势。
2015年6月23日,发改委批准武汉、长春轨道交通建设规划,总投资规模近1298亿元。
截至目前,发改委2015年已批复8个城市轨道交通建设规划,投资规模超过4880亿元,其中最近两月达到6个,有明显加速之势。
上周国务院常务会议确定,在发改委去年推出7大工程包基础上,积极筹划城市轨道交通等4个新工程包。
“十三五”时期,我国将进入城市轨道交通建设大发展阶段,2020年规划线路里程将超过10000公里。
有关轨道交通行业发展现状统计数据显示,截止到2014年底,我国内地已有北京、上海、广州、天津、重庆、南京、武汉、长春、深圳、大连等22个城市先后建成并开通运营城轨交通线路,总里程达3137公里。
2014年,全国城轨交通客运总量达126亿人次,北京和上海分列世界城轨交通客运量的第一和第二。
到2015年,我国将有38座城市拥有158条线路,运营里程共计4190公里。
此外,我国还有城轨交通在建城市40个,在建线路4073公里。
伴随着中国经济的腾飞,中国城市轨道交通产业正步入了高速发展时期。
我国的自动门状况有如下几点:
1.厂家多,规模小近十年来,自动门在国内得到了高速的发展。
据不完全统计,目前国内大大小小生产自动门的厂家已有70多家,但普遍生产规模小,自主研发能力弱。
从新产品开发能力和质量稳定性方面还不具备和进口产品竞争的实力。
2.专业化分工趋势显现早期的生产厂家,一般是自主研发和生产,顶多委托代加工部分零部件。
近两年来,出现了专门生产主要部件的厂家,如电机、主控板、遥控器传动件、塑料件等出现了专业生产厂家,这一趋势使生产的门槛降低,进入的厂家进一步增多,导致竞争更加激烈。
3.高、低档次的市场分明进口产品借助质量和品牌优势,占据了高端市场,目前国内厂家的产品基本上也都具备了比较完善的功能,但生产工艺略嫌粗糙,质量水平参差不齐,整体档次较低,主要集中在低端市场。
4.产品同质化和市场特点导致利润微薄产品同质化严重,加之自动门产品往往是开发商而非最终用户在选择产品,所以价格因素占的比重较大,加剧了市场竞争。
其结果是众多厂家一味地比拼价格,导致利润微薄。
同时,由于价格过低,也使产品的持续改进和发展受到限制。
自20世纪90年代中期我国引进国外技术以来,经过多年的消化吸收,现在国产自动门主要为电控气动门,被大量应用于轨道车辆上。
现有国产轨道车辆自动门有以下几种:
1.用于25T型客车及160km/h速度级轨道车辆的电控气动自动门。
此类自动门基本仿制了第1批进口的自动门,其结构形式和性能与原进口产品近似。
2.用于200km/h动车组的电控气动门。
此类自动门主要针对200km/h动车组设计,相对上述电控气动自动门在形式重新作了调整,增加了锁闭点。
3.充气密封自动门。
此类自动门是针对270km/h动车组项目研制的,借鉴了法国TGV车门密封形式,采用充气密封胶条密封及门前二点定位、门后二点锁闭的形式,同时在门板的结构形式上做了改进。
试验证明,此门在密封、强度、隔热、隔声等性能上都有很大提高,但充气密封胶条的寿命仅为1.5年,未装车运用。
综上所述,我国160km/h速度级轨道车辆用的电控气动自动门
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