基于手機(jī)的地鐵列車乘客信息系統(tǒng)顯示方案研究與應(yīng)用

傅思良 王文輝

摘要：基于地鐵列車無線WIFI和智能手機(jī)發(fā)展，為進(jìn)一步提升地鐵列車客服質(zhì)量，深圳地鐵提出了一種基于手機(jī)的乘客信息系統(tǒng)顯示方案，對(duì)地鐵9號(hào)線911車乘客信息系統(tǒng)技術(shù)升級(jí)改造，研究實(shí)現(xiàn)乘客手機(jī)APP報(bào)站等提醒服務(wù)功能，順利通過了信號(hào)干擾測(cè)試并投入試用，正線運(yùn)營(yíng)測(cè)試至今系統(tǒng)表現(xiàn)良好且取得了良好的用戶試用體驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：WIFI；手機(jī)；乘客信息系統(tǒng)；廣播報(bào)站；信號(hào)干擾測(cè)試

1.背景

目前地鐵列車上的用于乘客信息傳遞的設(shè)備種類較多，一般采用列車廣播、不同位置的LED或者LCD動(dòng)態(tài)地圖和媒體電視屏，從聽覺到視覺等多方面提醒乘客當(dāng)前站點(diǎn)、下一站、終點(diǎn)站等列車運(yùn)行信息。

為讓乘客既能享受豐富多彩的休閑方式，又確保乘車到站有效提醒，深圳地鐵首次提出和研究基于手機(jī)的地鐵乘客信息系統(tǒng)顯示方案，通過在地鐵列車乘客信息系統(tǒng)技術(shù)改造升級(jí)，開發(fā)地鐵運(yùn)營(yíng)APP，通過WIFI和藍(lán)牙無線方式信息傳輸并實(shí)現(xiàn)乘客通過自己的手機(jī)提示獲取列車運(yùn)營(yíng)信息以及提醒信息。

2.技術(shù)方案介紹

2.1 系統(tǒng)功能原理

系統(tǒng)主要由地鐵列車PIS系統(tǒng)、車載信標(biāo)設(shè)備、云平臺(tái)及手機(jī)APP等三部分組成。地鐵列車PIS將列車運(yùn)營(yíng)信息、到站提醒信息等發(fā)送給無線發(fā)送設(shè)備，無線發(fā)送設(shè)備將這些信息通過加密算法在地鐵車廂內(nèi)廣播，手機(jī)APP端通過密鑰解析廣播信號(hào)和快速獲知當(dāng)前地鐵運(yùn)行的站臺(tái)信息，實(shí)現(xiàn)查看當(dāng)前列車運(yùn)行狀態(tài)、到站提醒等功能。具體的信息傳輸和通信路徑如圖1。

① LED：Light Emitting Diode，發(fā)光二極管

② LCD：Liquid Crystal Display，液晶顯示器

③ PIS：Passenger Information System，乘客信息系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)硬件組成介紹

在原有乘客信息系統(tǒng)基礎(chǔ)上，在每車廂4、7門上的LCD動(dòng)態(tài)地圖位置各安裝一個(gè)接線盒、車載信標(biāo)設(shè)備和發(fā)射天線，改造后的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟妶D2。

其中，接線盒、車載信標(biāo)設(shè)備和天線等均安裝在原PIS系統(tǒng)動(dòng)態(tài)地圖屏旁邊，固定在側(cè)頂板滑道上，使用安裝支架固定。信標(biāo)系統(tǒng)從客室LCD動(dòng)態(tài)地圖屏電源線上取電，LCD動(dòng)態(tài)地圖、接線盒和信標(biāo)設(shè)備通信電纜采用RS485連接，車載信標(biāo)設(shè)備與天線通信電纜采用同軸以太網(wǎng)連接，具體線路整改圖見圖3。

各設(shè)備特點(diǎn)如下：

（1）采用無線不連接技術(shù)，與通信移動(dòng)終端不建立無線連接，不受連接移動(dòng)終端數(shù)量限制。

（2）PIS系統(tǒng)與無線發(fā)送設(shè)備，無線發(fā)送設(shè)備與移動(dòng)終端都是單向通信，無線發(fā)送設(shè)備與移動(dòng)終端通信數(shù)據(jù)采用加密機(jī)制，保證通信數(shù)據(jù)安全性以及抗干擾性。

（3）針對(duì)不同APP的需求，無線發(fā)送設(shè)備可以根據(jù)實(shí)際需求調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)發(fā)射頻率。

2.2系統(tǒng)功能介紹

（1）通過手機(jī)端APP實(shí)現(xiàn)列車實(shí)時(shí)位置和站點(diǎn)等信息顯示功能

可在離線狀況下，通過無線發(fā)送設(shè)備查看各車輛當(dāng)前位置。在觸發(fā)到站提醒的時(shí)候，在乘客對(duì)信息提示進(jìn)行確認(rèn)后，進(jìn)行站點(diǎn)周邊信息的顯示，并可進(jìn)行各類活動(dòng)的查詢。

（2）通過手機(jī)端APP實(shí)現(xiàn)到站、反向、換乘和緊急情況等提醒功能

在列車即將到站時(shí)，由APP進(jìn)行彈窗提示，通知乘客即將到站，準(zhǔn)備下車，同時(shí)進(jìn)行站點(diǎn)周邊信息的顯示。若在乘客乘車方向反向的時(shí)候，由APP進(jìn)行彈窗提示，通知乘客下車，換乘正確方向的列車。另外，在乘客選擇的終點(diǎn)站與上車的站點(diǎn)不屬于同一條線路時(shí)，在即將到達(dá)換乘站時(shí)進(jìn)行提示，提醒剩下下車進(jìn)行換乘。尤其是在地鐵車輛發(fā)生緊急情況時(shí)，手機(jī)APP可同時(shí)進(jìn)行報(bào)警提醒，對(duì)乘客進(jìn)行安撫，降低緊張情緒。

2.3手機(jī)APP無線通信方式

手機(jī)APP同時(shí)支持WIFI和藍(lán)牙兩種信息獲取方式，手機(jī)APP根據(jù)手機(jī)機(jī)型、配置、網(wǎng)絡(luò)的情況，自動(dòng)采取以上兩種方式，獲取列車運(yùn)行信息，根據(jù)乘客設(shè)置的下車站點(diǎn)，在列車運(yùn)營(yíng)到目的地或者換乘站之前，自動(dòng)對(duì)用戶進(jìn)行彈窗、鈴聲、震動(dòng)等方式提醒，保證乘客可以放心進(jìn)行各項(xiàng)活動(dòng)。兩種無線通信方式如下：

（1）WIFI（5.8GHz頻段）方式

手機(jī)APP利用內(nèi)置WIFI（5.8GHz頻段）設(shè)備，間歇掃描車廂空間內(nèi)的WIFI（5.8GHz頻段）信號(hào)，從而獲取列車的實(shí)時(shí)運(yùn)行信息。同時(shí)，不需要接入特定的WIFI網(wǎng)絡(luò)，保持手機(jī)的正常使用。

（2）藍(lán)牙方式

手機(jī)APP利用內(nèi)置的藍(lán)牙設(shè)備，間歇掃描車廂空間內(nèi)的藍(lán)牙信號(hào)，從而獲取列車的實(shí)時(shí)運(yùn)行信息。同時(shí)，不需要與無線發(fā)送設(shè)備建立持續(xù)的連接，保持手機(jī)的正常使用。

2.4手機(jī)APP實(shí)際應(yīng)用效果

（1）當(dāng)前站顯示

如圖4，手機(jī)APP可以顯示當(dāng)前站，以及要到目的站的相應(yīng)路線圖。

（2）換乘站和到站提醒

如圖5，乘客可以使用手機(jī)APP手動(dòng)設(shè)置自己的目的地站點(diǎn)后，APP會(huì)自動(dòng)計(jì)算換乘路線，在到達(dá)換乘站和目的站之前向用戶進(jìn)行提醒。

3.信號(hào)干擾測(cè)試

系統(tǒng)所使用藍(lán)牙的工作頻段為2.4GHz范圍，發(fā)射功率為4dBm，與地鐵中的車載CBTC射頻通道為同一工作頻段，為保證不對(duì)現(xiàn)有地鐵系統(tǒng)CBTC信號(hào)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行充分驗(yàn)證。

3.1測(cè)試方案介紹

主要采用對(duì)設(shè)備的波形特征的測(cè)試，評(píng)估分析在站臺(tái)、隧道范圍內(nèi)，在列車車廂靜止和運(yùn)動(dòng)下2.4 GHz頻段內(nèi)電磁環(huán)境測(cè)試及對(duì)CBTC傳輸性能的影響。

3.2測(cè)試方案過程數(shù)據(jù)

（1）實(shí)驗(yàn)室預(yù)測(cè)試

無線發(fā)送設(shè)備2.4G 波形特征的測(cè)試結(jié)果如下：

（2）車載信標(biāo)設(shè)備與CBTC系統(tǒng)測(cè)試-車廂

未開啟藍(lán)牙時(shí)，在工作頻段2402-2483.5MHz 頻譜掃頻情況F≤-37dBm、其他信號(hào)4個(gè)載波占用F≤-55dBm，背景噪聲noise≤-98dBm。

開啟車載信標(biāo)設(shè)備后，CH1：2402 MHz、CH4：2426 MHz、CH13：2480MHz 電平分別為≤-44/-45/-60dBm，CBTC 系統(tǒng)F=≤-37dBm，C/I=7 至23，e4 個(gè)寬帶調(diào)制載波≤-55dBm行成底噪C/I=18dB，所在頻段底噪≤-98dBm。車載PIS-APP 開啟數(shù)據(jù)無惡化。

3.3 測(cè)試結(jié)論

車載信標(biāo)設(shè)備所發(fā)射的藍(lán)牙廣播信號(hào)，不會(huì)對(duì)CBTC系統(tǒng)產(chǎn)生影響。開啟車載信標(biāo)設(shè)備后，車輛以CBTC 模式的運(yùn)行，未產(chǎn)生因移動(dòng)授權(quán)延時(shí)過大產(chǎn)生的車輛緊急制動(dòng)，端到端平均時(shí)延無明顯變化，車上PIS視頻廣播系統(tǒng)可以正常播放視頻PIS視頻廣播系統(tǒng)吞吐量略低，但仍高于系統(tǒng)設(shè)計(jì)吞吐量。

4.結(jié)束語

深圳地鐵首創(chuàng)把地鐵列車廣播報(bào)站等信息無線推送到手機(jī)APP，是智能軌道交通領(lǐng)域一次大膽嘗試。目前9號(hào)線地鐵列車911車完成了基于手機(jī)的地鐵列車乘客信息系統(tǒng)顯示功能驗(yàn)證并取得了較好的測(cè)試效果，深圳地鐵將在既有線和新線列車上逐步實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)推廣應(yīng)用。

【參考文獻(xiàn)】

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