無人駕駛地鐵列車乘客信息系統的關鍵技術分析

王洋　李福進

摘 要：文中結合軌道交通闡述了無人駕駛地鐵列車控制系統的主要功能及特點，介紹了無人駕駛地鐵列車各子系統中的關鍵技術，并提出了實現全自動無人駕駛系統的難點，為地鐵列車實施全自動無人駕駛方案提供參考。

關鍵詞：無人駕駛；地鐵列車；乘客信息系統

無人駕駛地鐵列車系統是最先進的地鐵運行控制技術，其中，乘客信息系統是無人駕駛地鐵列車系統的重要組成部分之一，借助信息服務系統負責引導乘客快捷、安全地上下、承換地鐵。乘客信息系統乘客信息內容隨乘客流量不斷更新，信息采集和服務均通過與乘客計算機系統相互通訊來實現。乘客信息系統主要包括閉路電視監控系統、多媒體播放系統及廣播系統等三個子系統。隨著現代網絡通信技術及“多媒體播放”LCD屏技術的快速發展，有效促進了乘客信息系統技術的發展與完善。

1 全自動無人駕駛方案

在列車的折返過程中，通過UTO系統，列車可通過系統的移動授權信號完成運行方向的自主確認，并能完成兩對應駕駛室的自動轉換，自動關閉和激活相應駕駛系統。在駕駛系統的自動轉換過程中，要確保數據（如牽引制動狀態、控制數據、其他列車狀態信息、車門狀態信息等）的穩定性，防止在駕駛系統轉換過程中數據丟失。在有列車插入時或列車運營前，信號系統會參考列車時刻表自動向列車發送識別號信息。列車發車前，列車兩端駕駛系統均處于自動模式時，當列車收到來自OCC發出的喚醒指令后，列車自動啟動自檢、靜態測試、執行啟動等車載子系統。

2 各子系統中的關鍵技術

2.1 列車以太網技術

無人駕駛地鐵列車各系統的信息存儲與通信的實現，特別是大量乘客信息系統的建立，信息傳輸量劇增。這對信息網絡傳輸系統提出了更高的要求。以太網硬件設備具有很高的可靠性和數據存儲、傳輸的安全性，是確保大量數量在各設備間實時傳輸的關鍵技術之一。交換機主要用于控制內部虛擬網絡間的相互通訊，具有冗余功能即主從設計，能夠對源地址及目標地址進行翻譯，能夠支持動態主機管理協議，同時能夠支持通用的網絡配置協議，可實現每一端口數據傳輸速率的自動控制。

2.2 虛擬局域網絡

隨著傳輸數據量的不斷增大，以太網技術是乘客信息系統信息傳輸的首選，但是如何保證數據安全、可靠、實時地在網絡上不同設備之間進行傳輸。該虛擬網絡包含所有的列車控制的子系統設備，如車輛控制單元、門控單元、空調控制單元。該虛擬網絡包含所有車載網絡設備、如交換機、網絡控制計算機，該虛擬網絡包含所有的乘客信息系統設備、如媒體控制單元、功放攝像頭。由于局域網上需要傳播大量視頻語音信息，這些信息數據量大且更新發送頻繁，很容易引起廣播風暴，單獨劃分乘客信息系統。

2.3 廣播系統

相關的控制數據則通過以太網傳輸連接實現，在列車運行過程中，列車無線電控制單元需要始終和車載音頻控制單元保持主控對主控的匹配位置。而其主從的信號則通過以太網來源于列車的中央控制單元，從而達到有效同步的效果，車載音頻控制單元則通過以太網對每節車內的功放進行語音信息的傳輸，每節車內分別配有兩個功放單元，已達到單節車語音播放冗余的目的。通過用戶數據報文的協議，以單播的方式向車載無線電臺發起語音通訊請求，車載無線電臺向地面控制中心發起通信請求，地面控制中心發出確認信號后，地面控制中心與乘客之間的通訊通道便建立起來，從而實現雙方對講交流。

3 閉路電視監控系統

3.1 數字攝像機的選擇與設置

列車雖然是無人駕駛，但列車的運行狀態必須得到全方位的時時監控。監控以影像形式傳輸至地面控制中心，這就要求影像必須清晰、無盲區。攝像機的選擇與設置就顯得非常重要。為了實現列車前后軌道狀態的監控，在列車前后端各裝有一部高清數字攝像機。這兩臺攝像機的選擇需考慮列車逆光行駛及進出隧道等情況，因此，端部攝像機需具備較寬的動態WDR調節功能。為了監控每節車廂兩側車門狀態和乘客流動情況，需在每組車門兩側各設置一臺攝像機，安裝位置為車體外側，這就要求該攝像機要足夠薄，安裝后整體尺寸在允許范圍內，同時還要考慮列車清洗時攝像機的防水性及溫度、濕度變化時鏡頭的防冷凝水功能。

3.2 數字視頻數據的傳輸與存儲

為了實現對各臺列車內突發事件的實時掌握，地面控制中心能夠通過通訊網絡向處于任何狀態的任一列車發出視頻通訊請求，該列車相對應的攝像機應及時響應并與地面控制中心建立視頻通訊連接，將攝像機拍攝到的視頻數據傳輸至控制中心，并投放到監控屏幕上。很多情況下，地面控制中心需調用列車發生突發情況后的歷史視頻記錄，因此，在每列車中均設有兩個視頻記錄儀，交替記錄冗余數據，能夠在本地硬盤中記錄攝像機拍攝的數字信息，本地硬盤設計采用HDD4T技術，可連續存儲視頻信息10天以上。無人駕駛地鐵列車乘客信息系統的建立與完善須做到與時俱進，系統初步建立后，勢必會存在一些缺陷，特別是隨著各行業技術水平的不斷發展，因此需不斷完善和升級該系統。

4 結束語

以太網結構及關鍵技術在無人駕駛地鐵列車乘客信息系統中的應用，能夠有效簡化系統接口，降低列車設計成本，值得在國內大力推廣。

參考文獻：

[1]宋勐.南京地鐵南延線列車乘客信息系統[J].現代城市軌道交通，2002.

[2]蔡國濤，陳蕾.對乘客信息系統的分析[J].現代城市軌道交通，2012.