無人駕駛城軌車輛乘客信息系統的研究

袁玲 何英彪 李時民 佘瑤 羅靖

摘 要 對馬來西亞KVLRT3項目無人駕駛城軌車輛乘客信息系統進行介紹，該系統基于H型網絡架構及全數字化廣播、信息顯示、媒體播放、視頻監控。描述了系統的主要功能和技術特點，為國內后續即將實施的無人駕駛項目提供良好的借鑒及參照。

關鍵詞 乘客信息系統 無人駕駛 H型網絡 數字化

中圖分類號：TP13 文獻標識碼：A

1概述

全自動無人駕駛列車采用先進的全自動控制解決方案，無需司機操控，即可實現列車自動喚醒、自檢、自動發車離站、上下坡行駛、到站精準停車、自動開閉車門等全自動操作，無人駕駛項目乘客信息系統高度匹配無人駕駛車輛屬性，為車輛運營提供穩定可靠的廣播、信息顯示和視頻監控服務。

常規乘客信息系統由3個關鍵子系統組成：廣播對講系統、多媒體播放系統、視頻監控系統組成。

1.1列車廣播對講系統功能

列車廣播對講系統主要包含以下功能：（1）運營控制中心對車輛的廣播；（2）司機室對講；（3）司機與乘客的緊急通話；（4）司機對乘客的廣播；（5）緊急信息廣播；（6）數字化報站廣播。

1.2多媒體播放系統功能

在客室適當位置安裝LED和LCD顯示屏，可進行以下功能的顯示：（1）LED 信息顯示：包括目的地顯示屏、客室兩端顯示屏、LED 動態地圖顯示屏等，可以顯示列車運行線路、方向、下一站、換乘站等信息，到站顯示與數字 廣播報站同步；（2）LCD 多媒體播放信息顯示：包括廣告、實時新聞直播和錄播，并能夠在LCD 多媒體顯示屏上插入報站相關的乘客信息內容；系統能夠通過與車地無線傳輸系統車載設備的接口獲取實時直播的信息。

1.3視頻監控系統

通過在司機室設置 LCD 顯示器和視頻服務器，在司機室和客室設置適當數量的攝像機，可以實現以下功能：（1）司機可通過顯示器監控司機室和客室的狀況，錄制的視頻圖像可在列車上進行本地存儲；（2）視頻聯動功能：當發生如乘客應急對講、車門緊急解鎖裝置、火災報警系統等緊急事件時，司機可人工選擇觸發顯示屏顯示（可選全屏顯示或四分屏顯示）事件發生所在車廂圖像，輔助司機對事件的處理；（3）視頻監控錄像可通過與車地傳輸車載設備的接口，將列車上的視頻監控錄像實時上傳給地面控制中心。

KVLRT3項目無人駕駛車輛乘客信息系統同有人駕駛車輛相比，同樣由上述3個關鍵子系統組成，如下系統框圖所示。

但與傳統的系統功能仍然存在一些區別，如下對比所示：

2無人駕駛項目乘客信息系統的關鍵技術

作為KVLRT3項目無人駕駛城軌車輛，不但有著一般有人駕駛地鐵列車的普遍技術功能，而且還具有一些特殊設計的功能以適應無人駕駛高技術、高可靠性的要求。

2.1系統全數字化

采用全數字化廣播、信息顯示、媒體播放、視頻監控。數字化是電子與通訊技術發展的必然趨勢，以數字化、集成化、模塊化和標準化為主要特征的現代電子通信技術將以更快的速度發展。未來幾年，電子與通信技術將由模擬向數字化全面過渡。信息數字化具有模擬信號無可比擬的優點， 主要表現在如下幾個方面：

（1）數字信號傳送具有穩定性好、可靠性高的優點。

（2）數字電路簡單。數字電路大多為集成電路和大規模集成電路構成，而且處理器易于處理數字信號，沒有模擬電路里的各種調整，因而電路工作穩定。

（3）數字信號易壓縮和糾錯。列車電子與通訊系統也同樣正在經歷從模擬系統到數字化的快速發展。作為地鐵列車的主要子系統之一，馬來西亞KVLRT3項目列車乘客信息系統實現了音頻、視頻傳輸的全數字化，引導了列車車載乘客信息系統技術的發展方向。

2.2系統H型網絡架構

關于馬來西亞KVLRT3項目無人駕駛項目，乘客信息系統采用有別于其他項目的網絡架構，其所有部件均連接在列車的以太網上。整個列車以太網采用H型結構設計，主干網使用CAT7的千兆網絡進行數據傳輸，子系統同樣使用CAT7網絡連接，所有以太網設備均連接在交換機上，并通過主干網進行車與車之間的數據交換。

與簡單的線性結構相比，該結構具有如下優點：其容許至少一個電纜連接出現故障而不喪失功能。 在大多數情況下，可以容忍更多的電纜故障。 只有連接到一臺交換機的所有電纜同時斷開，才會導致網絡故障。與簡單的環形結構相比，“H”結構的主要優點是由于交叉連接而使傳輸時間更短。

2.3系統以太網技術

高標準的以太網硬件設備是保證數據安全、可靠、實時地在網絡上不同設備之間進行傳輸的關鍵之一。

乘客信息系統的以太網網絡同時被車輛中不同的系統使用，用于傳輸各系統的故障診斷數據，作為維護通道使用。它符合IEEE 802.3和其他普遍接受的以太網通信規則和標準。

系統提供的所有交換機都是管理型交換機。列車承載分為三個VLAN。配置如下：

（1）VLAN700：列車管理系統。

（2）VLAN800：網絡管理。

（3）VLAN900：PIS / CCTV設備。

每個VLAN由一個子系統使用。這可以防止從一個系統到另一個系統的干擾，從而提高可用性。它還允許使用QoS（服務質量），比如，可以防止一個系統內的故障導致另一個系統內的通信丟失。

以太網主干的標稱數據速率為1000MBit / s，即它是千兆網絡。這個速度留下了網絡未來擴展的容量。

2.4車地語音通訊

車輛與地面及時的語音通訊是無人駕駛廣播系統的主要特點之一，主要包括兩方面：

（1）地面控制中心可根據視頻監控情況及時中斷車載自動廣播，對客室內進行人工語音提示。列車廣播系統為車載無線通訊系統提供以太網接口激活OCC廣播；OCC廣播無需司機操作。

（2）OCC與乘客的緊急對講，列車通訊系統提供接口與無線通訊設備接口，通過無線通道與OCC間通訊； 同時乘客緊急對講設備集成攝像頭，可將對講語音和監控畫面同步傳送到OCC。

2.5客室快速語音傳輸指數（RASTI）

每個客車配備8個揚聲器，其響應頻率可以達到高質量的廣播。

同時每輛車中有兩個客室主機，每個主機驅動客室一側的四個揚聲器，這樣的設計可以增強廣播功能冗余度，同時客室內的廣播音量可以通過噪檢裝置進行自動調整。

客室廣播系統滿足如下指標：

（1）在距離地面1.5米高處測量時，整個列車的聲音覆蓋范圍均勻在dB以內（背景為81db）。

（2）良好的可聽性{快速語音傳輸指數（RASTI）水平> 0.6}（0.6 <0.740≤RASTI≤0.833）。

2.6系統維護及診斷

KVLRT3無人駕駛項目較常規項目的維護及診斷軟件，功能更為強大，包括如下兩個方面：

在地面媒體編輯器中安裝系統維護軟件，用于實現如下功能：

LCD媒體顯示屏及LCD動態地圖顯示屏顯示模板編輯、車站和線路配置（包括站點信息的添加、編輯、預覽，線路信息的新建、編輯、預覽）、特殊和緊急信息配置、播放列表配置、日志管理、媒體內容上傳、用戶管理。

同時為列車配置診斷測試軟件，用于實現數據檢索和瀏覽、系統故障診斷、配置/校準和設置；系統自檢；軟件升級；系統管理員功能。

3結束語

無人駕駛城軌車輛乘客信息系統采用全以太網的結構和相關關鍵技術的運用能簡化系統對外接口，減少車輛設計的復雜性和成本。馬來西亞KVLRT3項目乘客信息系統的全數字化、以太網架構共用化都將很好的為國內新興的無人駕駛項目提供良好的借鑒和參考。

參考文獻

[1] 闞庭明.城市軌道交通乘客信息系統技術發展趨勢探討[J].軌道交通信息系統，2008（18）.

[2] 孫寰宇，顧向鋒.基于LTE技術的車地無線通信組網方案分析[J].鐵道標準設計，2014（08）.

[3] 趙晗.基于LTE（長期演進）技術的地鐵乘客信息系統組網方案分析[J].應用技術，2015（10）.

[4] 劉靖.乘客信息顯示系統移動寬帶傳輸網建設與思考[J].鐵道通信信號，2010（06）.