【摘 要】文章论述了研制临时限速警示装置的必要性，介绍了该装置的设计目标和设计方案，并描述了系统工作原理和工作过程。此装置为列车安全运行提供了一个新的工具。
　　【关键词】线路；临时限速；射频识别；语音警示
　　一、研究背景
　　按照《铁路技术管理规程》规定，在线路施工或事故多发区段为了保证施工人员及列车运行安全，对通过该区段的列车进行临时限速。机车司机在操纵机车运行的同时，需要实时瞭望，及时发现移动减速信号牌，并按照减速信号牌的要求操纵机车减速通过临时限速区段。此外，机车LKJ系统管理人员会事先将限速信息输入到机车LKJ系统中，司机按照LKJ系统的提示操纵机车运行，当机车以超过限速值的速度进入限速区段时，LKJ系统会自动控制机车减速停车，以避免发生行车事故。但是在实际工作中，有时会因为各种原因发生LKJ系统中限速信息没有输入、或者输入错误的情况，此时如果司机瞭望不够，没有及时发现减速牌的情况，就很可能造成列车超速进入限速区段发生行车事故。
　　二、系统设计
　　（1）设计目标。研究设计一种临时限速警示装置，在限速区段前方，发送限速信息给通过的列车，提示司机前方限速信息，避免发生超速通过限速区段的行车事故。（2）总体设计方案。通过对线路施工临时限速情况、列车运行情况以及列车通过限速区段情况的分析和研究，采用近几年来兴起，应用在各行业的高新技术—射频识别技术（RFID）来解决此问题。“线路临时限速警示装置”由地面限速信息发送器和车载限速信息接收警示器构成。各部分实现的功能如下：第一，地面限速信息发送器：存储前方限速信息并以无线方式发送给车载设备；第二，车载限速信息接收警示器：接收地面限速信息发送器的限速信息，并发出语音警示。（3）地面限速信息发送器设计。第一，硬件设计。一是电路结构设计：地面限速信息发送器硬件电路包括天线、射频电路、处理器电路、稳压等，射频电路负责发送调制地面限速信息发送器发送的信号；处理器控制地面限速信息发送器正确发送信息。二是低功耗设计。地面限速信息发送器采用电池供电，由于电池的容量和使用时间有限，所以必须对地面限速信息发送器进行低功耗设计，从而尽可能延长电池使用时间。我们采用的nRF24L01芯片，功耗低，使用1.9V～3.6V工作电源，可采用电池供电，在相同工作模式下，比同类芯片节省近1/3的能量。处理器选用了MSP430系列单片机，在工作频率高达1MHz的状态下电流仅为220μA，具有其他單片机不可比拟的低功耗优势。第二，软件设计。一是寄存器设置和数据包格式。射频收发器的接收地址、收发频率、发射功率、无线传输速率、无线收发模式以及CRC校验的长度和有效数据的长度等信息都在nRF24L01射频收发芯片的寄存器配置字中设置。完整的射频数据包由五部分组成，由高到低分别为前同步码、地址、数据包标号、有效数据和CRC校验。其中，前同步码在发送时由硬件添加，接收时由硬件自动剥离。二是指令接收子程序。地面限速信息发送器上电后，首先进行初始化，使地面限速信息发送器完成与接收模式相关的配置寄存器的设置，完成后进入掉电模式。当地面限速信息发送器进入车载接收器范围，经外部触发后，将CE设为高，经过130μs后，地面限速信息发送器从掉电模式进入接收模式，开始监听空中的数据包。三是信息发送子程序。执行完车载限速信息接收器指令，地面限速信息发送器收发模块开启成发射状态，返回限速信息。在发送模式下，SPI接口有效。MCU把有效数据TX_PLD和目的地址TX_ADDR送入nRF24L01。数据通道0设置为接收应答信号ACK。当CE置高脉冲时，开始发送。数据以1Mb/s或2Mb/s（由MCU设定）的速率发送。
　　三、设备安装及工作过程
　　地面限速信息发送器按临时限速区段的线路方向和限速值区分，分别针对上行/下行、不同限速值的情况，并且放置在专用减速牌中，其发送的减速值与减速牌上标明的一致，由电池供电。
　　“线路临时限速警示装置”已经在国内某铁路局管内线路和机车上推广使用，效果良好，满足了对临时限速警示的需要，为列车运行安全提供了新的保障措施。
　　参 考 文 献
　　[1]游战清，李苏剑.无线射频识别技术理论与应用[M].北京：电子工业出版社，2004
　　[2]周晓光.射频识别技术原理与应用实例[M].北京：人民邮电出版社，2006
　　[3]王长明.铁路机车运用管理[M].北京：中国铁道科学出版社，2006