曹長琴

(成都地鐵運營有限公司 車輛中心，四川成都610000)

淺談列車廣播信息系統(tǒng)應(yīng)用與改進

曹長琴

(成都地鐵運營有限公司 車輛中心，四川成都610000)

針對目前國內(nèi)地鐵列車廣播及乘客信息系統(tǒng)故障率高、設(shè)備運行不穩(wěn)定等問題，詳細介紹成都地鐵1號線列車廣播及乘客信息系統(tǒng)的設(shè)備配置、主要設(shè)備的功能及原理，闡述了成都地鐵1號線開通4年來列車廣播及乘客信息系統(tǒng)出現(xiàn)的問題和改進方案。改進后，設(shè)備運行相對穩(wěn)定，使用效果良好。

列車廣播;乘客信息系統(tǒng);功能;改進

現(xiàn)代城市軌道交通系統(tǒng)的運營管理越來越注重對乘客的服務(wù)質(zhì)量，地鐵運營“以車輛為中心”的運營模式正在向“以乘客服務(wù)為中心”的運營模式發(fā)展。我們在成都地鐵1號線開通4年來發(fā)現(xiàn)成都地鐵1號線列車廣播及乘客信息系統(tǒng)最初的設(shè)計與實際運用需求存在一定的差異，暴露出了一些問題。為了解決這些差異和問題，成都地鐵車輛中心與供應(yīng)商進行了大量的系統(tǒng)改進和完善工作。

1 系統(tǒng)的總體描述

成都地鐵1號線列車廣播及乘客信息系統(tǒng)是一個連接6節(jié)編組列車的綜合性系統(tǒng)，直接向乘客提供報站廣播、信息廣播、報站信息顯示、對車廂內(nèi)進行視頻監(jiān)控，并為司機提供司機間通訊和乘客緊急通訊等功能。它包括以下3個子系統(tǒng):

(1)乘客廣播通信子系統(tǒng)(PA)

PA提供以下4大類通訊模式:司機對講;司機對客室廣播;司機與乘客緊急通訊;運營控制中心(OCC)對乘客廣播。

(2)乘客信息顯示子系統(tǒng)(PIDS)

PIDS通過安裝在車廂內(nèi)的LED動態(tài)電子地圖、客室電視和安裝在頭車頂部的終點站顯示器為乘客提供旅行信息。

(3)閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)(CCTV)

CCTV是集實時圖像、文字、聲音、控制、報警于一體，充分利用豐富的網(wǎng)絡(luò)資源，通過網(wǎng)絡(luò)平臺將各車廂現(xiàn)場畫面進行統(tǒng)一管理、統(tǒng)一運用的綜合監(jiān)控系統(tǒng)。主要功能是通過攝像頭，把客室內(nèi)的圖像信號傳送到司機室的服務(wù)器中，并進行瀏覽、記錄、設(shè)置等功能。

2 系統(tǒng)設(shè)備介紹

所有系統(tǒng)設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)連接器掛接在控制通信總線上，利用通信網(wǎng)絡(luò)交換多媒體信息流，與乘客信息系統(tǒng)周邊設(shè)備一起完成系統(tǒng)全部功能。

(1)司機控制單元(DCP)

含話筒、揚聲器，具有廣播控制功能、廣播監(jiān)聽及顯示功能、司機對講及顯示功能等。司機通過控制單元上的控制鍵或觸摸屏能夠完成對列車線路的設(shè)置與更改。司機控制單元外觀如圖1所示。

圖1 司機控制單元(DCP)外觀

(2)廣播系統(tǒng)控制器(PCU)

是整個系統(tǒng)的控制核心，能夠集中處理廣播通信系統(tǒng)控制器內(nèi)各個模塊的各種信息，還能與列車廣播及乘客信息系統(tǒng)的另一司機室和客室的其他設(shè)備進行通訊和發(fā)布各種命令，包括列車自動廣播、OCC廣播、自動語音廣播與LED控制信息傳輸?shù)裙δ堋?/p>

(3)司機室終點站LED顯示器(ISD)

每個司機室設(shè)有1個可顯示當(dāng)前終點站的LED運行信息顯示屏，也可進行列車種類(普通、試驗、調(diào)試、回庫等)的顯示。

(4)司機室視頻監(jiān)視顯示器(CMON)

用于完成列車視頻監(jiān)視系統(tǒng)所需的實時視頻顯示、控制操作等功能。

(5)攝像機

司機室攝像機(CAM-1)采用焦距為3.5 mm的半球攝像機，清晰視野范圍可達到1～5 m，完全滿足司機室監(jiān)視要求?？褪覕z像機(CAM-2):采用焦距為12 mm的半球攝像機，清晰視野范圍可達到10～20 m，完全滿足客室監(jiān)視要求。

(6)視頻監(jiān)視系統(tǒng)服務(wù)器(CSS)

將預(yù)留接口用于和列車監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備互連，用以獲取列車實時時鐘等信息，同時將報警及狀態(tài)信息發(fā)給列車監(jiān)控系統(tǒng)進行處理。視頻監(jiān)視系統(tǒng)根據(jù)接收的報警信息(緊急報警、車門緊急解鎖信息等)，完成相應(yīng)的報警處理，同時需要完成自動畫面切換以及錄像模式調(diào)整等功能。

(7)媒體系統(tǒng)車輛接口單元(VIU)

包括公共廣播控制單元、視頻解碼單元、網(wǎng)絡(luò)接口單元3個功能模塊。

(8)監(jiān)視系統(tǒng)車輛接口單元(CSC)

該設(shè)備將攝像機傳回的視頻信號進行編碼后傳送給視頻監(jiān)視系統(tǒng)服務(wù)器，監(jiān)視系統(tǒng)車輛接口單元支持標準MPEG4編解碼算法，以正常情況8幀/s、緊急報警時25幀/s的實時速度處理兩路視頻數(shù)據(jù)。

(9)乘客緊急報警器(PAU)

每節(jié)車廂內(nèi)提供兩個按壓式的客室緊急報警器，用于緊急情況下乘客向司機報警，一旦該按鈕被觸發(fā)，并被司機確認后，按鈕旁的話筒就處于乘客與司機的雙向通話的狀態(tài)。

(10)揚聲器

緊急報警揚聲器(ESP):每節(jié)車廂安裝2個緊急報警揚聲器，用于緊急報警時的音頻輸出。緊急報警揚聲器中帶有噪聲檢驗器件，在沒有音頻輸出時可用于客室噪聲的采集。客室揚聲器(MSP):每節(jié)車廂安裝6個客室揚聲器，用于廣播報站、列車廣播及媒體信息的音頻輸出。

(11)客室LCD電視

播放高質(zhì)量多媒體信息，具有音頻功能，在列車廣播的時候，能自動變?yōu)闊o音狀態(tài)。采用分屏方式，同時進行多媒體播放和乘客信息的顯示，乘客信息顯示至少包括中英文顯示的到站名，下一站站名和列車換乘等信息。

(12)動態(tài)電子地圖(FSM)

采用LED燈板，用于路線地圖、開門側(cè)實時顯示。

(13)視頻分配器(VGA)

將視頻信號同時分配給相鄰的4個LCD。

3 列車廣播及乘客信息系統(tǒng)運用效果及改進

從2009年7月份開始，成都地鐵1號線車輛陸續(xù)交付到成都，自2009年12月份開始進行車輛系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)和試運行，本文對列車廣播及乘客信息系統(tǒng)在列檢、聯(lián)調(diào)測試和試運行期間的運行狀況進行了總結(jié)，對出現(xiàn)的問題給出了改進方案。

(1)一節(jié)車廂個別LED電子地圖顯示不同步和不規(guī)則閃爍，尤其在打開空調(diào)時更加明顯

原因分析:根據(jù)在現(xiàn)場對設(shè)備電源、通訊端口的實測，發(fā)現(xiàn)電源諧波分量很高，產(chǎn)生很高的共模干擾。電源線上的干擾經(jīng)過傳導(dǎo)途徑，加到通訊線纜上，導(dǎo)致通訊線也有較高的干擾，使通訊失靈。

改進方案:將電子地圖上的RS485驅(qū)動芯片更換為優(yōu)質(zhì)的光電隔離的RS485模塊，增強隔離度和抗共模干擾的能力，大大減少通過傳導(dǎo)過程中的干擾。安裝了光電隔離RS485模塊的電子地圖，依據(jù)TB/T 3021［1］和TB/T 3034［2］的方法和限值，進行EMC的電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗，包含電源注入和通信線耦合兩種方式，發(fā)現(xiàn)沒有通訊失靈的現(xiàn)象。

(2)個別列車不能報站和廣播

原因分析:列車廣播及乘客信息系統(tǒng)播放板個別板卡出現(xiàn)虛焊，導(dǎo)致故障現(xiàn)象頻發(fā)。

改進方案:更換備件，加強對廠家產(chǎn)品質(zhì)量把關(guān)，所有備品必須配合格證，備品到現(xiàn)場必須進行功能檢測。

(3)監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器(CSS)不能啟動

原因:在拷貝文件時，未作殺毒處理，導(dǎo)致視頻系統(tǒng)服務(wù)器中毒引起系統(tǒng)文件損壞，硬盤磁道損壞，系統(tǒng)掃描不到硬盤。

改進方案:加配工業(yè)級CF卡進行病毒隔離，用CF卡來存儲操作系統(tǒng)軟件，硬盤只做錄像文件存儲。對CF做系統(tǒng)保護，每次重新加電，系統(tǒng)恢復(fù)到默認狀態(tài)。

對硬盤做1 000次斷電測試:準備了4臺視頻控制主機(BC11-CSS)，每臺再做3 000次斷電測試。測試環(huán)境完全模擬車上實際情況，試驗發(fā)現(xiàn)用CF卡與硬盤隔離后主機啟動正常。

(4)LCD屏在工作一段時間后，出現(xiàn)黑屏，重新上電后正常。

列車上一共有兩種LCD屏，分別是客室19英寸LCD屏和司機室視頻監(jiān)視顯示器(CMON)。

19英寸LCD內(nèi)部連接和CMON內(nèi)部連接如圖2、圖3。

LCD黑屏存在3種情況:

圖219 英寸LCD內(nèi)部連接圖

圖3 CMON內(nèi)部連接圖

①LCD電源板輸出到LCD屏的自恢復(fù)保險容量不足，在環(huán)境溫度高或者上電一段時間后，內(nèi)部過熱，導(dǎo)致自恢復(fù)保險提前啟動而黑屏。將保險兩端短接，處理后對電源的輸出端進行短路測試，電源模塊的短路保護功能啟動，能很好的進行短路保護。將設(shè)備置于50℃的高溫廂進行老化測試12 h，沒有發(fā)現(xiàn)黑屏現(xiàn)象。更改后的樣品裝在列車上實測，故障消失。

②電源板輸出電壓不穩(wěn)定。在整列車上電時，由于所有負載同時啟動(包括LCD屏)，110 V電源會產(chǎn)生瞬間壓降，個別情況下會使LCD屏電源給高壓條的輸出電壓降至10.5 V以下，導(dǎo)致黑屏。而且，高壓條的控制端一直保持閉合狀態(tài)，即使電壓恢復(fù)正常，也無法通過從關(guān)斷到閉合激活高壓條重新點亮LCD屏。只有重新觸發(fā)高壓條的控制端電壓(至少大于1.5 V)后才能重新點亮。另外，當(dāng)有10 000 V以上的靜電產(chǎn)生時，也可能會導(dǎo)致黑屏。

改進方案:增加電源復(fù)位功能、針對靜電干擾，可采取加裝磁環(huán)等措施。同時已設(shè)計出一個電源監(jiān)測控制板，使高壓條的控制端電壓具有監(jiān)測工作電壓和自復(fù)位功能。即當(dāng)工作電壓降至10.5 V時，控制端電壓降至1.4 V以下。當(dāng)工作電壓恢復(fù)到11 V以上時，控制端電壓自動恢復(fù)到1.5 V以上，可觸發(fā)高壓條重新點亮LCD屏。

③冬季出庫前，LCD大批黑屏，重啟可恢復(fù)正常。

解決方案:對停放整整一夜的電客車進行低溫測試。早晨上電，發(fā)現(xiàn)黑屏。經(jīng)測量，電源的輸入輸出均正常，但LCD屏中的高壓條在低溫狀態(tài)下不穩(wěn)定。根據(jù)試驗現(xiàn)象和測試數(shù)據(jù)判定，突然降溫(夜間溫度低于零度，而且有小雨，濕度大于80%)是LCD屏黑屏的主要原因，且高壓條溫度特性處于臨界點。批量更換了寬溫特性的LCD屏背光高壓條后恢復(fù)正常。

4 遠期規(guī)劃

(1)電子地圖采用LCD屏圖文顯示

成都地鐵1號線采用LED燈閃光顯示器，一旦有延長線就需要更換站點地圖貼膜，當(dāng)燈孔數(shù)量不夠還需要重新制作整個底板。所以，后期將采用LCD屏圖文顯示和靜態(tài)線路圖貼紙。其中LCD屏可以切換顯示不同畫面來實時提醒乘客站點信息，包括全線站點、當(dāng)前站點、下一站、開門側(cè)等，延長線增加站點只需要修改軟件。

(2)CCTV軟件基于LINUX操作系統(tǒng)

CCTV網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控軟件是用于監(jiān)控列車各個車廂信息的軟件，此軟件通過司機室和客室攝像頭采集信息，以供操作人員查看任意車廂的實時和歷時錄像。此軟件還包括本機設(shè)置、設(shè)備管理、圖像預(yù)覽、錄像功能、錄像回放、視頻轉(zhuǎn)發(fā)、報警聯(lián)動、本地網(wǎng)路切換、維護管理、IPC管理等功能。

成都地鐵1號線CCTV視頻監(jiān)視系統(tǒng)頻繁出現(xiàn)視頻未連接現(xiàn)象。經(jīng)過多次現(xiàn)場分析及模擬試驗，確定發(fā)生視頻未連接現(xiàn)象的原因為CCTV軟件底層SDK在視頻碼流讀取存在缺陷。由于現(xiàn)有CCTV軟件是基于Windows操作系統(tǒng)平臺，同時無法解決Windows平臺下底層SDK存在的Bug，導(dǎo)致視頻未連接問題的解決較為困難。對CCTV視頻監(jiān)視系統(tǒng)軟件進行整體平移，將目前Windows操作系統(tǒng)平臺升級為Linux操作系統(tǒng)平臺，同時對CCTV軟件進行重新編寫、編譯，修復(fù)原有軟件底層SDK存在的Bug，以徹底解決目前存在的問題。

Linux操作系統(tǒng)的優(yōu)點:

(1)性能上的優(yōu)勢。

Linux系統(tǒng)來源于Unix系統(tǒng)，是可作為服務(wù)器系統(tǒng)級別的系統(tǒng)，較之Windows系統(tǒng)的穩(wěn)定性更好，并且通過優(yōu)化剪裁后的系統(tǒng)啟動速度更快，也因為裁去了其他不必要的功能，穩(wěn)定性更高。

(2)安全性的優(yōu)勢。

病毒問題一直是困擾Windows系統(tǒng)的重要隱患，各式各樣的病毒會引發(fā)千奇百怪的故障，系統(tǒng)文件損壞、庫文件損壞導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰，程序退出。采用 Linux版系統(tǒng)很大程度上減少甚至杜絕了感染病毒的可能性，系統(tǒng)和程序運行的穩(wěn)定性將大大提高。

(3)源代碼公開。

LINUX源代碼公開，則不用考慮操作系統(tǒng)盜版或者Windows XP操作系統(tǒng)停止服務(wù)后產(chǎn)生的影響。

5 結(jié)束語

經(jīng)過大量的改進，成都地鐵1號線列車乘客信息系統(tǒng)目前運營狀態(tài)良好，故障率不斷下降并且處于可控狀態(tài)。在不斷的改進過程中，我們?yōu)楹罄m(xù)地鐵線路列車該系統(tǒng)的整體設(shè)計積累了寶貴經(jīng)驗。

［1］ TB-T 3021-2001 鐵道機車車輛電子裝置［S］.

［2］ TB/T 3034-2002 機車車輛電氣設(shè)備電磁兼容性試驗及其限值［S］.

Application and Improvement of Train Radio Information System

CAO Changqin
(Vehicle Center of Chengdu Metro Operation Co.，Ltd.，Chengdu 610000 Sichuan，China)

Aimed at the problems of high failure rate and operation instability of train radio and passenger information system in the present domestic subway，this paper introduces in detail the equipment configuration，main functions and principle of train radio and passenger information system for Chengdu subway line 1，and expounds the problems and improvements of train radio and passenger information system in the past four years for Chengdu subway line 1.After the improvements，equipment operation is relatively stable to get good use effect.

train radio;passenger information system;function;improvement

U239.5

A

10.3969/j.issn.1008－7842.2015.01.29

1008－7842(2015)01－0127－04

6—)女，助理工程師(

2014－06－04)