上海市軌道交通車載乘客信息系統設計

劉 璠

（中鐵上海設計院集團有限公司，上海 200071）

目前，上海市軌道交通領域各條線列車車廂內均未設置實時車載乘客信息系統，但在國外發達城市和國內部分城市，實時車載乘客信息系統已經得到應用，如在北京和廣州已經招標選擇了車載乘客信息系統設備，并正在建設中；而上海市軌道交通在進行車載乘客信息系統設計時，則考慮通過接收東方明珠移動電視信號等方式，實現實時車載乘客信息系統圖像下播和車載監控圖像上傳等方案。

上海市軌道交通車載乘客信息系統可直接接收東方明珠移動電視、重新調制后的數字電視廣播或其他流媒體信號，通過車載LCD顯示控制設備實現在列車車廂內視頻和文本信息的發布，實現車站信息與車載信息的一致性和實時性，也可以通過車站級編播中心實時編輯發布視頻信息或插播經過審核的緊急信息，使車載乘客信息系統信息的顯示更具靈活性。

1 上海市軌道交通車載乘客信息系統功能

（1）車載乘客信息系統設備接收專用WLAN傳輸的信息，并經處理后可實時地在列車車廂內LCD顯示屏上進行視音頻播放。車載乘客信息系統所包含東方明珠移動電視引入系統，可以直接接收車站轉發或電視臺直接廣播的東方明珠移動電視信號。

（2）車載乘客信息系統設備具有錄播功能。在當天的運營結束后，可將第二天需要播放的內容傳輸到車內的車載視頻控制服務器預存儲，車輛段和停車場集中接收存儲控制中心下發的次日播放列表及節目內容。列車第二天運營時，車載乘客信息系統可按照接收到的播放列表或其他觸發信號，自行播放預存的節目內容，且當無線系統出現故障時，緩存10 s后即可進入錄播模式。

（3）車載乘客信息系統設備具有準實時模式。當車載乘客信息系統由于特殊原因(如區間AP或車載AP故障等)無法與地面進行不間斷實時通信時，該系統進入準實時播出模式。車載乘客信息系統設備在列車進站停靠期間或列車回庫期間，通過無線網絡在非移動的情況下高速傳輸并預存顯示信息，供車載系統組織播出。

（4）車載乘客信息系統設備具有降級模式（應急模式）。當控制中心故障或網絡通信中斷以及系統檢測到非法入侵時，受到影響的車站子系統迅速自動轉入降級模式，按已接收到的播放列表和節目內容自行組織播放；通信中斷的車載乘客信息系統設備也應按預定義節目內容迅速自行組織播放。

（5）通過專用WLAN系統，車載乘客信息系統設備接收車站和控制中心發送的實時信息（包括流媒體、視音頻、文字和圖形），經車站乘客信息系統子系統或車站級編播中心處理后，以無線方式傳至列車車廂內的LCD顯示屏顯示播放。當列車廣播啟動時，弱化或關閉乘客信息系統伴音；列車廣播關閉時，恢復乘客信息系統伴音。

（6）車載乘客信息系統設備具有車內監控信息的實時上傳功能。列車車廂內視頻監控信息在列車司機室可實時顯示并能實時上傳。多路視頻監控信息需要同時上傳，每一路視頻監控信息分辨率不低于D1標準，幀速率不低于25 fps。

（7）車載乘客信息系統設備具有實時信息的接收功能：車載乘客信息系統的接收設備具有同一傳送內容的斷點續傳功能，能實現運行列車通過專用WLAN及時有序接收信息內容，而不破壞內容的完整性和數據質量。不同組別列車可顯示不同的視頻信息且不出現明顯斷點、失幀、抖動和馬賽克等，音頻播放不出現明顯噪音、滑碼等。

2 上海市軌道交通車載乘客信息系統結構

車載乘客信息系統可分為2部分：車載顯示發布系統和東方明珠移動電視引入系統。

2.1 車載顯示發布系統結構

車載設備主要通過數字移動電視機頂盒或車地寬帶無線通信系統的車載無線接收設備（AP方式）接收發布自車站或控制中心的列車運營信息、緊急信息、乘客服務信息以及東方明珠數字電視信號等內容，通過車載LCD多媒體顯示控制器進行解碼合成后，在本列車的所有LCD顯示屏上實時播放。車載信息顯示系統能實時播放各種信息，包括實時電視轉播、節目錄播、準實時播出等視頻播出，也能實時接收由控制中心傳輸的各種通告、緊急信息和運營信息等。

車載顯示發布子系統為軌道交通車載子系統的一部分，車載子系統主要包括車載信息顯示部分、車載監控部分、車載網絡部分等，車載子系統結構如圖1所示。

2.2 東方明珠移動電視引入系統

在上海市軌道交通車載乘客信息系統設計中主要采用了AP方式，即將東方明珠移動電視信號在控制中心或車站重新調制，將其轉換成車載乘客信息系統可以接收的信號源，隨車載乘客信息系統的信號通過AP發送到運行的列車上，并可實時加載部分運營信息，根據控制中心或列車車載乘客信息系統控制設備的控制命令，在所有或部分車載LCD顯示屏上顯示。上行數據通道也可利用車載乘客信息系統的WLAN無線傳輸網絡傳輸。

3 列車設備結構

車載乘客信息系統車上部分從結構上可分為：車載顯示控制部分、車載顯示終端部分和車載布線部分，主要由車頭主交換機、車載服務器、LCD顯示控制器、LCD液晶顯示屏、車廂內交換機、SDI傳輸轉換器、SDI傳輸線和屏蔽網絡線等設備和線纜構成。列車每節車廂均安裝1臺以太網交換機和SDI傳輸轉換器，構成車內布線網絡的各個節點，在傳輸流媒體信號的同時，為預留的車載無線上網系統及車載視頻監控系統提供傳輸通道。系統采用對稱式結構，在首尾端2個司機室內安裝完全相同的2套設備，互為備用。每節車廂安裝8臺LCD顯示屏。

車載顯示設備主要負責利用WLAN設備將車上監控視頻、互聯網數據、火災報警信號、車輛故障信息上傳至控制中心或車輛段等需要的地點。列車通過車載數字移動電視機頂盒接收DVB-T實時數字電視信號、WLAN設備接收轉發的流媒體信號、TETRA設備接收發布緊急信息和乘客服務信息等內容，以上信息再通過車載LCD顯示控制器進行解碼合成后，在本列車所有LCD顯示屏上實時播放。

車載顯示控制部分主要包括車載服務器、顯示控制器、數字移動電視機頂盒以及SDI信號傳輸器等設備，如圖2所示。所有的信息（視頻信息、廣告信息及其他所需的圖文信息）在控制中心進行統一采編、管理及任意修改終端顯示屏內容并設置相應的信息源設備。實時性信息能通過TETRA和WLAN無線網絡由控制中心向各線路運行的列車同時實時廣播傳送。列車運行期間，如遇WLAN帶寬空閑，則采用斷點續傳的方式接收控制中心傳送的錄播視頻信息，也可在列車入庫后，通過車輛段WLAN進行錄播視頻信息的下載。列車需要播出的信息存放在控制中心的車載服務器數據庫，運營列車的車載服務器定期通過網絡訪問車載中心服務器數據庫以獲取需要的信息，如公告信息。為防止無線網絡發生故障，列車在讀取網絡數據的同時，也要將相應的信息實時更新到本地數據庫內。車載顯示控制器讀取數據庫信息進行播出，在緊急情況下，也可以在控制中心使用手工輸入信息方式將緊急信息發送至指定的列車進行播出。

正常情況下，車尾司機室的車載設備，包括車載無線控制器、車載視頻控制器、車載服務器等均正常工作，車頭司機室的車載設備為備用，開機但不工作。

車載顯示控制器與車載服務器主機之間通過TCP協議保持通信，以監測設備工作狀態是否正常。

列車車廂內LCD顯示屏采用遠程控制開關的方式，在乘客信息系統控制中心、車載管理中心操作員終端或司機操作觸摸屏，操作人員可以通過手動指令方式或根據預先設置好的時間系統自動觸發。

列車車載系統采用RS-422接口對所有列車車廂的LCD顯示屏進行開關控制。車載LCD控制器內置RS-422控制模塊，同時，繼電器開關具有RS-422控制電路，車載顯示控制器通過RS-422接口對繼電器電源輸出的開關控制，以實現LCD顯示屏的開關控制。由于繼電器開關具有地址，因此在應用中，操作人員可開關所有列車LCD顯示屏，也可以對列車某個或某幾個車廂LCD顯示屏進行開關控制。

由于系統采用總線式RS-422控制方式，因此，通過1根控制電纜，首尾司機室都可對列車任意車廂LCD顯示屏進行控制。為避免列車所有LCD顯示屏同時開關造成的電流沖擊，系統以默認的開屏方式為各車廂LCD顯示屏順序開機。