■ 馬桂財(cái)??許桂紅

城軌交通列車乘客信息顯示系統(tǒng)報(bào)站廣播控制邏輯研究

■ 馬桂財(cái)??許桂紅

城市軌道交通憑借便捷高效的優(yōu)勢逐漸成為人們出行的首選。列車乘客信息顯示系統(tǒng)作為與乘客直接接觸的車輛系統(tǒng)之一，其性能直接反映列車的運(yùn)營服務(wù)水平。報(bào)站廣播功能是乘客信息顯示系統(tǒng)最基本、最主要的功能之一。從乘客信息顯示系統(tǒng)報(bào)站廣播的觸發(fā)邏輯、加站控制邏輯方面進(jìn)行對(duì)比分析，為乘客信息顯示系統(tǒng)的選型設(shè)計(jì)提出參考。

城市軌道交通；乘客信息顯示系統(tǒng)；PIDS；報(bào)站廣播；加站；控制邏輯

城市軌道交通列車乘客信息顯示系統(tǒng)（Passenger Information Display System，PIDS）的主要功能是為乘客提供準(zhǔn)確的運(yùn)營信息，直接面對(duì)乘客，是城市軌道交通運(yùn)營服務(wù)水平人性化的一個(gè)重要標(biāo)志[1]。

1 列車報(bào)站廣播模式概述

根據(jù)控制方式、控制級(jí)別的不同，目前國內(nèi)城市軌道交通PIDS報(bào)站廣播模式通常分為3種：手動(dòng)報(bào)站、半自動(dòng)報(bào)站和全自動(dòng)報(bào)站。

（1）手動(dòng)報(bào)站：由司機(jī)手動(dòng)點(diǎn)擊快捷鍵或觸摸屏觸發(fā)預(yù)錄的報(bào)站信息；

（2）半自動(dòng)報(bào)站：根據(jù)車輛給出的廣播控制信號(hào)觸發(fā)預(yù)錄的報(bào)站信息；

（3）全自動(dòng)報(bào)站：根據(jù)地鐵信號(hào)系統(tǒng)給出的廣播控制信號(hào)（通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)）觸發(fā)預(yù)錄的報(bào)站信息。

3種報(bào)站模式適用于不同列車駕駛運(yùn)行工況，全自動(dòng)報(bào)站廣播一般僅適用于無線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)正常的駕駛模式（如ATO駕駛模式）；半自動(dòng)報(bào)站廣播不依賴于地鐵信號(hào)系統(tǒng)傳送的數(shù)據(jù)，適用范圍較廣，只要車輛廣播控制觸發(fā)信號(hào)正常即可，通常在全自動(dòng)報(bào)站模式失效的情況下使用；手動(dòng)報(bào)站模式為一種備用報(bào)站廣播模式，報(bào)站廣播設(shè)備故障時(shí)使用[2-3]。

不同廠商的PIDS設(shè)計(jì)思路對(duì)于手動(dòng)報(bào)站和全自動(dòng)報(bào)站的控制邏輯基本相同，主要區(qū)別在于半自動(dòng)報(bào)站的控制邏輯。針對(duì)半自動(dòng)報(bào)站廣播控制邏輯進(jìn)行對(duì)比分析。

2 半自動(dòng)報(bào)站廣播控制邏輯

半自動(dòng)報(bào)站廣播控制邏輯包括兩方面：一是預(yù)到站/到站廣播的觸發(fā)邏輯；二是站點(diǎn)代碼增加邏輯（加站控制邏輯）。

2.1 預(yù)到站/到站廣播觸發(fā)邏輯

目前國內(nèi)城市軌道交通列車采用的預(yù)到站/到站廣播觸發(fā)邏輯有兩種：一種是根據(jù)列車速度信號(hào)觸發(fā)；另一種是根據(jù)列車距站臺(tái)的距離信號(hào)觸發(fā)。

2.1.1 根據(jù)列車速度信號(hào)觸發(fā)的邏輯

根據(jù)列車速度信號(hào)觸發(fā)的邏輯即PIDS接收、判斷列車的速度信息，當(dāng)列車速度上升到某一值時(shí)進(jìn)行預(yù)到站廣播，當(dāng)列車速度下降到某一值時(shí)進(jìn)行到站廣播。

根據(jù)列車速度信號(hào)觸發(fā)的邏輯示意見圖1。當(dāng)列車啟動(dòng)出站，零速信號(hào)變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，列車進(jìn)行預(yù)到站廣播；當(dāng)列車速度下降到30 km/h時(shí)，列車進(jìn)行到站廣播。

通常PIDS不直接檢測列車的速度信息，而是由車輛其他系統(tǒng)以硬線或網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的形式提供。

2.1.2 根據(jù)列車距站臺(tái)的距離信號(hào)觸發(fā)邏輯

根據(jù)列車距站臺(tái)的距離觸發(fā)的邏輯簡稱根據(jù)距離信號(hào)觸發(fā)。該觸發(fā)邏輯是當(dāng)列車駛離本站站臺(tái)區(qū)域一定距離時(shí)進(jìn)行預(yù)到站廣播，當(dāng)列車距下一站站臺(tái)區(qū)域一定距離時(shí)進(jìn)行到站廣播。

根據(jù)距站臺(tái)距離觸發(fā)邏輯示意見圖2。當(dāng)列車駛離站臺(tái)區(qū)域50 m時(shí)進(jìn)行預(yù)到站廣播；當(dāng)列車距離下一站臺(tái)150 m時(shí)進(jìn)行到站廣播。

該觸發(fā)控制模式下，PIDS需預(yù)先存儲(chǔ)全線路所有站點(diǎn)的區(qū)間距離信息，然后根據(jù)列車的實(shí)時(shí)速度信息計(jì)算出列車與站臺(tái)的距離信息。

2.2 加站控制邏輯

PIDS報(bào)站廣播的加站邏輯是指“下一站”站點(diǎn)代碼的變更控制邏輯。進(jìn)行加站邏輯設(shè)計(jì)時(shí)，一方面要確保正確的加站時(shí)機(jī)，另一方面也要防止不加站、重復(fù)加站或錯(cuò)誤加站等情況。目前國內(nèi)城市軌道交通列車通常采用根據(jù)車門狀態(tài)變化進(jìn)行加站控制的方式，如當(dāng)車門全關(guān)閉時(shí)進(jìn)行加站，或車門全開啟時(shí)進(jìn)行加站。

圖1 根據(jù)列車速度信號(hào)觸發(fā)的邏輯示意圖

圖2 根據(jù)距站臺(tái)距離觸發(fā)邏輯示意圖

單獨(dú)根據(jù)車門狀態(tài)進(jìn)行加站控制會(huì)出現(xiàn)因在同一站臺(tái)進(jìn)行多次開關(guān)門作業(yè)而重復(fù)加站的問題，為此進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)通常會(huì)輔以其他控制信號(hào)，比較常見的是列車零速信號(hào)。

2種常見加站控制邏輯見圖3、圖4。圖3所示為在PIDS接收到“門全關(guān)閉”信號(hào)后，再檢測到零速信號(hào)丟失時(shí)，進(jìn)行站點(diǎn)代碼增加的控制邏輯。圖4引入了一個(gè)“加站有效位”來記錄零速信號(hào)的變化，當(dāng)零速信號(hào)丟失后，“加站有效位”變?yōu)楦唠娖剑挥性凇凹诱居行弧睘楦唠娖降那闆r下再收到“門全關(guān)閉”信號(hào)時(shí)，才會(huì)進(jìn)行站點(diǎn)代碼的增加。

3 不同控制邏輯差異性分析

3.1 預(yù)到站/到站廣播觸發(fā)邏輯差異性

速度信號(hào)觸發(fā)控制邏輯的主要優(yōu)點(diǎn)是控制邏輯簡單，計(jì)算量小，可靠性高；缺點(diǎn)是列車速度的波動(dòng)及駕駛模式的不同會(huì)對(duì)報(bào)站廣播時(shí)機(jī)產(chǎn)生較大影響。青島地鐵3號(hào)線試運(yùn)行初期，列車采用手動(dòng)駕駛模式，進(jìn)站速度較低，出現(xiàn)列車還未完全進(jìn)入站臺(tái)區(qū)域到站語音已經(jīng)播放完畢的問題；后續(xù)采用ATO駕駛模式，列車進(jìn)站速度大幅提升，又出現(xiàn)列車進(jìn)站開啟車門后，到站廣播還未播放完畢的問題。

圖3 加站控制邏輯一示意圖

圖4 加站控制邏輯二示意圖

此外，列車在區(qū)間運(yùn)行時(shí)速度波動(dòng)也會(huì)導(dǎo)致到站廣播的重復(fù)播放或報(bào)站語音的覆蓋。如圖5所示，列車?yán)硐氲乃俣惹€為f曲線，但由于速度波動(dòng)導(dǎo)致實(shí)際曲線為h曲線，A點(diǎn)時(shí)丟失零速信號(hào)觸發(fā)預(yù)到站廣播，C點(diǎn)時(shí)觸發(fā)到站廣播，由于A—C之間的時(shí)間差小于預(yù)到站廣播語音時(shí)長，因此會(huì)出現(xiàn)到站廣播覆蓋預(yù)到站廣播的問題。

圖5 速度波動(dòng)引起報(bào)站語音覆蓋示意圖

距離信號(hào)觸發(fā)控制邏輯的主要優(yōu)點(diǎn)是兩站點(diǎn)之間只會(huì)進(jìn)行一次預(yù)到站和到站廣播，報(bào)站時(shí)機(jī)準(zhǔn)確；缺點(diǎn)是控制邏輯復(fù)雜，PIDS主機(jī)運(yùn)算量較大，且由于輪徑等累計(jì)計(jì)算誤差的疊加，也會(huì)出現(xiàn)報(bào)站時(shí)機(jī)不穩(wěn)定的問題，尤其是對(duì)于長大區(qū)間更為明顯。

3.2 不同加站邏輯差異性

車門狀態(tài)信號(hào)與列車零速信號(hào)等的判斷先后順序會(huì)直接影響列車站點(diǎn)信息更新的時(shí)機(jī)。當(dāng)先檢測零速信號(hào)的變化時(shí)，加站時(shí)機(jī)是列車門全關(guān)閉，列車啟動(dòng)前就進(jìn)行站點(diǎn)信息更新。當(dāng)先檢測車門狀態(tài)信號(hào)時(shí)，加站時(shí)機(jī)為列車零速信號(hào)丟失，列車啟動(dòng)加速后進(jìn)行站點(diǎn)信息更新。相比較后一種控制邏輯方式站點(diǎn)信息的更新時(shí)機(jī)較晚。

此外，終點(diǎn)站的站前折返和站后折返的方式不同，也需對(duì)加站控制邏輯進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)。先檢測零速信號(hào)變化的加站方式，對(duì)于存在站前折返的線路，由于終點(diǎn)站換端后不存在速度變化，加站有效位一直為低電平，終點(diǎn)站開關(guān)門作業(yè)后不會(huì)進(jìn)行加站，因此終點(diǎn)站的加站邏輯需要單獨(dú)設(shè)計(jì)，通常以主控鑰匙的激活信號(hào)代替零速信號(hào)的變化。

4 報(bào)站控制邏輯設(shè)計(jì)選型應(yīng)考慮的問題

為使PIDS報(bào)站廣播功能簡單、可靠、穩(wěn)定，設(shè)計(jì)控制邏輯時(shí)不僅要根據(jù)線路條件選擇合適的廣播觸發(fā)控制邏輯、加站控制邏輯，還應(yīng)根據(jù)車輛、信號(hào)本身特點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)選型。

在預(yù)到站/到站廣播的速度觸發(fā)控制邏輯中，需提取車輛速度信息。速度信息的給出方式有兩種：一種是通過硬線形式給出；另一種是通過車輛控制網(wǎng)絡(luò)信號(hào)形式給出。采用硬線方式的系統(tǒng)簡單、可靠，但會(huì)增加車輛布線及硬件接口；采用車輛控制網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的形式給出，不需要額外接口和布線，但當(dāng)PIDS與車輛網(wǎng)絡(luò)通信異常時(shí)會(huì)影響系統(tǒng)報(bào)站功能。因此，從可靠性、穩(wěn)定性方面考慮，建議速度信息優(yōu)先采用硬線形式。

此外，加站邏輯的控制條件與預(yù)到站/到站廣播的觸發(fā)條件應(yīng)綜合考慮，合理利用數(shù)據(jù)，力求最少的數(shù)據(jù)、最簡單的邏輯，設(shè)計(jì)出最穩(wěn)定的系統(tǒng)。

綜上所述，PIDS半自動(dòng)報(bào)站模式的控制邏輯包括兩部分內(nèi)容：報(bào)站廣播觸發(fā)控制邏輯和加站控制邏輯。進(jìn)行報(bào)站廣播觸發(fā)控制及加站控制邏輯設(shè)計(jì)時(shí)，需要結(jié)合線路、限速、信號(hào)、車輛等的特點(diǎn)綜合考慮，合理利用數(shù)據(jù)，使系統(tǒng)盡量趨于簡單、可靠和穩(wěn)定。

[1] 漆瑾． 廣州地鐵四號(hào)線車輛車載乘客信息顯示系統(tǒng)改造[J]．電力機(jī)車與城軌車輛，2009(1)：43-45．

[2] 陳爽．地鐵乘客信息顯示系統(tǒng)中的無線通信傳輸穩(wěn)定性研究[D]．廣州：華南理工大學(xué)，2011．

[3] 侯晶晶．城市公共交通樞紐智能化乘客信息服務(wù)系統(tǒng)研究[J]．中國鐵路，2014(8)：113-115．

馬桂財(cái)：青島地鐵集團(tuán)運(yùn)營分公司，工程師，山東?青?島，266041

許桂紅：青島地鐵集團(tuán)運(yùn)營分公司，助理工程師，山東??青島，266041

責(zé)任編輯高紅義

U29-39

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1672-061X（2016）06-0084-03