南昌地鐵一號線列車乘客信息系統優化設計研究

黃志玲 劉斌 張琪

摘要：本文針對國內地鐵模擬列車乘客信息系統的特點，分析提出了南昌地鐵一號線全數字化列車乘客信息系統的顯著優勢;同時結合南昌地鐵一號線正式開通運營后出現的幾種典型故障，提出了南昌地鐵1號線列車乘客信息系統的優化設計方案。

關鍵詞： 列車乘客信息系統;全數字化;設計方案;MVB

中圖分類號：U293文獻標識碼：A文章編號：1672-9129（2020）14-0050-02

列車乘客信息系統（簡稱“車載PIS系統”）主要包括列車廣播及LED顯示子系統、車載多媒體信息播放子系統、車載視頻監控子系統和和外部接口系統等子系統。列車乘客信息系統作為地鐵行車組織的重要手段，對其穩定可靠性的要求越來越高。本文針對結合運營經驗，提出進一步優化設計對策。

1列車乘客信息系統現狀

模擬信號傳輸具備抗電磁干擾能力弱、系統冗余性差、系統設計復雜、集成化程度低、信號傳輸衰減等特點。隨著對系統穩定性、可靠性、冗余性、數據傳輸量、抗干擾能力等方面的要求不斷提高，原有模擬系統的負荷越來越大，其已無法滿足高要求發展需要。隨著地鐵行業電子通信技術的飛速發展，傳統的基于模擬信號傳輸技術將迅速被基于數字化傳輸技術所替代。

2南昌地鐵一號線列車乘客信息

2.1系統概述。南昌地鐵一號線采用4動2拖6輛編組B2型車，其中列車乘客信息系統采用了基于MVB總線的數字音頻總線和基于IP的數字視頻總線，使整套系統提升為全數字化。

（1）列車廣播及LED顯示系統為數字廣播系統總線。系統音頻和控制信號經由調制器編制為數字信號后，通過1對屏蔽雙絞線進行傳輸，至客室后再進行解調還原處理。另配置一對相同的屏蔽雙絞線并行冗余傳輸相同的數據信號。

（2）車載多媒體播放統和視頻監控系統采用1套Cat-5e環形冗余百兆以太網作為總線，在每個客室內配置客室網絡交換機傳輸LCD多媒體播放視頻信號和視頻監控CCTV系統的監視視頻信號。具備網絡流量控制，鏈路故障自愈、數據傳輸策略管理功能，提高了數據傳輸可靠性。

本系統的設備均采用模塊化、一體化的設計方案。若一個模塊出現故障不會影響其他模塊的正常工作。具體結構拓撲圖如圖1所示。

2.2系統優勢分析。

如圖1所示為全數字化列車乘客信息系統的結構拓撲圖。虛線框內為地面PIS系統和無線電的供貨范圍，虛線框外為車輛專業負責。

數字與模擬廣播系統技術特點對比其顯著優勢在于：①采用全數字信號傳輸技術，抗電磁干擾能力強，克服模擬系統傳輸的嘯叫;②系統聯掛實現全自動化聯掛功能、無需人工操作，克服需人工重新分配地址;③廣播系統采用2對互為冗余的2*0.75mm屏蔽雙絞線構成的MVB多功能車輛總線，整車采用線纜數量只有模擬系統的30%左右。

視頻系統從編碼到最后在顯示屏上播放全部采用數字IP信號進行傳輸，其顯著優勢在于：①具有抗干擾能力強，克服信號衰減出現畫面雪花的問題;②系統簡單化、模塊化，以太網數字信號直接進LCD顯示器，只需原30-40%電纜;③冗余性和控制功能提高：列車兩端主機相互冗余，CCTV觸摸屏具有單獨的解碼和控制器，直接掛在列車以太網總線上，在硬盤錄像機故障后，仍可操作CCTV觸摸屏。

2.3系統外部接口。

（1）與車載專用無線系統的接口，車載專用無線系統在地鐵列車上安裝天線、反饋線和車載無線電臺;同時列車廣播子系統為車載專用無線系統提供一對語音接口和一對無源廣播申請控制信號來實現OCC對客室的廣播。

（2）與地面專用通信系統的接口，車載多媒體子系統視頻和視頻監控子系統監控視頻，通過地面通信系統無線局域網（WLAN）進行視頻下載和監控視頻的上傳，實現數據及信息互相交換。

（3）與TCMS接口，廣播子系統系統通過MVB多功能車輛總線與列車控制系統（TCMS）進行通信，通過TCMS給出速度信號、線路的起點站和終點站等信息進行半自動廣播報站和車輛故障信息上傳。

（4）與信號系統（ATC）接口，ATC給出的信息通過TCMS系統發送到列廣播子系統。ATC給出的信息包括ATC車號、當前速度、終點站站臺ID、起始站站臺ID、下一站站臺ID、路徑 ID、預到站到站預出站出站信息和下一站將打開A/B側車門信息，實現自動報站等信息。車載PIS系統根據的接收的起點站和終點站判斷上行、下行方向。

3廣播子系統故障分析及優化設計

3.1廣播報錯站故障分析。列車運行時夾人夾物，司機按了重開門但未按關門和列車欠標、沖標情況下，出現半自動廣播越戰（即廣播報錯站）的故障現象。

（1）故障原因。半自動報站的邏輯是根據列車開關門后并且速度不為零（小于0.5km/h）的情況下，作為半自動報站跳站的條件。但實際運營中司機在停站開關門后一段時間，又想再打開車門，但車輛在一定時間后（信號系統設置的）是不予許開車門，導致司機按下“開門按鈕”后門沒有打開，司機未再按“關門按鈕”就動車，這樣對車載PIS系統半自動跳站邏輯觸發不完整，導致沒有進行跳站。

（2）優化設計的對策。目前TCMS發給車載PIS系統的接口協議中，開左門和開右門并不是實際的門開狀態信號，而是“開門按鈕”信號。解決方式是需要TCMS 將發送給車載PIS系統的開左門和開右門信號，從采集“開門按鈕”改為采集門實際打開狀態作為判斷條件。TCMS 對車門系統提供的單個門信號做“或”的判斷，即單側只要有門被打開，即使有個別門故障無法打開，TCMS也發給車載PIS系統單側門被打開的信號，因為對于車載PIS系統只要單側有一個門被打開，則該側真的開門。開，即該側的開門信號置為“1”，這樣就必然有個關門動作，半自動判斷條件邏輯完整。

3.2 LED顯示出現不受控分析及優化設計。列車運營出現某節車的單個車廂內動態地圖DRM時而顯示錯誤，時針對該問題，該廠熱電中心對整個鍋爐運行、檢修情況進行系統排查。通過數據分析發現三個方面問題：

（1）飛灰取樣發黑且顆粒度大，手感有明顯硬顆粒。取3#爐近半年飛灰殘炭分析數據分別為11.85%、13.16%、12.38%、14.98%、11.55%、11.14%，超出正常數據約50-60%。飛灰殘炭高說明含碳顆粒物濃度高，飛灰硬度大，對受熱面的碰撞和磨損加劇。

（2）北側省煤器東段出現大量積灰，經過測量南側煙氣流速為5m/s，北側為1.5m/s，南北側煙道煙氣流速偏差大，煙氣出現偏流。

（3）停爐后檢查發現省煤器迎風面防磨瓦、彎頭防磨板出現錯列。靠近前后墻處煙氣走廊痕跡明顯，沖刷明顯。燃燒器下層和中層濃淡分離隔板磨損嚴重，燃盡風口堵塞嚴重等問題。

針對以上問題：該中心制定了針對性方案：第一，更換了A、B層燃燒器，對燃盡風門進行改造，并對風量進行標定，做了動力場試驗。第二，對尾部煙道聲波吹灰器進行了全面檢查，確保吹灰頻率正常。對堵塞的尾部受熱面積灰進行清理，并制定了吹灰器點檢制度。第三，對省煤器的防磨瓦進行修復和加固，對管排間距進行整理，確保了平整度，降低煙氣走廊效應。經過系列措施，該鍋爐的飛灰殘炭含量降低至平均5-6%，連續運行時間達到391天。

鍋爐各個受熱面的防磨防爆有共性，也有各自的特點。作為全面生產管理需要，我們在具體工作中需做好機電儀化一體化管理，才能更好地掌握系統。第一，重視工藝運行管理，大到單個系統、單個設備，小到單個測點的運行指標均能反映其運行健康水平。工藝指標的異常最終都會反映到設備。比如通過充分合理的燃燒，降低煙氣中飛灰濃度和殘碳含量，降低飛灰的顆粒度和硬度，減輕磨損。同時可避免結焦引起局部傳熱惡化，金屬壁超溫，最終引起金屬組織發生變化而爆管。重視鍋爐水質、蒸汽品質的監督管理，確保指標在正常范圍，給設備運行提供良好的運行環境等。第二，提高設備的全過程管理，注重檢驗檢修和定期檢驗。在《火力發電廠鍋爐受熱面管監督技術導則》DL/T939-2019中，對鍋爐各受熱面管易出現磨損和泄漏的部位提出了明顯的檢驗項目、檢驗標準和檢驗周期，通過加強鍋爐定期檢驗、金屬監督管理、化水監督管理工作的結合，可有效避免受熱面爆管泄漏。以下為鍋爐受熱面通用檢查表，可根據實際情況參照使用。

序號檢查項目檢查內容檢查周期

1防磨涂層、防磨涂層防磨板、防磨瓦無松動脫落;防磨涂層無脫落、翹起。逢停必檢

2壁厚碳鋼管道磨損≤30%;合金鋼管道磨損≤20%。逢停必檢

3管道脹粗碳鋼管道脹粗≤3.5D%;合金鋼管道脹粗≤2.5D%。逢停必檢

4管子裂紋不允許有裂紋逢停必檢

5管排平整度管排平整度不大于20;管排間距均勻，誤差小于5;梳型定位板、管排吊架無變形、無脫焊、與管排固定完好。逢停必檢

6表面缺陷表面凹陷深度1.5，同時面積超過102更換新管子;表面尖銳劃痕不超過0.3。逢停必檢

表1：鍋爐受熱面檢查通用表

結語：總而言之，在鍋爐運行管理中，開展鍋爐受熱面防磨防爆工作是十分必要的，是降低鍋爐故障的良好舉措。因此，需要做好重點部位的檢查工作，采取科學措施進行及時處理，積極排除安全隱患，增強運行穩定性、可靠性。

參考文獻：

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