轨道交通用智能语音自动加液车的设计与研制_常欢庆.pdf

启动/暂停加液过程、切换显示界面等。（3）语音存储播报：为加液车的状态语音存储以及播放单元，可以直接驱动扬声器发声。通过USB 数据线连接电脑，可像 U 盘一样修改存储的语音信息。（4）记录存储查询：为加液车运行状态的数据记录存储部分，其内部通过 USB-UART 转换模块与单片机实现通信。通过上位机软件读取存储在Flash 芯片中的数据信息，可查询机器的液体加注量、蓄电池充放电及维护、机器运行故障等信息。（5）电池后备供电单元：为加液车的供电单元，该电池可以是“铅酸密封”“三元聚合物锂”“磷酸铁锂”等蓄电池。（6）市电充电管理单元：为加液车数控恒流充电单元，它通过单片机及闭环回路实现数字控制，为机器后备蓄电池提供充电管理功能。（7）单片机系统控制部分:为加液车的控制核心，采用 Cortex-M3 内核的 ARM 芯片控制；通过外部传感器及内部的 ADC、DAC、PWM、SPI、GPIO等外设模块，与外部的各个部件组成闭环控制系统。2.3 装置构件（1）储液箱是储液装置，存储的可以是冷却液、稀释油等液体。通过一个装有过滤接头（过滤器 A）的防爆水管与加液泵进水口相连。（2）加液泵是液体加注的动力源。根据液体的不同，更换不同的泵种。它受单片机 PID 闭环控制，形成稳定的转速，提供恒定的水压和水流。（3）流量计是计量液体加注量的涡轮电磁传感器。它串接在加液泵出水口和加液车出水口之间。通过液体不同流速，输出不同频率的方波送给单片机，从而计量出单位时间内加注液体的体积。（4）连接水管是两端带有密封快速接头，连接加液车和加液装置之间的管路。针对不同的应用场合，管道长度有 4 米、6 米、8 米、10 米等规格。（5）回液阀是装在连接水管上的一个闸阀，主要作用是用来切断或打开加液的管道通路，并保持蓄电池等装置内部的压力不变。（6）过滤器 B 是安装在机器内部的一个过滤装置，用来滤除蓄电池等装置内的杂物颗粒，防止杂物颗粒进入回液箱，在排液过程中污染排液泵膜片。（7）电磁阀是回液箱的一个进气电动阀门。在给蓄电池等加液过程中，电磁阀关闭，用于保持回液箱内的压力与蓄电池内部的压力相等；当加液完成后，该电磁阀打开，用于给排液泵提供一个进气通道，可以把回液箱内的残液抽走。（8）液位传感器是使用红外光通过 45 度锥面反射来检测液位高度的传感器。当回液箱液体未到图 1 电路结构框图轨道交通用智能语音自动加液车的设计与研制南京公交集团新城现代有轨电车有限公司 常欢庆轨道交通行业中的加液车，用来给车身蓄电池组循环加注去离子水。国内轨道交通行业目前使用SAFT 加液车（法国进口）的较多，随着使用时间的推移，加液车的元件老化，进口配件采购周期冗长（有的配件已被市场淘汰），极大影响了轨道车辆的运维和生产，因此，研究设计一款适合国内轨道交通行业使用的蓄电池加液车非常必要。1 智能语音自动加液车功能特点新研究设计的基于 Cortex 内核芯片控制的轨道交通用“智能语音自动加液车”功能特点如下：（1）使用汉显液晶模块作为显示器，机器运行状态显示直观，不需查手册。（2）使用涡轮双感电磁流量计，最高计量精度可达 1%。（3）机器所有设置参数均为开放状态，可手动修改。（4）“实时计量”功能：可以在显示器上显示实时加液数值。（5）“定量计量”功能：可以设定加液数值，计数值等于定量值，自动停止。（6）“状态语音”自动播报功能：机器运行状态切换、按键操作等均有语音提示功能，音量高低可调。（7）可通过 USB 数据线更新语音、机器程序。（8）所有电路元件和主要部件均为国产，实现了机器全国产化。（9）可选择 4 米、6 米、10 米等水管长度，系统有不同的压强补偿。（10）可选择“冷却液”“润滑油”或“稀释油”等非粘稠的液体，解决机器的功能单一问题。（11）后备电池可以选择“铅酸密封”“三元锂电”“磷酸铁锂”等蓄电池；充电方式有“均充”“浮充”“涓流”等多种充电模式自动切换，无需人为干预。（12）充电使用数控恒流控制模式，单片机实时采样充电电流和蓄电池电压，使用 DAC 调整电压，控制充电电流，延长蓄电池寿命。（13）蓄电保护功能：当蓄电池馈电后，机器自动休眠保护，以提高后备蓄电池的使用寿命。（14）具有“运行记录”记忆功能，可对机器的使用维护等情况进行追踪。（15）使用 45 度锥形玻璃界面的红外传感器检测液位，最高精度 1 毫米，精确反馈加液状态。（16）使用Cortex-M3内核ARM芯片作为主控，运行自研嵌入式软件，机器运行状态判断灵敏、准确，响应及时。2 新加液车电路结构与单元模块功能、装置构件2.1 电路结构基于 Cortex-M3 内核的 ARM 芯片控制的多功能智能语音自动加液车（下称加液车），其电路结构框图如图 1 所示。2.2 单元模块功能（1）液晶显示部分：为加液车的显示器，采用汉显 LCM 点阵模块，可以实时显示加液车的运行状态、参数、计量值、电池电压、电流、日期时间等。（2）按键人机操作：为加液车的按键输入启动控制等按键操作模块，通过按键可输入机器参数、URBAN PUBLIC TRANSPORT城市公共交通20230127城市公共交通URBAN PUBLIC TRANSPORT20230126真知灼见Knowledge and Insight真知灼见Knowledge and Insight启动/暂停加液过程、切换显示界面等。（3）语音存储播报：为加液车的状态语音存储以及播放单元，可以直接驱动扬声器发声。通过USB 数据线连接电脑，可像 U 盘一样修改存储的语音信息。（4）记录存储查询：为加液车运行状态的数据记录存储部分，其内部通过 USB-UART 转换模块与单片机实现通信。通过上位机软件读取存储在Flash 芯片中的数据信息，可查询机器的液体加注量、蓄电池充放电及维护、机器运行故障等信息。（5）电池后备供电单元：为加液车的供电单元，该电池可以是“铅酸密封”“三元聚合物锂”“磷酸铁锂”等蓄电池。（6）市电充电管理单元：为加液车数控恒流充电单元，它通过单片机及闭环回路实现数字控制，为机器后备蓄电池提供充电管理功能。（7）单片机系统控制部分:为加液车的控制核心，采用 Cortex-M3 内核的 ARM 芯片控制；通过外部传感器及内部的 ADC、DAC、PWM、SPI、GPIO等外设模块，与外部的各个部件组成闭环控制系统。2.3 装置构件（1）储液箱是储液装置，存储的可以是冷却液、稀释油等液体。通过一个装有过滤接头（过滤器 A）的防爆水管与加液泵进水口相连。（2）加液泵是液体加注的动力源。根据液体的不同，更换不同的泵种。它受单片机 PID 闭环控制，形成稳定的转速，提供恒定的水压和水流。（3）流量计是计量液体加注量的涡轮电磁传感器。它串接在加液泵出水口和加液车出水口之间。通过液体不同流速，输出不同频率的方波送给单片机，从而计量出单位时间内加注液体的体积。（4）连接水管是两端带有密封快速接头，连接加液车和加液装置之间的管路。针对不同的应用场合，管道长度有 4 米、6 米、8 米、10 米等规格。（5）回液阀是装在连接水管上的一个闸阀，主要作用是用来切断或打开加液的管道通路，并保持蓄电池等装置内部的压力不变。（6）过滤器 B 是安装在机器内部的一个过滤装置，用来滤除蓄电池等装置内的杂物颗粒，防止杂物颗粒进入回液箱，在排液过程中污染排液泵膜片。（7）电磁阀是回液箱的一个进气电动阀门。在给蓄电池等加液过程中，电磁阀关闭，用于保持回液箱内的压力与蓄电池内部的压力相等；当加液完成后，该电磁阀打开，用于给排液泵提供一个进气通道，可以把回液箱内的残液抽走。（8）液位传感器是使用红外光通过 45 度锥面反射来检测液位高度的传感器。当回液箱液体未到图 1 电路结构框图轨道交通用智能语音自动加液车的设计与研制南京公交集团新城现代有轨电车有限公司 常欢庆轨道交通行业中的加液车，用来给车身蓄电池组循环加注去离子水。国内轨道交通行业目前使用SAFT 加液车（法国进口）的较多，随着使用时间的推移，加液车的元件老化，进口配件采购周期冗长（有的配件已被市场淘汰），极大影响了轨道车辆的运维和生产，因此，研究设计一款适合国内轨道交通行业使用的蓄电池加液车非常必要。1 智能语音自动加液车功能特点新研究设计的基于 Cortex 内核芯片控制的轨道交通用“智能语音自动加液车”功能特点如下：（1）使用汉显液晶模块作为显示器，机器运行状态显示直观，不需查手册。（2）使用涡轮双感电磁流量计，最高计量精度可达 1%。（3）机器所有设置参数均为开放状态，可手动修改。（4）“实时计量”功能：可以在显示器上显示实时加液数值。（5）“定量计量”功能：可以设定加液数值，计数值等于定量值，自动停止。（6）“状态语音”自动播报功能：机器运行状态切换、按键操作等均有语音提示功能，音量高低可调。（7）可通过 USB 数据线更新语音、机器程序。（8）所有电路元件和主要部件均为国产，实现了机器全国产化。（9）可选择 4 米、6 米、10 米等水管长度，系统有不同的压强补偿。（10）可选择“冷却液”“润滑油”或“稀释油”等非粘稠的液体，解决机器的功能单一问题。（11）后备电池可以选择“铅酸密封”“三元锂电”“磷酸铁锂”等蓄电池；充电方式有“均充”“浮充”“涓流”等多种充电模式自动切换，无需人为干预。（12）充电使用数控恒流控制模式，单片机实时采样充电电流和蓄电池电压，使用 DAC 调整电压，控制充电电流，延长蓄电池寿命。（13）蓄电保护功能：当蓄电池馈电后，机器自动休眠保护，以提高后备蓄电池的使用寿命。（14）具有“运行记录”记忆功能，可对机器的使用维护等情况进行追踪。（15）使用 45 度锥形玻璃界面的红外传感器检测液位，最高精度 1 毫米，精确反馈加液状态。（16）使用Cortex-M3内核ARM芯片作为主控，运行自研嵌入式软件，机器运行状态判断灵敏、准确，响应及时。2 新加液车电路结构与单元模块功能、装置构件2.1 电路结构基于 Cortex-M3 内核的 ARM 芯片控制的多功能智能语音自动加液车（下称加液车），其电路结构框图如图 1 所示。2.2 单元模块功能（1）液晶显示部分：为加液车的显示器，采用汉显 LCM 点阵模块，可以实时显示加液车的运行状态、参数、计量值、电池电压、电流、日期时间等。（2）按键人机操作：为加液车的按键输入启动控制等按键操作模块，通过按键可输入机器参数、URBAN PUBLIC TRANSPORT城市公共交通20230127城市公共交通URBAN PUBLIC TRANSPORT20230126真知灼见Knowledge and Insight真知灼见Knowledge and Insight济南“生态公交”构建的实践探索周建国 武德 吴玉荣（济南公共交通集团有限公司，济南 250013）摘 要：结合经济社会的发展，济南公交延伸生态的内涵，将传统绿色公交建设升级为包括企业发展生态、能源体系生态、绿色出行生态、公交社区生态在内的四大生态建设，并开展了一系列卓有成效的建设实践，对公交行业具有一定的借鉴和启示。关键词：生态公交；绿色公交；节能减排中图分类号：U491.1+7 文献标志码：APracticalexplorationoftheconstructionofecologicalpublictransportinJinanZhouJianguo WuDe WuYurong（JinanPublicTransportGroupCo.,Ltd.,Jinan 250013）Abstract:Combinedwiththedevelopmentofeconomyandsociety,JinanBusextendstheconnotationofecology,upgradesthetraditionalgreenbusconstructiontofourmajorecologicalconstructions,includingenterprisedevelopmentecology,en