基于光纤光栅的乘客候车引导地铁站台门系统的制作方法

本实用新型属于站台门智能引导领域，具体涉及一种基于光纤光栅的乘客候车引导地铁站台门系统。

背景技术：

地铁乘客在候车时，由于地铁乘车未指定列车的车厢座次，在选择站台候车位置时，往往是盲目的。常常出现靠近楼梯、自动扶梯出口处乘客拥挤，站台两端候车乘客较少的情况，从而导致相应的车厢也出现乘客数量分布不均匀的现象。不利于地铁车站客流量的疏散，也会导致站台和列车的空间及相应配套资源的浪费。

而对于站台门系统，由于其设置于站台边缘的特点，在与乘客交互方面具备一定优势，适合对站台门系统进行衍生开发。比如：将显示器集成于站台门，显示pis等相关信息，为站台候车乘客带来更直观、更清晰的感受。

目前，信号的传输技术已经相当成熟，而乘客信息的来源问题，即如何精确统计每节车厢的拥挤程度，是有待解决的问题。

技术实现要素：

从国内外既有站台门设置情况来看，将车厢乘客信息应用于站台门系统的形式较为少见。而站台门系统、车辆、信号系统、pis系统之间既有的交互通道更有利于将乘客信息集成于站台门系统上。

针对现有技术以上缺陷或改进需求中的至少一种，本实用新型提供了一种基于光纤光栅的乘客候车引导地铁站台门系统，针对地铁站台门系统，以列车车厢为单元进行重量的计量，在轨行区轨道上靠近站台区区域安装光纤光栅传感器，动态检测低速驶过的列车车厢重量引起的应变，从而判断识别相应车厢的拥挤程度。同时，在站台门活动盖板上设置显示器加以显示，以引导站台上候车的乘客，提高乘客的用户体验以及车站的运营效率。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种基于光纤光栅的乘客候车引导地铁站台门系统，包括：

光纤光栅传感器，安装在列车驶出站台方向、与站台区衔接的轨行区轨道上，用于检测每节车厢的前转向架及轮对、后转向架及轮对驶过时的应变数据；

光纤光栅信号处理器，用于将应变数据换算为重量数据、测算每节车厢的重量，并通过与车厢空载重量和满载重量的比较，判断车厢的拥挤程度；

乘客候车引导显示器，集成安装于站台门上，用于显示所述光纤光栅信号处理器的处理结果——每节车厢的拥挤程度。

优选地，所述光纤光栅传感器在轨道方向的布置长度同时覆盖同一转向架的前后轮对。

优选地，所述光纤光栅信号处理器集成在站台门控制室中。

优选地，所述光纤光栅传感器与所述光纤光栅信号处理器之间采用无线数据传输。

优选地，所述乘客候车引导显示器还显示有所述光纤光栅信号处理器的处理的整列列车的拥挤程度。

优选地，所述乘客候车引导显示器显示的拥挤程度包括三种状态，即空闲、拥挤、满载。

优选地，当所述乘客候车引导显示器显示“满载”状态时，还显示有指示方向，指向其他非“满载”状态的车厢方向；

当所述乘客候车引导显示器显示“拥挤”状态时，还显示有指示方向，指向其他“空闲”状态的车厢方向。

优选地，在所述乘客候车引导显示器显示指示方向的同时，所述乘客候车引导显示器还显示有与指示方向配合的文字指令。

优选地，所述乘客候车引导显示器还具有声音播放设备，用于播放所述文字指令。

为实现上述目的，按照本实用新型的另一个方面，还提供了一种如前所述的基于光纤光栅的乘客候车引导地铁站台门系统的运行方法，包括如下步骤：

s1、列车启动，在驶出站台区进入轨行区的加速过程中，以低速状态驶过光纤光栅传感器；

s2、光纤光栅传感器在每节车厢经过时，通过“信号波形法”对轮对进行逐个的应变检测，得到应变数据；

s3、传输应变数据至站台门控制室的光纤光栅信号处理器进行分析处理；根据应变数据换算出的前转向架及轮对重量ε前、后转向架及轮的重量ε后之和即每节车厢的重量，与已知的车厢空载重量ε空载和满载重量ε满载的比较，将每节车厢的拥挤程度分为空闲、拥挤、满载；

s4、发送拥挤程度信息至列车待到达的站台门的乘客候车引导显示器加以显示，站台门候车的乘客根据乘客候车引导显示器的信息，前往相对空闲的区域候车。

上述优选技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

1)充分发挥了站台门系统与乘客交互方面具备的优势，将显示器集成于站台门，展示信息更直观、清晰。

2)实现对列车各节车厢拥挤程度定性判断，并在与车厢对应的站台门的上显示。

3)显示器集成于站台门顶箱活动盖板上，嵌入式安装，集成化搞，更智能化，具备一定的创新性，其科技感带给乘客更好的用户体验。

4)实现了对候车的乘客的高效引导，提高车站的运营疏散效率。

5)光纤光栅传感器可以实现对应变等物理量的直接测量，实现光纤光栅传感器应变测量的有效应用。光纤光栅传感器抗电磁干扰，在光纤中传输的光信号不受电磁干扰的影响，传输损耗小。电绝缘性能好，安全可靠，光纤本身是由电介质构成的，而且无需电源驱动。同时，耐腐蚀，化学性能稳定，因此适用于轨行区等较为恶劣的环境。

6)铁路线间距、站台空间十分有限，光纤光栅传感器体积小、重量轻，几何形状可塑。实现在不影响既有轨道位置的情况下加装光纤光栅传感器。

7)光纤光栅传感器测量范围广，除应变外，还可测量温度、电流、压力、位移等，设置于轨行区，可以开发一系列的衍生应用。如对轨道说杂散电流的监测，对列车轮轨关系的监测等，实现在地铁领域的健康管理。

8)通过应变测量的方式，区别于图像监测等其他方法，加装设备数量少，操作维护简单，为车厢乘客拥挤程度判断提供新思路。

附图说明

图1是本实用新型实施例的基于光纤光栅的乘客候车引导地铁站台门系统的示意图；

图2是本实用新型实施例的基于光纤光栅的乘客候车引导地铁站台门系统中列车与光纤光栅传感器相对关系示意图；

图3是本实用新型实施例的基于光纤光栅的乘客候车引导地铁站台门系统的运行原理示意图；

图4是本实用新型实施例的基于光纤光栅的乘客候车引导地铁站台门系统中的信号波形法的原理示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本实用新型进一步详细说明。

作为本实用新型的一种较佳实施方式，如图1-4所示，本实用新型提供一种基于光纤光栅的乘客候车引导地铁站台门系统，包括：光纤光栅传感器13、光纤光栅信号处理器、乘客候车引导显示器7。

光纤光栅传感器13，安装在列车驶出站台方向、与站台区衔接的轨行区轨道14上，在列车上下乘客完毕，关闭客室门启动加速阶段时，动态检测每节车厢的前转向架及轮对、后转向架及轮对驶过时的应变数据。优选地，所述光纤光栅传感器13在轨道方向的布置长度同时覆盖同一转向架的前后轮对。

光纤光栅信号处理器，用于将应变数据换算为重量数据、测算每节车厢的重量，并通过与车厢空载重量和满载重量的比较，判断车厢的拥挤程度。优选地，所述光纤光栅信号处理器集成在站台门控制室中；进一步集成在站台门控制室的中央控制盘功能中。优选地，所述光纤光栅传感器13与所述光纤光栅信号处理器之间采用无线数据传输。

乘客候车引导显示器7，集成安装于站台门上，用于显示所述光纤光栅信号处理器的处理结果——每节车厢的拥挤程度。除了每节车厢的拥挤程度之外，所述乘客候车引导显示器7还显示有所述光纤光栅信号处理器的处理的整列列车的拥挤程度。所述乘客候车引导显示器7显示的拥挤程度包括三种状态，即空闲(绿色灯)、拥挤(黄色灯)、满载(红色灯)。

优选地，当所述乘客候车引导显示器7显示“满载”状态时，还显示有指示方向，指向其他非“满载”状态的车厢方向；当所述乘客候车引导显示器7显示“拥挤”状态时，还显示有指示方向，指向其他“空闲”状态的车厢方向。

优选地，在所述乘客候车引导显示器7显示指示方向的同时，所述乘客候车引导显示器7还显示有与指示方向配合的文字指令。优选地，所述乘客候车引导显示器7还具有声音播放设备，用于播放所述文字指令。

乘客候车引导显示器7的安装与站台门的形式有关。

以城市轨道交通b型车对应的全高站台门为例(车型、编组、站台门全高及半高形式仅为示意)，1节b型车车厢对应4个门单元，对应列车4个列车客室门。

站台板1上设有站台门系统结构件2，主要包括支撑结构、门体钢结构件及安装用固定件。

站台门系统门体主要包括固定门3、滑动门4、应急门(未示出)以及端门(图中未示)。滑动门4与列车每节车厢的列车客室门一一对应。应急门除屏蔽作用外，在列车进站停车时，由于列车故障无法将车门与滑动门对准时，为乘客疏散提供应急通道。

顶箱前盖板包括顶箱固定盖板5和顶箱活动盖板6，主要用于遮盖门机结构，并可作为导向标志的设置处，顶箱活动盖板为驱动、监测和配电设备提供安装空间及检修入口。

所述顶箱活动盖板6上还设有开关门指示灯，通过开关门指示灯的闪烁显示滑动门4开关门状态；由于采用站台门显示器的形式，可取消开关门指示灯，将此功能兼容至站台门显示器上显示。

对于半高站台门，与前述不同之处在于，在滑动门4两侧设固定侧盒，其内设置半高门单元的驱动机构、门锁装置、门控单元，配电端子箱、门状态指示灯等部件。固定侧盒对以上部件应起密封保护作用，并应便于安装、调试、使用、维护和检修。

如图3-4所示，本实用新型的基于光纤光栅的乘客候车引导地铁站台门系统的运行方法，包括如下步骤：

s1、列车启动，在驶出站台区进入轨行区的加速过程中，以低速状态驶过光纤光栅传感器13；

s2、光纤光栅传感器13在每节车厢经过时，通过“信号波形法”对轮对进行逐个的应变检测，得到应变数据；

图4为2节车厢(如图2中地铁列车1#车厢8和地铁列车2#车厢9，地铁列车3#车厢10同理)联挂通过光纤光栅传感器13的理想波型图。

以地铁列车1#车厢经过光纤光栅传感器13为例：当光纤光栅传感器13轨道上没有轮对时，称为零点。轮对上或下传感器轨道时产生的应变变化称为跳变。1个或2个轮对在传感器轨道上运行所维持的一段较稳定的数据区间称为平台，应变数据基于前转向架及轮对、后转向架及轮对的重力，通过换算得到前转向架及轮对11(整体表示为11)、后转向架及轮对12(整体表示为12)的承载力，两者相加就是整节车厢(地铁列车1#车厢)的重量。图4中“平台1”是1#轮对11-1的数据，“平台2”是1#轮对11-1和2#轮对11-2的数据，即前转向架及轮对11重量ε前，“平台3”是2#轮对11-2的数据；“平台4”是3#轮对12-1的数据，“平台5”是3#轮对12-1和4#轮对12-2的数据，即后转向架及轮对12的重量ε后，“平台6”是4#轮对12-2的数据。

s3、传输应变数据至站台门控制室的中央控制盘进行分析处理；由于车厢空载重量ε空载和满载重量ε满载已知，根据(ε后+ε前)在(ε空载，ε满载)区间所处的位置，反应该节车厢的拥挤程度，如按区间二等分为“空闲”、“拥挤”，超过ε满载则为“满载”；该划分仅为示意，并不作为限定，只要能划分为这三种状态即可。

s4、发送拥挤程度信息至列车待到达的站台门的乘客候车引导显示器7加以显示，站台门候车的乘客根据乘客候车引导显示器7的信息，前往相对空闲的区域候车。同时，可以通过站台广播进行配合引导。

综上所述，本实用新型具有以下显著优势：

1)充分发挥了站台门系统与乘客交互方面具备的优势，将显示器集成于站台门，展示信息更直观、清晰。

2)实现对列车各节车厢拥挤程度定性判断，并在与车厢对应的站台门的上显示。

3)显示器集成于站台门顶箱活动盖板上，嵌入式安装，集成化搞，更智能化，具备一定的创新性，其科技感带给乘客更好的用户体验。

4)实现了对候车的乘客的高效引导，提高车站的运营疏散效率。

5)光纤光栅传感器可以实现对应变等物理量的直接测量，实现光纤光栅传感器应变测量的有效应用。光纤光栅传感器抗电磁干扰，在光纤中传输的光信号不受电磁干扰的影响，传输损耗小。电绝缘性能好，安全可靠，光纤本身是由电介质构成的，而且无需电源驱动。同时，耐腐蚀，化学性能稳定，因此适用于轨行区等较为恶劣的环境。

6)铁路线间距、站台空间十分有限，光纤光栅传感器体积小、重量轻，几何形状可塑。实现在不影响既有轨道位置的情况下加装光纤光栅传感器。

7)光纤光栅传感器测量范围广，除应变外，还可测量温度、电流、压力、位移等，设置于轨行区，可以开发一系列的衍生应用。如对轨道说杂散电流的监测，对列车轮轨关系的监测等，实现在地铁领域的健康管理。

8)通过应变测量的方式，区别于图像监测等其他方法，加装设备数量少，操作维护简单，为车厢乘客拥挤程度判断提供新思路。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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