地铁列车乘客紧急报警系统设计

　　引言

　　随着城市轨道交通的快速发展，乘客对列车的舒适度和安全性提出越来越高的要求。对于上海地铁1、2号线旧型直流驱动列车，当列车车厢内发生紧急情况(如火灾等)时，列车司机在封闭的驾驶室中无法得知灾难情况，而且乘客也没有任何通信手段可以将车厢内的灾情告知司机。基于这种防灾需求，地铁运营单位要求改造列车，加装地铁列车乘客紧急报警系统。

　　1 系统结构

　　地铁列车一般为6节编组(A1-B1-C1-B2-C2-A2)，每节车厢长24.5 m，司机驾驶室设在A1和A2，乘客车厢为全部6节车厢。本系统在两端司机驾驶室各设1台报警主机，每节车厢安装2个报警分机(车门上方)。当乘客按下车厢内的报警按钮后，按钮上的指示灯会点亮，并伴有报警声音提示。报警分机在监测到按钮动作后，会将该信息通过列车线发送到驾驶室的报警主机。主机接收并处理信息后，点亮主机面板上对应位置的LED指示灯，并利用声音提示。此时，司机需要人工确认报警灯对应按钮，主机监测到确认动作后关闭报警灯和报警声音，并将该信息发送回对应的报警分机。分机接收并处理信息后，关闭报警灯和报警声音。

　　2 系统硬件设计

　　报警主机的硬件设计按照模块化原则，可分为如下几个功能模块：主逻辑控制模块、基于MT8888的DTMF通信模块、LED数码管控制模块、LED灯控制模块、蜂鸣器控制模块、键盘扫描模块、时钟控制模块、存储控制模块、数据存储模块等。系统硬件结构框图如图1所示。

　　报警分机相对简单，提供了乘客报警的人机界面。报警主机和分机之间使用基于MT8888芯片的DTMF通信技术，并附加软件CRC8校验机制，确保通信的高可靠性和安全性。

　　3 系统软件设计

　　报警主机和分机均使用Atmel公司的AT89C52作为主逻辑控制单元，与MCS-51产品指令和引脚完全兼容。分机的设计和实现相对简单，主机用到了单片机提供的大部分资源，包括定时器中断、外部中断和串行中断，各个功能模块依靠各自中断入口和优先级依次运行。定时器和中断资源分配如表1所列。

　　对于中断优先级的考虑：

　　①与人机接口有关的中断，其优先级为高;

　　②为了保证串行通信的质量，其优先级为高;

　　③外部中断采用较低级的中断，其优先级为低(外部中断0，每秒2次;外部中断1，每秒1次)。

　　3.1 基于MT8888的DTMF通信

　　由于涉及已运营线路的列车改造，系统的稳定性和安全性是至关重要的，所以该系统在设计时报警主机和分机之间采用了基于MT8888的DTMF通信，并在列车上使用低烟、无卤的线缆构架系统的通信网络，做到与列车原有广播系统的语音信号相互独立，互不干扰。网络拓扑结构是总线型结构，最远分机和主机的距离长达150 m。