關于智能乘客信息系統（IPIS）的研究

關鍵詞：智能乘客信息系統；設計方案；系統功能

中圖法分類號：U239 文獻標識碼：A

1引言

隨著我國城市化的發展及信息化的日新月異，乘坐軌道交通已成為緩解城市通行壓力、解決城市出行高峰期擁堵的最佳解決方案。乘客信息系統主要是借助現代計算機科技，以網絡為傳輸手段，將信號傳輸、多媒體顯示等多種技術融為一體，在車站和車載設備向人們提供信息服務的系統。由于原有乘客信息系統呈現的信息較為單一，在現有的城市軌道交通運營模式下，已經很難滿足人們對信息服務的需求。而目前的方案在功能或者設計上還需要改進。基于此，泰弗思科技（安徽）有限公司針對原有的乘客信息系統的缺陷，研制出系統穩定、功能全面、用戶界面全新清晰，且能夠實現高分辨率，數字信號傳輸以及多界面切換，豐富圖文信息的多功能智能乘客信息系統（IPIS）。

2系統目標

IPIS系統針對當前軌道交通乘客信息系統出現的情況和問題，對功能進行進一步的細化與提升：IPIS系統在實現乘客信息系統基本功能的基礎上，充分利用網絡資源，并與軌道交通運營信息相結合，為乘客提供豐富、完備、創新的信息服務。其全新且清晰的用戶界面，能夠提供豐富的圖文信息，實現全動態信息播報效果。

3 IPIS系統研究和設計

3.1系統概述

智能乘客信息系統（后簡稱IPIS）主要是借助現代計算機科技，以網絡為傳輸手段，將信號傳輸、多媒體顯示等多種技術融為一體，在車站和車載設備上向人們提供信息服務的系統。

3.1.1車站乘客信息系統

該系統的所有信息由控制中心直接發布播放，車站PIS系統實時播放內容。如遇到突發情況導致控制中心出現故障，或者是網絡中斷，則車站PIS系統會立即自動切換到“降級模式”，即按事先安排的本地存儲的節目內容播放。當某一個設備出現故障，該設備會按照事先安排的本地存儲的節目內容播放，并且保證該故障設備不會影響其余設備的正常運行。

3.1.2車載乘客信息系統

車載PIS系統實時播放內容，當車載PIS系統因故障與地面控制中心無法實時通信，車載PIS系統會在車輛進入下一站時，通過無線網絡與控制中心同步所有相關信息，供車載PIS系統設備終端播放，以確保列車在運行時，車內播放的內容正確且連續。當不在運營時間時，在車輛段的集中控制中心下載后續需要的播放列表和節目。

乘客信息系統主要由廣播系統、多媒體信息播放系統及視頻監視系統等組成，其具有系統穩定、功能全面、用戶界面清晰友好，實現了高分辨率，全數字信號傳輸以及多界面切換，多媒體信息豐富的特點。

3.2系統設計方案

IPIS系統主要由以下部分組成：廣播系統：多媒體信息播放系統；視頻監視系統。采用數字信號傳輸方式的各個子系統均處于同一局域網內。

廣播系統以骨干以太網為主傳輸通道，音頻總線技術為冗余通道，實現了車輛報站、出行信息提示等內容的全自動、半自動以及人工3種模式的語音播報。

多媒體信息播放系統的主控單元是播放控制器，主要用于乘客信息顯示系統的場景生成、數據處理和相關控制信息的管理。系統的性能、穩定性和兼容性決定了1個單元設備的功能有效性。該模塊采用ARM主板，基于Linux操作平臺開發，開發工具為最先進的動畫制作工具QT。

視頻監控系統包括攝像頭單元、NVR模塊以及視頻監控顯示終端等設備，具有視頻播放、下載存儲、回看等功能。主控系統對整個地鐵PIS進行控制處理。

如圖1所示，列車當前的運行狀態信息由TCMS（列車管理控制系統）通過MVB（多功能車輛總線）發送給乘客信息系統的主控模塊，主控模塊再經由客室交換機將控制指令發送至各個子系統，后由子系統播放控制器進行相應的數據處理和場景切換。

主控系統模塊包括供電接口、以太網接口、LVDS接口、MicroUSB調試口等接口以及電源控制芯片組、音視頻放大芯片組等配套芯片組。控制模塊的設計圖如圖2所示。

控制模塊的視頻輸出采用LVDS接口，因為LVDS線分辨率較高，畫面清晰，應用于動態地圖能夠顯示界面的圖像信號并輸出到視頻編碼器，該界面可

以根據不同的控制信號顯示不同的信息。

控制模塊的通信方式采用以太網連接到交換機的組網方式。動態地圖系統中的各個子模塊均屬于同一個局域網，因此每個模塊需要有自己的獨立lP地址：又由于同類設備出廠時均為默認lP地址，因此系統調試時，需要設定每個設備的lP地址。

本系統的軟件框架由上而下由3大部分組成：初始化、系統功能實現和結束。系統的初始化過程包括串口通信初始化、網絡通信初始化、顯示界面初始化和數據管理鏈表的初始化。系統的結束過程包括以上4部分的內存空間釋放和各線程的退出。系統功能的具體實現如圖3所示。

3.3系統功能說明

3.3.1廣播系統

廣播系統顧名思義是對乘客進行可控制的廣播。具體分為如下幾種方式。

（1）全自動廣播：系統接收列車管理系統（TMS）的“列車運行”signal、開／關signal，觸發預存儲語音進行報站。多媒體信息播放系統的伴音信號也可自動地通過車載廣播系統進行廣播，具體在設計聯絡確定。

（2）半自動廣播：在自動報站基礎上，司機可以在司機室的顯示屏上進行播報信息的選擇，實現實時報站的廣播方式。必要時，司機也可以選擇播放優先級更高的緊急信息廣播。

（3）人工廣播：司機通過司機控制臺的麥克風可以對客室乘客進行人工廣播，預告前方到站及有關信息[3]。

廣播系統應具備冗余功能。即兩頭司機室內的主機互為熱備冗余，當主控制器不能正常工作時，主／從廣播控制器將進行自動轉換，從控制器將接手列車廣播系統的控制。

3.3.2多媒體播放系統

列車多媒體信息播放系統的設備主要包括：多媒體LCD播放控制系統、列車LCD信息顯示系統、LCD門區動態地圖、LED目的地顯示器。具體如圖4、圖5所示。

（1）多媒體LCD信息播放系統：每節車廂都會配置獨立的車載視頻播放系統，為乘客提供服務。多媒體信息播放系統包括LCD播放控制器（帶有錄播和存儲功能）、LCD顯示屏、列車多媒體信息播放網絡和網絡交換機等設備。

（2） LED/LCD信息顯示系統：列車信息顯示系統由客室貫通道上方LED顯示屏、客室內車門上方的LED/LCD動態電子地圖、列車司機室外部前端上方LED顯示屏組成。司機室各配1套動態地圖播放控制器（控制播放器畫面播放與廣播系統同步），并冗余設計。

3.3.3視頻監控系統

CCTV系統由車輛視頻監控服務器、監控PIS觸摸屏、視頻存儲裝置（數字視頻硬盤）、車輛以太網和交換機、攝像頭及配線和電源等組成。與多媒體系統一樣，放置在司機室的視頻監控服務器也要冗余設計。該系統需具備以下功能。

（1）監控功能：實現司機監控，每節車廂都會配置獨立的視頻監視系統，讓司機可以實時監視車上的異常情況，也能在控制中心和車輛段監視。

（2）錄像功能：列車上的所有監視視頻應能存儲在視頻監視存儲設備，列車上的所有監視視頻應能存儲在視頻監視存儲設備，每列車至少配置2個視頻記錄儀（存儲服務器），實現2個司機室備份功能。

（3）數字水印：CCTV圖像存儲需具備水印技術，以辨別圖像真偽，方便取證。當擅自修改一段錄像時（刪除／添加／編輯其中圖像），此段錄像的水印消失。

（4）上傳功能：列車上傳的監視視頻應能通過車地無線通信單元傳到控制中心和車輛段，供值班員人員查看和記錄。

綜上可知，IPIS系統在實現乘客信息系統基本功能的基礎上，充分利用網絡資源，并與軌道交通運營信息相結合，為乘客提供豐富、完備、創新的信息服務，同時提供多種格式的視頻播放功能，是向乘客提供準確運營信息和媒體信息的綜合信息系統。其性能穩定、功能全面，還有全新且清晰的用戶界面，能夠實現高分辨率，數字信號傳輸以及多界面切換，豐富的圖文信息。在火災、恐怖襲擊等各種非常狀況下，通過廣播和屏幕提供實時的緊急疏散信息，有助于提高服務及各種信息傳遞效率。

4結束語

根據相關文獻調查研究，有的PIS方案采用模塊化設計（可插拔板卡設計）；有的PIS方案提出了軌道交通線網播控中心（PCC）的集成播控平臺設計方案；有的PIS方案設計了基于網絡技術的服務框架。但是上述研究的局限性較強，并沒有達到批量投產的條件，無法滿足實際應用需求。泰弗思研發的IPIS的優勢和特點：在基本功能的基礎上將網絡資源與軌道交通運營信息相結合，提供豐富、完備、創新的信息服務；利用跨平臺的QT開發框架開發圖形界面，實現全動態信息播報效果，同時提供多種供運營方選擇視頻格式的播放功能：且該系統的使用能夠最大限度地提升運營服務水平、降低人工成本，同時可以在運營期間進行不間斷地工作，能夠播放海量的資訊，進而提高應急處理能力，提高城市地鐵的科技形象。

作者簡介：

許亮（1985—），本科，工程師，研究方向：機電工程。