低地板有軌電車乘客信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)

■ 溫晉峰 尹琛

溫晉峰：南車南京浦鎮(zhèn)車輛有限公司智能產(chǎn)品研發(fā)部，工程師，江蘇 南京，210031

尹 琛：南車南京浦鎮(zhèn)車輛有限公司智能產(chǎn)品研發(fā)部，工程師，江蘇 南京，210031

在軌道交通領(lǐng)域，乘客信息系統(tǒng)已經(jīng)被大眾所熟知。低地板有軌電車其運(yùn)營管理模式既不是公交車也不完全是軌道交通，對(duì)于乘客信息系統(tǒng)而言，合理的、人性化的設(shè)計(jì)將提高有軌電車的個(gè)性化程度，提升公眾對(duì)有軌電車的認(rèn)同感，也將為有軌電車運(yùn)營帶來一定的收益。

1 系統(tǒng)概述

低地板有軌電車相對(duì)于干線鐵路車輛及地鐵車輛，其車體結(jié)構(gòu)較小，這就要求設(shè)備的集成要考慮小型化問題。為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力及減少布線，系統(tǒng)采用全數(shù)字化設(shè)計(jì)也成為其一大特點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)。另外對(duì)于地面復(fù)雜的交通情況，低地板車輛采用后視系統(tǒng)及車外廣播來識(shí)別車輛兩側(cè)的情況并對(duì)車外行人進(jìn)行提醒也是其一大特點(diǎn)。

低地板有軌電車乘客信息系統(tǒng)采用以太網(wǎng)總線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的全部數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)總線傳輸，UIC568總線作為備用。系統(tǒng)可以分為廣播語音報(bào)站、乘客信息顯示、多媒體播放、視頻監(jiān)控4個(gè)子系統(tǒng)。所有子系統(tǒng)既相互關(guān)聯(lián)，也可以單獨(dú)運(yùn)行。操作觸摸屏采用TCMS-IDD觸摸屏。系統(tǒng)架構(gòu)見圖1。

2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

廣播系統(tǒng)主要包含司機(jī)廣播、司機(jī)對(duì)講、乘客緊急對(duì)講、語音自動(dòng)報(bào)站、LED文字報(bào)站。視頻播放系統(tǒng)可以提供實(shí)時(shí)電視和預(yù)錄制視頻（廣告、緊急逃生等）節(jié)目，也可以顯示文字信息。視頻監(jiān)控系統(tǒng)提供全方位的實(shí)時(shí)車內(nèi)監(jiān)控，能自動(dòng)工作并且提供可靠的拍攝、記錄和回放功能。

2.1 列車廣播子系統(tǒng)

列車廣播子系統(tǒng)采用數(shù)字廣播，廣播及對(duì)講信號(hào)通過以太網(wǎng)傳輸，UIC568總線作為備用。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

列車廣播模式：自動(dòng)廣播模式、半自動(dòng)廣播模式、手動(dòng)操作模式；在自動(dòng)模式下，TCMS向PIS發(fā)送鑰匙信號(hào)、距離信號(hào)、門釋放信號(hào)和0速信號(hào)等。DVA模塊將計(jì)算TCMS傳來的數(shù)據(jù)，并自動(dòng)觸發(fā)廣播；另外系統(tǒng)還設(shè)置車外廣播、預(yù)錄緊急廣播。

列車具有對(duì)講功能：司機(jī)與司機(jī)對(duì)講、司機(jī)與乘客對(duì)講、列車重聯(lián)之后的對(duì)講。

2.2 信息顯示子系統(tǒng)

信息顯示由LED顯示和LCD顯示組成。LED屏包括安裝在司機(jī)室前端的前端顯示器、安裝在客室內(nèi)貫通道上方的乘客信息顯示器和安裝在門側(cè)的側(cè)面顯示器。前端顯示器：主要顯示終點(diǎn)站信息；客室內(nèi)部顯示器：用于顯示列車行駛的相關(guān)信息，如列車運(yùn)行的線路、方向、終點(diǎn)站及列車將要到達(dá)下一站的到站顯示；側(cè)面顯示器：用于顯示車廂號(hào)、車次號(hào)及服務(wù)區(qū)間等；LCD動(dòng)態(tài)地圖顯示信息：用于顯示列車運(yùn)行線路、方向、下一站、客室車門打開側(cè)、換乘站及相應(yīng)線路的示意圖，方便乘客乘行。

所有的信息顯示都是和自動(dòng)廣播、半自動(dòng)廣播、人工廣播自動(dòng)控制，不需要司機(jī)干預(yù)，響應(yīng)中央控制單元發(fā)來的觸發(fā)信息，觸發(fā)與其對(duì)應(yīng)的顯示單元，并與數(shù)字報(bào)站廣播同步。

2.3 多媒體播放功能

LCD播放系統(tǒng)是基于列車以太網(wǎng)平臺(tái)而設(shè)計(jì), 由PSC、SW、LCD顯示器及以太網(wǎng)構(gòu)成。LCD播放系統(tǒng)通過特殊的傳輸和分配網(wǎng)絡(luò)給乘客提供高質(zhì)量的視頻信息和必要的旅客信息。LCD播放系統(tǒng)負(fù)責(zé)播放數(shù)字電視廣播（實(shí)時(shí)直播）、列車運(yùn)營信息、緊急信息、動(dòng)態(tài)地圖及其他乘客服務(wù)信息等內(nèi)容。LCD播放系統(tǒng)控制方式采用一控多的方式，即全列車LCD屏都接收激活司機(jī)室的PSC控制。為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠，司機(jī)室的2個(gè)PSC同時(shí)工作，2個(gè)PSC互為熱備份，當(dāng)激活PSC出現(xiàn)故障時(shí)，另一個(gè)PSC立即接管所有的工作，媒體播放器不受影響。

2.4 視頻監(jiān)控子系統(tǒng)

視頻監(jiān)控子系統(tǒng)基于以太網(wǎng)干線，和LCD播放系統(tǒng)用同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。所有車廂內(nèi)的攝像機(jī)都和這個(gè)主干線連接。攝像機(jī)配置分為客室攝像機(jī)、司機(jī)室攝像機(jī)、前方攝像機(jī)、后視攝像機(jī)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)除基本的攝像、存儲(chǔ)、播放等功能外，還設(shè)計(jì)監(jiān)控智能功能，系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控和錯(cuò)誤記錄，探測視頻信號(hào)的丟失，探測惡意攝像機(jī)遮蓋，存儲(chǔ)空間狀態(tài)，視頻處理與存儲(chǔ)能支持H.264數(shù)字壓縮技術(shù)，滿足D1全實(shí)時(shí)錄像和傳輸。

3 硬件集成設(shè)計(jì)

低地板列車相比干線鐵路車輛及地鐵車輛，其設(shè)備的安裝控件受到很大限制，因此在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須要考慮設(shè)備的小型化和集成化問題。

全系統(tǒng)硬件設(shè)備組成：PIS控制主機(jī)（PSC）、車廂控制器（PCU-BOX）、司機(jī)室控制器（CCU）、司機(jī)廣播控制盒（PIS-MMI）、司機(jī)麥克風(fēng)（MIC）、前端目的地顯示器（FDU）、司機(jī)室揚(yáng)聲器（CabLSP）、車外揚(yáng)聲器（EL）、客室揚(yáng)聲器（IL）、乘客信息顯示器（IDU）、車側(cè)顯示器（SDU）、乘客緊急對(duì)講器（PCU）、LCD播放終端（LCD）、CCTV主機(jī)（VPU）、車廂交換機(jī)（SW）、后視鏡控制器（VSU）、客室攝像機(jī)（SaCam）、司機(jī)室攝像機(jī)（CabCam）、前方攝像機(jī)（FCam）、后視攝像機(jī)（EVM）。

3.1 PIS控制主機(jī)

非標(biāo)的3U機(jī)箱；模塊化結(jié)構(gòu)，每個(gè)模塊都有不同的功能，能夠方便地整合新的功能模塊來滿足用戶的需求；可提供帶司機(jī)室模塊相關(guān)設(shè)備的必要接口，而且提供系統(tǒng)所需要的功能性接口。

200 Mb/s以太網(wǎng)帶寬和2對(duì)音頻總線；司機(jī)室設(shè)備的控制功能；行程路線管理，自動(dòng)列車廣播，自動(dòng)車站音頻和視頻信息的播放；車輛PIS系統(tǒng)的設(shè)置、診斷和維護(hù)；通過以太網(wǎng)接口調(diào)試及更新軟件；存儲(chǔ)運(yùn)營中廣播語音和顯示內(nèi)容；冗余檢查；系統(tǒng)日志和日志管理。

3.2 車廂控制器

客室揚(yáng)聲器組的冗余輸出和控制；乘客緊急對(duì)講的控制；解碼廣播音頻信號(hào)。

3.3 CCTV主機(jī)

攝像機(jī)的錄像存儲(chǔ)；本地視頻播放的控制管理；實(shí)時(shí)數(shù)字電視的播放控制管理；模擬錄像視頻接口，傳輸給TCMS的IDD設(shè)備。

3.4 司機(jī)廣播控制盒

選擇線路；選擇和啟動(dòng)預(yù)先錄制好的緊急播報(bào)；執(zhí)行手動(dòng)糾正站點(diǎn)。

3.5 車廂交換機(jī)

網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)：IEEE 802.3、IEEE 802.3u、IEEE 802.3x、IEEE 802.1Q、IEEE 802.1d、IEEE 802.1X；支持協(xié)議：Port Trunk with LACP、ICMP、IGMP、TCP、UDP and OSPFVLAN；支持32個(gè)VLAN組，支持基于端口的VLAN，支持QoS，支持POE供電，組播管理，支持CoS（Class of Service），支持帶寬控制，支持SMI接口自動(dòng)輪詢；具有廣播風(fēng)暴控制功能，LED指示電源和link/activity，提供簡單的工作狀態(tài)提示及故障排除；具備Web管理功能；支持自動(dòng)翻轉(zhuǎn)（Auto-MDI/MDIX）；無阻塞交換架構(gòu)，全線速轉(zhuǎn)發(fā)和最大吞吐量過濾數(shù)據(jù)包；支持MAC地址學(xué)習(xí)，自動(dòng)調(diào)整傳輸方式和傳輸速率。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

為了對(duì)乘客信息系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)管理及提高系統(tǒng)的可靠性，系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)分應(yīng)用層軟件和底層軟件兩大部分，應(yīng)用層軟件主要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行管理、維護(hù)及功能調(diào)用，負(fù)責(zé)各設(shè)備的協(xié)調(diào)動(dòng)作；底層軟件主要對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。

5 結(jié)束語

低地板有軌電車乘客信息系統(tǒng)在設(shè)計(jì)理念上采用全數(shù)字化設(shè)計(jì)，符合現(xiàn)階段技術(shù)發(fā)展的需要，同時(shí)給設(shè)備集成、系統(tǒng)管理維護(hù)及車輛布線帶來很多的便利條件。系統(tǒng)小型化設(shè)計(jì)為整車的組裝節(jié)約了空間。系統(tǒng)軟件集成模式給設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化定制奠定了基礎(chǔ)。隨著社會(huì)的進(jìn)步，信息量的不斷增加，乘客信息系統(tǒng)還可以將新聞、股票、廣告、電視、車輛周邊其他信息提供給乘客，這需要在乘客信息系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)上更加貼近乘客需求，更加貼近運(yùn)營管理者需求，在信號(hào)傳輸方式上更加貼近用戶需求，多種傳輸方式并存及信號(hào)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)安全性將是未來研究的重點(diǎn)。