基于城市軌道交通線網級的乘客信息系統建設研究

李海培

(中鐵第一勘察設計院集團有限公司,西安 710043)

乘客信息系統(Passenger Information System，以下簡稱PIS) 是一個綜合計算機網絡技術和電子媒體技術的綜合服務性系統，在正常情況下提供乘車須知、服務時間、列車到發時間、列車時刻表、管理者公告、政府公告、出行參考、股票信息、媒體新聞、賽事直播、廣告等實時動態的多媒體信息；在火災、阻塞及恐怖襲擊等非正常情況下，提供動態緊急疏散提示。

在各城市軌道交通建設初期，線路數量較少，存在換乘關系的線路不多，各線路建設時間相隔較遠，系統方案也不統一，線路建設運營基本上是各自為政的。在這樣的建設運營模式下，每條線路的PIS系統都是一個完整而獨立的整體，只需要獲取外部信息源，線路PIS系統就能夠獨立完成從媒體資源的采集到最后節目播出的全部工作。

1 線網級乘客信息發布中心應用背景

隨著我國軌道交通事業的蓬勃發展，軌道交通線路不斷增多，在一些較早開展軌道交通建設事業的城市，如北京、上海和廣州，軌道交通線網都已經初步成形，軌道交通的線網化發展使得PIS系統原有的架構變得不再合時宜。原因主要表現在以下幾點。

(1)資源浪費

如果按照PIS系統原有的架構進行建設，線網內的每條線路都單獨配置一套獨立的媒體編輯設備。由于媒體編輯操作具有一定的專業性，因此還需要配備一批具有專業技能的媒體編輯技術人員。

從軌道交通運營的角度來看，同一線網內的所有線路上播出的媒體節目應該具有一致性和統一性，而實際上各線路的節目源也是統一的，那么由每條線路單獨完成對媒體的編輯實際上是完全沒有必要的。這樣的做法帶來的直接后果，是硬件資源的冗余配置和技術人員的重復配備。

(2)管理困難

從線網角度來看，軌道交通的運營方希望能夠方便地對所有線路進行統一的管理。如果按照PIS系統原有的架構進行建設，獨立管理的做法必然會增大運營管理統一的難度，增多管理中出現的問題。

(3)接口復雜繁多

隨著線路的不斷增加，具有換乘關系的線路也逐漸增多，線路之間的換乘關系日趨復雜，甚至出現了3條線路同站換乘的情況。運營要求換乘線路之間應該存在信息接口，以實現站內的列車到發信息的互通。對于換乘站不同線路間PIS系統不管采用車站接口模式還是中心接口模式，系統接口均較為繁雜，實現起來比較困難。

此外，每條線都必須獨自要與外部信息源(如有線電視、天氣預報)進行接口，這種無謂的重復操作會增加工程的投資以及系統實現的復雜度。

由此可見，PIS系統原有的架構以及建設模式已經不能適應軌道交通建設的現狀以及發展趨勢。為提高軌道交通信息發布管理水平，應立足于整個軌道交通線網，以全局的眼光來重新架構PIS系統，建立1個線網級的乘客信息發布中心(PIS Control Center，以下簡稱PCC)，實現對線網內PIS系統播出信息的控制。

2 線網級乘客信息系統系統架構

在既有建設模式架構下，各線獨立運營，各線顯示獨立的外部信息，各自為政，無法形成規模效應。各線獨立運營時線網乘客信息系統架構參見圖1(a)。

而通過在各線PIS系統之上建立一個線網級的乘客信息發布中心PCC，就可以將各條線的PIS系統發布信息的統一發布、統一運行、統一管理，為乘客提供各類信息，為管理部門運營安全決策提供支持信息，確保系統高效安全運營。PCC管理下的PIS網絡架構參見圖1(b)。

圖1 線網級乘客信息系統系統架構

在引入PCC統一管理后，城市軌道交通線網級乘客信息系統分為3層架構:

第1層：線網級乘客信息發布中心(PCC)；

第2層：線路控制中心；

第3層：車站顯示及車載顯示。

(1)線網級乘客信息發布中心(PCC)

①負責軌道交通各條線路PIS系統的乘客導乘(面向各線的一般和緊急狀態下的運營服務、安全、票務等多方面的自編輯信息)，公共信息(面向各線的一般廣告、實時新聞、天氣預報、交通、股市行情等外部信息)的制作、接收和發布；

②能夠集中定義和管理全系統各類型和級別的用戶所擁有的操作權限(如系統管理權限、廣告管理權限、發布管理權限等)；

③可通過地理位置圖的方式全面監視系統運營，包括控制器的各種狀態，如硬盤空間、播出內容、顯示終端的開關狀態、音量及相關系統設備的狀態，包括在軌道交通線路上使用到的交換機、服務器、磁盤柜、工作站、播放控制器、車載PIS設備和車載監控設備等。

④信息流程

信息流程1∶PIS線網中心(PCC)←→各線路OCC←→各線車站。

信息流程2∶PIS線網中心(PCC)←→各線路OCC←→各線列車。

(2)線路控制中心

①從線網中心(PCC)接收本線乘客導乘及公共信息的播放列表及媒體文件素材信息，通過傳輸網絡下發傳送到本線路各車站、車地寬帶傳輸網絡或車輛段設備；

②本線操作員可編輯、儲存及發送本線的乘客導乘信息(一般和緊急狀態下的運營服務、安全、票務等多方面的自編輯信息)，按照地鐵運營以及有關商業要求，定義本線模板文件，并上傳PIS線網中心(PCC)；

③可監視本線系統運營，包括控制器的各種狀態，如硬盤空間、播出內容、顯示終端的開關狀態、音量及相關系統設備的狀態，包括在本線地鐵線路上使用到的交換機、服務器、磁盤柜、工作站、播放控制器、車載PIS設備等。

④信息流程

信息流程1：線路OCC←→本線車站。

信息流程2：線路OCC←→本線列車。

信息流程3：線路OCC ←→PIS線網中心(PCC)。

(3)車站顯示及車載顯示

①車站顯示

主要負責從本線控制中心接收發布的內容信息，通過播放控制器對本車站所有顯示終端播放信息，并進行統一的控制和管理。可監視本站系統運營，包括控制器的各種狀態，如硬盤空間、播出內容、顯示終端的開關狀態、音量及相關系統設備的狀態。

其信息流程：本線車站←→線路OCC。

②車載顯示

主要負責通過車地寬帶傳輸網絡設備接收發布信息內容，通過車載LCD播放控制器進行解碼后，在本列車的所有LCD顯示屏上實時播放。同時，車載設備利用移動寬帶傳輸網絡通道將車上監視圖像傳遞到PCC、線路OCC。

其信息流程：本線列車←→線路OCC←→PIS線網中心(PCC)。

在單線路模式下乘客信息系統OCC的功能如圖2(a)所示，引入PCC后，PCC應具備的功能如圖2(b)所示，在線網3層架構下PCC與OCC具備的功能如圖2(c)所示。

圖2 線網級乘客信息系統PCC、OCC功能對比

通過功能對比可以看出PCC的功能與單線建OCC的功能具有80%以上的同質性，因此按照線網3層架構下，在PCC建設時可建設性能強大、功能完善的媒體編輯制作、廣告資源管理、播表編制管理、播表分發管理功能模塊，統一外部信息接收接口；而對于線路級OCC，則可以剝離或弱化廣告管理工作，保留原有的線路接口功能(如ATS信號)。由于PCC的建設，大大減少了OCC部分的功能需求，軌道交通每條線建設時可以節省硬件資源的冗余配置和技術人員的重復配備，從遠期考慮大大減少項目投資。

同時，在此線網3層架構下，保留了OCC部分的基礎功能，如果PCC發生故障，或PCC與OCC間通信中斷時，OCC可以完成本線乘客信息系統的基本功能，不會因PCC的單點故障造成線網PIS系統癱瘓。

3 線網級乘客信息發布中心(PCC)構成

下面以重慶軌道交通線網級乘客信息發布中心(PCC)建設為例，對PCC系統構成進行簡述。PCC系統從結構上可分為：PCC管理部分、節目制作及內容管理部分、播出管理部分、播出預覽部分、網絡及網絡安全部分等。PCC系統通過傳輸網絡與重慶軌道交通各線路控制中心的PIS系統連接。由于系統采用網絡化構架方式，因此各個子系統可分別設立于不同的辦公位置，并通過網絡進行通信。PCC系統構成如圖3所示。

(1)PCC管理部分

PCC管理部分主要負責各線路PIS系統的結構化運行數據的分配和管理，如播出版式的創建和審核、播表的創建和審核以及對整個系統信息發布工作記錄的檢查和管理。

PCC管理部分主要設備包括：中心數據服務器(2臺，以集群方式工作)、接口服務器、播表管理工作站、系統維護管理工作站和集成化PCC系統管理軟件平臺等，構建了一個完整的運營管理和集中控制系統。

系統配置冗余數據服務器，數據服務器用于完成對數據的存儲和管理，運行系統的核心管理軟件，同時具備系統的磁盤管理功能。數據庫服務器應配置關系型數據庫管理系統，用來管理歷史數據。在故障情況下，冗余的服務器能自動地進行切換，切換時間不大于15 s。 每臺數據庫服務器應配置雙1 000 Mbps光纖以太網接口，用于連接PCC的冗余光纖以太網數據網絡。

[28] Edward Wong, “Chinese Military Seeks to Extend Its Naval Power”, New York Times, April 23, 2010；山水、杜文龍：《俄越軍火交易背后的暗流》，《兵器知識》2010年第2A期，第20-23頁。

圖3 線網級乘客信息發布中心(PCC)構成示意

系統配置接口服務器，主要完成與IISS系統及各線路PIS中心系統進行信息交換和處理，同時也是系統軟件對外節點和數據交互的關口，主要進行簡單的數據處理和協議轉換，以減輕系統服務器的負擔。系統采用冗余接口通信處理器，用于與該線路進行協議轉換與數據處理。 每臺接口通信處理器應配置雙1000Mbps光纖以太網接口，用于連接PCC的骨干網絡和對IISS的冗余光纖以太網數據網絡的接口。

(2)節目制作及內容管理部分

節目制作及內容管理部分負責重慶軌道交通內部宣傳片及廣告節目的制作，及系統播出數據的檢索、管理、審核以及音視頻文件格式的轉換。節目制作及內容管理部分主要由非線性編輯系統及素材管理工作站組成。

(3)播出管理部分

播出管理部分主要用于各線路PIS系統視音頻信息的分發以及播出。系統主要由視頻流服務器、播出控制工作站、直播工作站、直播數字電視編碼器、數字有線電視解調器、上下變換器、視音頻切換矩陣等組成。

設置突發事件信息發布工作站，可分級、分布式設置，根據運營管理的需要，在不同部門、不同位置設置，具備權限的分級管理、用戶管理和日志管理功能。可選擇全線網、線路、車站以及列車的每臺媒體控制器，支持單選和組合選擇模式，發布多級別的信息，支持信息的預定義和自定義功能，具備針對特定信息的關鍵字段修改功能，同時可在此工作站顯示發布信息的顯示效果。

(4)播出預覽部分

PCC總編播控制中心具備車站顯示終端的顯示效果的查看及預覽功能。

節目預覽工作站可任意選擇線網內的每一臺媒體控制器，進行已提交文件的審查工作，可以對已提交的節目內容，進行預覽、通過、退回，并可標注預覽審核不通過的原因。具備用戶管理、權限管理和日志管理功能。

后續線路PIS系統將可能采用不同技術標準的顯示控制器，因此PCC系統應能具有接納各線路PIS系統的播放控制器、顯示屏等設備的能力。

①高清、標清LCD播放控制器

PCC系統配置線路級LCD控制器各1套。后續線路PIS系統將可能采用不同技術標準的LCD控制器，因此PCC系統應能具有接納各線路PIS系統的LCD控制器的能力。

②大屏顯示設備

大屏顯示設備用來顯示PCC系統監播、系統設備監控、突發事件發布界面、節目預覽內容和畫面。 大屏顯示系統采用2×2塊42英寸等離子無縫拼接顯示系統，支持多個窗口顯示，圖像縮放，并可實現整屏漫游。

(5)網絡及網絡安全部分

網絡系統平臺應能夠高速的處理大量信息以及多種應用需求，支持各種不同的應用服務。網絡系統的交換機、路由器、防火墻等組成部分要有較高的信息處理能力和較高的帶寬連接，以及要有較強的擴充和升級能力。 PCC網絡為冗余千兆光纖以太網，網絡具備VLAN功能，具有廣播風暴抑制功能，采用統一安全管理系統進行網絡隔離，保證網絡安全。

PCC采用2臺核心交換機。PCC系統的中心服務器、視頻流服務器等均使用千兆接口連接到2臺核心交換機上。

PCC配置1臺路由器，用于實現平臺與外部信息源及接入平臺的其他系統的接入功能。為了保證PCC的安全性，在網絡出口部署1臺統一安全網關。除了提供傳統防火墻/VPN功能外，還將提供IPS入侵防護/病毒防護/URL過濾/垃圾郵件防護等功能。

4 結語

實際上，PCC的建設不只是表面上看起來的那么簡單，不僅需要硬件、軟件的搭建，還需要一系列完備的規則的支撐。相比進行信息資源的編播，PCC更重要的任務是制定規則來約束后續線路PIS系統建設的方案，并且制定接口規范，以保證即使采取不同的系統方案，所有線路的PIS系統都能夠順利地接入到PCC，并且接收和使用PCC下發的信息資源。這一系列規則的制定并不是一蹴而就的，需要城市軌道交通建設過程中根據各地的具體情況專題研究。

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