摘 要

铁路施工来车报警系统能够将检测的列车通过信息通过无线信号传送至施工地点接收机，接收机根据来车信息给出报警提示，铁路施工来车报警装置主要应用于铁路施工路段的安全报警。该系统包括两套列车来车检测发射台、一套列车报警接收台和若干便携式列车报警器组成。当有列车通过时，列车检测发射台的传感器接收列车通过信号，并判断列车的通过方向，通过无线电台向3公里外的列车报警接收台发送列车通过信息；列车来车报警接受台接收到此信息后，通过蜂鸣器播放来车的消息，同时指示灯会显示。

本系统各个检测盒以及报警盒硬件主要以89C51单片机微处理器为核心，由传感器输入接口模块、无线通信模块组成。传感器选用两只GC16-M200-DN1光电传感器检测列车通过，并通过单片微处理器判断来车运行方向后向433无线收发电台模块发送来车信息，在施工处的列车报警盒的433无线收发电台模块接收到列车监测盒的来车信息后，由其微处理器控制蜂鸣器报警以及报警灯闪烁。系统软件程序的编程主要由keil4软件进行编程，软件程序需要完成自动接收和发送来车信息以及判断来车信息后完成蜂鸣器报警以及报警灯闪烁。

通过实际应用，本文所介绍的铁路施工来车预警系统能够实现光电传感器对机车的检测。来车信息的无线通讯能在无障碍3000米范围内通信情况正常。能准确提醒施工人员，实现了初期的设计需求和达到了预期的设计效果。

关键词：列车接近报警；51单片机；433无线通信；铁路施工

Abstract

Railway construction vehicle alarm system can convey the tested information of train pass information to the construction site receiver through wireless signal,receiver give alarm prompt according to vehicle passing information. Alarm device for railway construction mainly applied in safety alarm for railway construction.The system consists of two sites of train detecting and transmitting stations, a train alarm receiving station and some portable alarm boxes.When train pass through this system,the sensor of train detecting and transmitting station receive the train passing signal,and detect the direction of the passing train,convey the information of train passing to train alarm receiving station three kilometers away through wireless transceiver. When the train alarm receiving station receives the information,broadcasting the news through the buzzer,and the indicator light is displayed at the same time.

Each test box and alarm box hardware of the system takes 89C51 single chip microprocessor as core,it consists of sensor input interface module and Wireless communication module.Sensor selection of the two GC16-M200-DN1 photoelectric sensor to detect the train through, and through the monolithic microprocessor to judge the direction of running of the train to 433 wireless transceiver module to send to train information, in the construction of the train alarm box 433 wireless transceiver module receives the train monitoring box car information, by the microprocessor control buzzer alarm and warning lights flashing. The system software programming mainly by the keil4 software programming.Software will complete buzzer warning and flashing light after it receive and send vehicle information as well as judge the train information automatically.

The practical application reveals that the warning system for railway construction can realize the detection of train by photoelectric sensor.The wireless communication of the vehicle information can be used in the range of 3000 meters without obstacles.It can accurately remind the construction personnel.Realizing initial design requirements and expected design effect.

Key words：Train approaching alarm, MCU, 433 wireless communication, Railway Construction safty

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1铁路施工来车报警系统研究的目的及意义 1

1.2 铁路施工来车报警系统国内外研究状况 2

1.2.1国内研究状况 2

1.2.2国外研究状况 5

1.3 本文研究主要内容 5

第2章 来车报警系统的综合方案设计 7

2.1铁路施工来车报警系统的组成 7

2.2 铁路施工来车报警系统的硬件方案 8

2.3 铁路施工来车报警系统的软件方案 11

2.4 本章小结 11

第3章 铁路施工来车报警系统的硬件设计 12

3.1 系统各部分微处理器选择 12

3.2列车检测传感器接口的设计 13

3.3无线通信模块的接口设计 15

3.3.1 Power UTC-4432-T5000E简介 15

3.3.2 Power UTC-4432-T5000E接口电路设计 16

3.4 电源电路的设计 17

3.5 报警电路 18

3.6 本章小结 18

第4章 铁路施工来车报警系统的软件设计 19

4.1系统各单元主程序的设计 19

4.2信号检测程序 24

4.3无线通讯程序 25

4.3.1 串口发送程序设计 25

4.3.2串口接收中断程序设计 26

4.4 报警程序 27

4.5本章小结 27

第5章 系统调试与总结 28

5.1 系统调试成果 28

5.2 总结与展望 29

5.3系统经济性分析 30

参考文献 31

致谢 32

附录A 33

附录B 34

第1章 绪论

1.1铁路施工来车报警系统研究的目的及意义

当今社会，铁路运输已经占据所有交通运输的大部分，铁路的发展对我国经济的发展起着很举足轻重的作用。 安全是铁路运输的生命线。铁路是国家重要的基础设施，一直以来都在综合交通体系中处于骨干地位。可以说，没有现代化铁路就难以实现国家的现代化。最近几年，随着国民经济的快速提高，我国的铁路也保持着飞速的发展。特别是在高速铁路建设方面取得了极大的成就。

从70年代以来，我国的铁路机车装备水平已经有了非常显著的提高。特别是1997年以来的一共六次大面积提速大大提高了我国铁路列车的运行速度，其中高铁的运营速度一度达到了350km/h[^[1]]。为了保证铁路干线畅通、安全的运行，由涉及到的铁路工务、电务等众多部门对铁路线路进行维护、施工和改造。由于需要保证铁路施工的高效性，大量的施工工作人员需要在列车行车间隙在铁路线上进行施工作业，即需要在施工中满足列车高速且高密度正常运行的条件。目前我国铁路发展进入快速发展时期，大规模铁路建设和改造施工将一直持续进行。在现有线路进行大中修或维护施工不可避免进入频繁期。因此在铁路运输任务十分繁重的情况下，铁路维修工作人员必须在不中断运输任务的条件下施工。随着列车速度的加快和列车发车越来越频繁。因此施工维修人员的安全防护问题也显得十分的重要。

目前，相关部门主要采用人工防护的办法来保证维修人员的安全。具体方法为：以施工地点为中心设置一个较长的防护区，并在防护区内安排相关的现场防护员。这些现场防护员在施工地点左右两边大约2km处各安排一名。他们要负责实时观察列车情况，一旦发现列车靠近要及时通过对讲机或哨声提醒现场施工人员携带相关设备避让。然而人工防护的施工安全方法虽然能在一定程度上提醒施工人员及时撤离施工点，在保证施工人员安全的情况下也能确保了列车的正常运行，但是这种方法也存在很多弊端，首先这样的方法是对人力资源的极大浪费，施工过程中至少需要两名观察员来观察列车的情况。其次，由于防护区域过长，同时又经常受到一些地理环境的影响例如山区作业或者一些隧道多、弯道多等障碍物多从而引起防护员的观察距离不够长的情况，有时观察员有事情或者紧急情况离开防护区，导致人工防护线路出现许多盲区，直接导致防护人员来车报警信息的准确性，极大程度上威胁施工人员的人身安全[^[2]]。另外，在雨、雾、霆等极其恶劣的天气状况时，人工防护根本达不到防护要求。防护人员的安全意识和精神状态也直接影响到防护效果。以上存在的种种因素都表明了人工防护方法并不能安全可靠的解决铁路工务施工的安全问题，因此很有必要设计一种安全可靠的报警系统。