项目理念 |自动无人铁路道闸

项目名称：自动无人铁路道闸

简介：铁路系统是印度最常用的交通方式。它也是由于人为失误（如平交道事故、碰撞等）而面临许多挑战的运输方式之一。印度有 30,000 多个平交道口，车辆可以在这些道口处穿过铁轨。其中，超过 11,000 个是无人过境点。这是大多数事故发生的地方。根据活动人士萨米尔·贾韦里（Sameer Jhaveri）根据知情权申请获得的统计数据，去年在郊区铁路网络中，有 3 202 名乘客死亡，3 363 人受伤。 2015年有3,304人死亡，3,349人受伤。根据 2015-16 年铁路预算，由于有人驾驶的平交道口事故，IR 造成的死亡人数最多。它们的发生主要是由于道路车辆使用者的疏忽，在谈判无人驾驶平交道口时没有遵守《机动车辆法》中规定的预防措施。这些数据可能看起来很陈旧，但今天平交道口仍占印度铁路事故的 40%。

平交道口，公路和铁路线的交叉点，需要人为协调，缺乏协调会导致事故。平交道口由手动门控制。为了避免闸机运行过程中可能出现的人为错误，拟建项目引入了无人铁路道闸自动化的概念。平交道口由看门人管理，在控制室对面的大部分楼层通过电话指示看门人。但是，在这些水平交叉路口可能发生的人工错误率很高，因为在不了解火车时刻表的情况下执行它们是不安全的。延迟开门和关门可能导致铁路事故。因此，无人驾驶铁路闸机自动化系统旨在解决四个问题。首先，它减少了平交道口操作所需的总时间，并确保了列车通过时平交道口乘客的安全。反过来，在闸门操作过程中的直接人工干预有助于减少平交道口的碰撞和事故。由于闸门操作是基于开关装置自动化的，闸门关闭的时间更短。其次，该自动化系统还减少了在关闭水平障碍期间因车辆或人被困而造成的事故。因此，该项目打算开发一种自动铁路闸门控制系统，该系统比现有的手动系统更可靠、更安全。

目标：

1. 火车道闸的开闭：目前，印度铁路系统使用人力来处理火车道障的开闭。目前，铁路控制系统通过电话联系道闸控制室，提供接近的列车、时间等信息。整个系统容易受到人为错误或电话连接问题等许多外部问题的影响。以下提到的错误可能会导致事故，所以为了解决这个问题，我们正在升级道闸开闭系统，在各种传感器的帮助下使其自动化。我们通过以下三种方式处理这一目标：
   • 列车检测：当列车驶入NRF覆盖区域时，将NRF放置在Barrier控制系统中，放置在障碍物附近。放置在列车上的 NRF 与道闸控制系统共享接近列车的信息。这种机制将取代传统的电话呼叫障碍控制室关于即将到来的火车。
   • 红绿灯：当关闸过程开始时，红绿灯将与路障的打开和关闭同步，红绿灯会先变黄，然后变红。否则将保持绿色。红绿灯系统将提醒即将到来的汽车。
   • 障碍物的关闭：当接近的火车进入范围时，障碍物控制系统中的 Arduino Mega 通过 NRF 接收到信息。栅栏的关闭由伺服电机从 0 度到 90 度或 90 度到 0 度缓慢移动来处理。
2. 在障碍物检测中停止火车：由于许多火车伤亡人员包括有人不小心撞到正在行驶的火车前面，考虑到有人在穿过平交道口时被卡住，因为他的汽车无法启动或其他一些不可避免的情况，或者有人不小心位于关闭障碍之下。这些是可能导致事故的一些条件。我们通过以下两种方式处理这个目标：
   • 穿越障碍物下的物体检测：通过红外传感器的应用，我们可以检测穿越障碍物下的任何物体。红外传感器放置在检测物体的交叉障碍物上。如果检测到物体，红外传感器会向放置在靠近火车道闸的数据盒中的 Arduino Mega 发送信号，当接收到信号时，借助火车和即将到来的交叉口之间的 NRF 连接将信号依次发送到火车屏障数据框。列车通过 NRF 从数据盒接收信号后，将信息传递给放置在移动列车上的 Arduino Nano，后者根据接收到的信息，在电机驱动板的帮助下将可变电压传递给列车电机，以及轮流减慢火车的速度。
   • 移动列车前方物体检测：通过超声波传感器的应用，我们正在检测移动列车前方的物体。放置在行驶中的火车头上的超声波传感器不断地发送和接收信号，并借助发送和接收信号之间的时间差，在关注的近场范围内检测到障碍物。如果在超声波的近场范围内（由我们设置）检测到任何障碍物，我们会借助发送和接收信号之间的时间差来计算障碍物与行驶中的火车之间的距离。根据计算出的距离，Arduino Nano 在电机驱动板的帮助下向电机发送所需的电压。将设定最小减速度，因为我们也在防止因突然减速而导致的任何列车内部事故。
3. 在服务器上上传火车信息：当火车信息（火车ID，下一站ID，速度，水位）通过NRF通信传输到障碍控制节点中的Arduino MEGA，然后使用I2C（Inter-Integrated Communication）转发到Raspberry Pi ，然后验证数据，然后使用Python将其上传到 Internet 服务器上。我们通过以下两种方式处理这个目标：
   • 从 Train 获取数据并对其进行验证：当 Train 接近障碍物时，它会将 Train 的重要信息传输到包含 ARDUINO MEGA 的障碍控制节点。该 MEGA 系统用于使用 I2C 通信协议将 Train 的信息传输到 Raspberry。我们选择使用 I2C 是因为它不使用您的串行通信，这绝对是一个很大的优势。其次，灵活性。我们可以通过 Pi 轻松连接多达 128 个从机。此外，我们可以直接链接它们而无需逻辑电平转换器。此数据在 Raspberry 中经过验证，以了解它是否实际上来自经过验证的来源（即火车）。
   • 在服务器上上传经过验证的数据：客户端请求应用程序在每个单独的屏障节点上运行，当经过验证的数据通过时，POST 请求被发送到中央服务器，该服务器立即将火车的信息发布到该中央服务器上。
4. 为乘客和站长创建应用程序和 Web 服务器：为了列车的实时位置检测以及乘客和站长的方便，创建了一个应用程序，该应用程序从中央服务器获取其数据，并在其中更新数据实时。我们通过以下方式处理这个目标：
   • 创建应用程序和 Web 服务器：在此目标中首先，运行在 Node Box 上的 Raspberry 客户端在服务器上发出带有身份验证令牌的 POST 请求。在这个请求体中，也传递了参数。在此服务器验证此身份验证后，如果此身份验证得到验证，则此信息将在数据库中更新。调用一个称为“值”的事件，以便将列车的当前状态更新给相关的站长。火车的这种状态也更新给普通乘客。

   

硬件要求：

• L293D [电机驱动板]
• 稳压器
• NRF
• 超声波
• 红外线的
• 伺服电机
• 树莓派

软件要求：

• NRF：图书馆用户 RF24.h
• 伺服：库使用 SPI（串行外设接口）

快照：

• 带红外传感器和交通灯的火车道障：
  
• 站长登录：
  
• 用户跟踪：
  

团队成员：

• 阿尤什·库马尔·辛格
• 阿基尔·夏尔马
• 阿比曼纽·瓦希什特

注意：这个项目想法是为 ProGeek Cup 2.0- GeeksforGeeks 的项目竞赛贡献的。