周 曉 張 建

(中車長(zhǎng)春客車股份有限公司技術(shù)中心 吉林 長(zhǎng)春 130052)

Q6W-2型輕軌車輛PIS系統(tǒng)升級(jí)設(shè)計(jì)

周 曉 張 建

(中車長(zhǎng)春客車股份有限公司技術(shù)中心 吉林 長(zhǎng)春 130052)

介紹了Q6W-2型輕軌車輛PIS系統(tǒng)原理及現(xiàn)存的問題，確定了升級(jí)設(shè)計(jì)方案，并針對(duì)升級(jí)后的系統(tǒng)組成及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等進(jìn)行了闡述。

Q6W-2型輕軌車輛；PIS系統(tǒng)；升級(jí)

1 概述

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民物質(zhì)生活水平的提高，人們?cè)谶x擇快捷、便利的軌道交通工具出行的同時(shí),對(duì)交通運(yùn)輸工具的舒適性和人性化的乘車環(huán)境也提出了更高的要求。城軌車輛的車載乘客信息系統(tǒng)(PassengerInformationSystem，以下簡(jiǎn)稱PIS系統(tǒng))作為面向乘客的系統(tǒng)，為乘客提供廣播報(bào)站、圖文顯示、緊急事項(xiàng)報(bào)警等服務(wù)，是便捷、人性化服務(wù)的直接體現(xiàn)。

Q6W-2型輕軌車輛是早期湘潭電機(jī)廠為長(zhǎng)春市輕軌運(yùn)輸設(shè)計(jì)的一款車輛，所采用的PIS系統(tǒng)由廣播控制主機(jī)、揚(yáng)聲器、LED顯示屏組成(見圖1)。該系統(tǒng)為乘客提供乘車信息的方式有2種：一種是LED滾動(dòng)字幕報(bào)站，由安裝在客室內(nèi)的LED點(diǎn)陣屏來完成；另一種是語音報(bào)站，由安裝在客室內(nèi)的10個(gè)揚(yáng)聲器來完成。此外，LED顯示屏還可以在顯示報(bào)站信息的同時(shí)播放簡(jiǎn)單的宣傳語。隨著時(shí)間的推移，早期車輛所采用的PIS系統(tǒng)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足乘客的乘車需求。

圖1 控制原理圖

2 Q6W-2型輕軌車輛PIS系統(tǒng)存在的問題

Q6W-2型輕軌車輛原PIS系統(tǒng)雖然能夠滿足目前車輛的運(yùn)用需求，但是無法為乘客提供更加人性化的服務(wù)。如車輛在運(yùn)行的過程中出現(xiàn)緊急狀況，司機(jī)與乘客間無法直接溝通，不能及時(shí)、有效地降低意外造成的損失。車輛報(bào)站信息僅能在車輛即將到站通過廣播報(bào)站及LED點(diǎn)陣屏滾動(dòng)報(bào)站，無法為乘客提供實(shí)時(shí)的車輛運(yùn)行信息。此外，Q6W-2型輕軌車輛2動(dòng)1拖的編組形式也無法滿足日益增大的客流量，車輛重聯(lián)改造已經(jīng)成為用戶目前的首要任務(wù)。在車輛的重聯(lián)改造中，PIS系統(tǒng)作為車輛設(shè)備中的一個(gè)重要部分，其控制功能的升級(jí)改造亦刻不容緩。

3 Q6W-2型輕軌車輛PIS系統(tǒng)升級(jí)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)組成

升級(jí)改造后的PIS系統(tǒng)將列車廣播、信息顯示、媒體播放和視頻監(jiān)控等功能綜合到一個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)上，該系統(tǒng)包含了列車廣播系統(tǒng)(PA)、乘客信息顯示系統(tǒng)(PIDS)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)(CCTV)3個(gè)子系統(tǒng)。系統(tǒng)通過播放列車到站動(dòng)態(tài)音/視頻運(yùn)營(yíng)信息，使乘客及時(shí)了解列車的運(yùn)行情況、到站信息等，方便乘客換乘其他線路，減少乘客下錯(cuò)站的可能性。在發(fā)生災(zāi)害或其他緊急情況下，進(jìn)行緊急廣播，指揮乘客疏散，調(diào)度工作人員搶險(xiǎn)救災(zāi)，減少意外造成的損失。

PA系統(tǒng)主要由廣播控制盒、廣播終端機(jī)柜、揚(yáng)聲器和緊急對(duì)講器等設(shè)備組成，主要功能是為列車內(nèi)部乘客提供語音通信與語音廣播，為乘客提供高質(zhì)量的視頻、音頻和文本信息。

PIDS系統(tǒng)通過客車前方目的地LED顯示屏、客車車廂貫通道乘客信息LED顯示屏以及LCD多媒體播放顯示屏，為乘客提供高質(zhì)量的視頻和列車運(yùn)行信息。能夠及時(shí)準(zhǔn)確地提供站點(diǎn)信息、路線信息、媒體廣告信息等服務(wù)，是PIS系統(tǒng)里為乘客提供列車運(yùn)行資訊的重要系統(tǒng)。

CCTV系統(tǒng)通過安裝在客室與司機(jī)室車廂內(nèi)的監(jiān)控?cái)z像機(jī)，對(duì)客室車廂內(nèi)的人員活動(dòng)情況、車門開關(guān)情況以及司機(jī)行駛操作進(jìn)行監(jiān)督記錄，司機(jī)可通過駕駛室內(nèi)監(jiān)控一體機(jī)的觸摸顯示屏對(duì)車廂內(nèi)乘客情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

3.2 數(shù)字通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，多媒體信號(hào)經(jīng)數(shù)字化處理后可在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上傳輸，實(shí)現(xiàn)音頻、視頻、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的“多網(wǎng)合一”。改造后的PIS系統(tǒng)采用分布式控制，網(wǎng)絡(luò)化管理，模塊化結(jié)構(gòu)，各系統(tǒng)接口連接簡(jiǎn)便，易于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和全自動(dòng)工作。整個(gè)系統(tǒng)的控制信號(hào)、媒體信號(hào)都采用了總線形式的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)拓?fù)鋱D

為了適應(yīng)輕軌車輛應(yīng)用環(huán)境和滿足多媒體乘客信息系統(tǒng)多功能需求，該P(yáng)IS系統(tǒng)采用了先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)和數(shù)字流媒體技術(shù)?？偩€式拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)增加了網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離，增強(qiáng)了抗干擾能力，提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性。采用3根雙絞屏蔽電纜用于對(duì)講通訊、廣播音頻、通信控制，采用以太網(wǎng)線進(jìn)行數(shù)字信號(hào)傳輸(包括多媒體視頻信號(hào)及視頻監(jiān)控信號(hào))，接口使用差分式網(wǎng)絡(luò)變壓器平衡連接，從而保證了輕軌車輛上音、視頻信號(hào)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

與此同時(shí)，控制網(wǎng)絡(luò)使用可靠的對(duì)等式工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，為系統(tǒng)控制提供了最大的可靠性和方便性。改造后的PIS系統(tǒng)具有自由拓?fù)涞木W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可在任意一點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)上任何一臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)故障都不會(huì)影響其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的通信，傳輸網(wǎng)始終是暢通的，有效解決了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的弊端。此外，外圍設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)連接器掛接在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和多媒體網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備VIU上，可交換多媒體信息流，與網(wǎng)絡(luò)周邊設(shè)備一起完成系統(tǒng)的全部功能。

3.3 列車廣播通信及多媒體系統(tǒng)設(shè)計(jì)

列車廣播及通信是PIS系統(tǒng)的重要功能，實(shí)現(xiàn)廣播通信功能所涉及的設(shè)備和資源構(gòu)成邏輯上的廣播通信系統(tǒng)，它由系統(tǒng)主機(jī)PCU、司機(jī)控制面板DCP、控制網(wǎng)絡(luò)線、語音線、車輛網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備VIU、揚(yáng)聲器、乘客緊急報(bào)警器組成。列車廣播系統(tǒng)采用模擬信號(hào)傳輸和數(shù)字流媒體傳輸相結(jié)合的方式，列車接口設(shè)備優(yōu)先選用從數(shù)字端口傳輸?shù)囊纛l流媒體信號(hào)，以保證音頻質(zhì)量。同時(shí)，列車廣播系統(tǒng)采用了模擬信號(hào)傳輸通道，將自動(dòng)報(bào)站、半自動(dòng)報(bào)站、話筒人工報(bào)站輸出的模擬語音信號(hào)及影視節(jié)目的伴音傳到各個(gè)客室，保證列車廣播在任何情況下都可以正常播放。各客室的揚(yáng)聲器分兩側(cè)等間距布置，保證客室內(nèi)廣播清晰、聲強(qiáng)均勻、無死角。PCU除提供列車PA系統(tǒng)的控制外，還提供自動(dòng)廣播的音源信號(hào)，使用SD卡存儲(chǔ)介質(zhì)(存儲(chǔ)容量為2G)，同時(shí)可存儲(chǔ)預(yù)錄的緊急廣播等信息。

列車多媒體播放系統(tǒng)采用先進(jìn)的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)流媒體技術(shù)，可以通過媒體服務(wù)器MSS向車廂發(fā)送包括音頻、視頻的流媒體信號(hào)。流媒體信號(hào)可以多路發(fā)射，在接收端通過音頻網(wǎng)絡(luò)解碼器和視頻網(wǎng)絡(luò)解碼器分別得到廣播系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)各自需要的信號(hào)。

3.4 系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)

重聯(lián)車輛的2個(gè)司機(jī)室各設(shè)置一套設(shè)備，互為備份，同時(shí)監(jiān)控對(duì)方的“心跳”信號(hào)，以便在主控制設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行切換。系統(tǒng)除使用以太網(wǎng)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)來傳輸音頻信號(hào)、控制信號(hào)之外，同時(shí)采用廣播總線、對(duì)講總線、控制總線傳輸模擬信號(hào)，作為廣播對(duì)講音頻系統(tǒng)和控制信號(hào)的冗余傳輸。此外，除了使用數(shù)字網(wǎng)絡(luò)傳輸控制信號(hào)，還使用了工業(yè)總線控制網(wǎng)絡(luò)作為備份來完成顯示系統(tǒng)的控制功能。

系統(tǒng)控制主機(jī)在接收廣播和顯示指令的同時(shí)，還可以連接門信號(hào)和速度信號(hào)來對(duì)報(bào)站進(jìn)行判斷，作為全自動(dòng)廣播時(shí)的控制備份。根據(jù)信號(hào)的組合邏輯控制數(shù)字報(bào)站器進(jìn)行自動(dòng)報(bào)站，并且控制LED屏顯示相關(guān)信息。自動(dòng)報(bào)站信號(hào)邏輯如圖3所示，當(dāng)滿足出站邏輯時(shí)播放預(yù)報(bào)站信息，滿足進(jìn)站邏輯時(shí)播放進(jìn)站信息。

圖3 自動(dòng)報(bào)站信號(hào)邏輯圖

3.5 設(shè)計(jì)方案實(shí)施

此設(shè)計(jì)方案是在既有車輛設(shè)備基礎(chǔ)上進(jìn)行加裝改造的，原車輛結(jié)構(gòu)及安裝空間嚴(yán)重制約著產(chǎn)品設(shè)計(jì)尺寸及安裝方式。此次改造，原車設(shè)備僅保留了揚(yáng)聲器，LED顯示屏、客室攝像頭、廣播控制盒及門監(jiān)控屏全部更新，并在此基礎(chǔ)上增加緊急報(bào)警裝置、動(dòng)態(tài)地圖、LCD顯示屏、車外揚(yáng)聲器、終點(diǎn)站顯示屏、行車攝像頭及司機(jī)室攝像頭等設(shè)備?，F(xiàn)已在2列車上進(jìn)行了加裝改造，改造后的效果如圖4所示。

圖4 改造后設(shè)備安裝及效果

此外，由于原車采用視頻控制盒及廣播控制盒分別輸出視頻、音頻信號(hào)，無集成廣播系統(tǒng)控制主機(jī)，故車輛上無主機(jī)安裝空間，針對(duì)此種情況結(jié)合現(xiàn)車結(jié)構(gòu)，將廣播系統(tǒng)控制主機(jī)安裝至車輛重聯(lián)端(即非駕駛端)氣路柜內(nèi)。從主機(jī)至其他車輛模塊、駕駛端設(shè)備控制總線、音頻總線、通信總線、視頻網(wǎng)線通過跨車廂連接器進(jìn)行連接，此種連接方式可以確保電纜連接的可靠性及安全性。

4 結(jié)論

近年來，隨著城軌車輛集成技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和多媒體技術(shù)的發(fā)展，以及城軌車輛人性化的設(shè)計(jì)需求，對(duì)城軌車輛車載乘客信息系統(tǒng)的功能需求也趨向于復(fù)雜多樣化[1]。此次PIS系統(tǒng)升級(jí)設(shè)計(jì)不但滿足了重聯(lián)改造對(duì)PIS系統(tǒng)整體的功能要求，而且消除了車輛運(yùn)營(yíng)時(shí)列車廣播系統(tǒng)設(shè)備出現(xiàn)死機(jī)、報(bào)站錯(cuò)誤、LED屏顯示錯(cuò)誤等故障的可能性，提高了緊急報(bào)警和對(duì)講的可靠性，優(yōu)化了人機(jī)界面，簡(jiǎn)化司機(jī)操作，方便維護(hù)和管理。

[1] 張 亞.城軌車輛車載乘客信息系統(tǒng)的集成設(shè)計(jì)[J].電力機(jī)車與城軌車輛，2011(4):55-57.□

(編輯：林素珍)

2095-5251(2016)02-0023-03

2014-04-01

周 曉(1982-)，女，本科學(xué)歷，工程師，從事城鐵車輛電氣系統(tǒng)檢修工藝開發(fā)工作。

U285.21+

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