杜琦駿

(上海地鐵維護(hù)保障有限公司通號分公司， 200235， 上?！喂こ處?

當(dāng)前,城市軌道交通除了作為公共交通工具之外，還逐步成為承載著信息、廣告、通信、娛樂等多種服務(wù)內(nèi)容的新型城市活動空間。作為運(yùn)營方與乘客之間及時溝通的主要橋梁與樞紐，廣播系統(tǒng)和乘客信息系統(tǒng)秉持著以乘客為導(dǎo)向、以人為中心的服務(wù)模式和核心思想。

本文結(jié)合以往廣播和乘客信息系統(tǒng)的維護(hù)經(jīng)驗(yàn)和目前遇到的難點(diǎn)，提出具體的對策與可實(shí)施方案，提出建立音視頻統(tǒng)一的信息服務(wù)系統(tǒng)。

1 研究背景

1.1 廣播系統(tǒng)的現(xiàn)狀

廣播系統(tǒng)是專用通信的重要子系統(tǒng)，為城市軌道交通乘客提供語音信息服務(wù)。廣播系統(tǒng)可通過自動廣播的形式向站臺乘客提供與列車進(jìn)站相關(guān)的語音信息，也可以人工廣播的形式在所選擇的廣播區(qū)域內(nèi)播放相關(guān)的語音信息。在火災(zāi)等緊急情況下，廣播系統(tǒng)在接收到FAS(火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng))的聯(lián)動觸發(fā)信號后，向車站全區(qū)域播放消防撤離的緊急語音信息。

目前，由上海地鐵維護(hù)保障有限公司通號分公司負(fù)責(zé)運(yùn)維的廣播系統(tǒng)設(shè)備共計(jì)408套，包括中央控制器399臺、廣播控制盒430臺、功率放大器3 501臺。這些設(shè)備主要來自3個品牌，分別為上海地鐵電子科技有限公司、上海神劍鐵路通信信號有限公司和天津市北海通信技術(shù)有限公司,其中，采用上海神劍的廣播系統(tǒng)比重最大。在上海城市軌道交通線網(wǎng)中，除了1號線和5號線采用上海地鐵電子科技有限公司的廣播系統(tǒng)、11號線和17號線采用天津市北海通信技術(shù)有限公司的廣播系統(tǒng)外，其余線路均采用了上海神劍鐵路通信信號有限公司的廣播系統(tǒng)。上海城市軌道交通廣播系統(tǒng)的既有框架如圖1所示。

注：ATS——列車自動監(jiān)控；OCC——運(yùn)營控制中心。

目前上海城市軌道交通線網(wǎng)中，除了1號線、5號線、15號線、18號線外，其余線路的廣播系統(tǒng)都已經(jīng)到了大修年限和即將達(dá)到大修年限。

1.2 PIS(乘客信息系統(tǒng))的現(xiàn)狀

PIS是依托多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為核心，以車站站臺、站廳及出入口顯示終端為媒介，向乘客提供信息服務(wù)的系統(tǒng)。PIS向乘客提供的信息主要包括當(dāng)前北京時間、列車到發(fā)時間、列車時刻表、列車目的地、廣告、應(yīng)急信息等。

目前由上海地鐵維護(hù)保障有限公司通號分公司負(fù)責(zé)運(yùn)維的乘客信息系統(tǒng)設(shè)備包括播放控制器939臺、接收發(fā)器4 566臺、終端顯示屏4 702臺。全網(wǎng)絡(luò)的乘客信息系統(tǒng)設(shè)備共采用了6家供應(yīng)商的設(shè)備，其中：1號線及2號線的淞虹路站—龍陽路站區(qū)段采用的是上海地鐵電子科技有限公司的設(shè)備；3號線、4號線采用的是上海電科智能系統(tǒng)股份有限公司的設(shè)備；5號線、12號線、17號線及2號線的唐鎮(zhèn)站—浦東國際機(jī)場站區(qū)段采用的是上海鳴嘯信息科技股份有限公司的設(shè)備；6號線、8號線、9號線、13號線、16號線采用的是中國華信郵電科技有限公司的設(shè)備；7號線、11號線采用的是北京冠華天視數(shù)碼科技有限公司的設(shè)備；2號線的徐涇東站—虹橋2號航站樓站區(qū)段和張江高科站—廣蘭路站區(qū)段采用的是上海聚群軟件開發(fā)有限公司的設(shè)備。上海城市軌道交通乘客信息系統(tǒng)的既有框架如圖2所示。

注：LCD——液晶顯示器;LED——發(fā)光二極管顯示屏。

目前全網(wǎng)絡(luò)除了1號線、5號線、15號線、18號線及2號線的淞虹路站—龍陽路站區(qū)段外，其余線路的PIS都處于已經(jīng)到了大修年限和即將達(dá)到大修年限的情況。

2 當(dāng)前所存在的問題與困境

2.1 廣播系統(tǒng)和PIS間的關(guān)聯(lián)度低

上海城市軌道交通線網(wǎng)中，除了1號線、15號線、18號線外，其他線路的廣播系統(tǒng)與乘客信息系統(tǒng)均未實(shí)現(xiàn)真正意義上的融合。這些線路的乘客信息系統(tǒng)與廣播系統(tǒng)除了都接收ATS(列車自動監(jiān)控)的列車到站和預(yù)到站信息外，幾乎是兩套互不相關(guān)的系統(tǒng)。乘客信息系統(tǒng)與廣播系統(tǒng)缺少統(tǒng)一管理，信息存在安全隱患，僅僅通過目前采用的人員管理、密碼設(shè)置、硬件升級等方法進(jìn)行整改與完善，已不能滿足日益提高標(biāo)準(zhǔn)的信息安全等級保護(hù)測評要求。

2.2 廣播系統(tǒng)和PIS難以滿足日常運(yùn)維的要求

隨著城市軌道交通線網(wǎng)運(yùn)營要求的不斷提高和列車運(yùn)行方式的不斷調(diào)整，對廣播和乘客信息系統(tǒng)的顯示和同步等要求也越來越高，對設(shè)備維護(hù)程度的考驗(yàn)也相應(yīng)提高。而原本軟件和程序所具有的局限性在一定程度上限制了設(shè)備運(yùn)維的方式，運(yùn)維人員難以通過簡單修改部分變量的方式來滿足新的要求和新的模式。

2.3 廣播系統(tǒng)與PIS的兼容度低

由于上海城市軌道交通很多線路都是分階段招標(biāo)建設(shè)，造成全線網(wǎng)內(nèi)廣播系統(tǒng)與PIS的供應(yīng)商繁雜，相互之間的制式和設(shè)備各不相同。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，廣播和乘客信息的設(shè)備不斷更新?lián)Q代，產(chǎn)生了如乘客信息屏幕終端、接收發(fā)器、廣播控制盒、語音播放器、音頻處理器、車站控制器等大量硬件設(shè)備接口不統(tǒng)一，多條線路間的設(shè)備無法通用等問題，更有甚者同線路同廠家在不同時間段、不同型號間的設(shè)備也無法兼容使用。如表1所示，本文以乘客信息系統(tǒng)的接收發(fā)器為例，對設(shè)備間無法通用的情況進(jìn)行說明。

表1 上海城市軌道交通線網(wǎng)PIS的接收發(fā)器制式列表

如圖3所示，從2020年P(guān)IS設(shè)備返修的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，接收發(fā)器的送修占比為35.12%，在乘客信息系統(tǒng)返修件中占比最高。其主要原因是接收發(fā)器屬于有源設(shè)備，長期處于室外環(huán)境下日夜不間斷運(yùn)行，在超期服役后其設(shè)備性能嚴(yán)重下降，而接收發(fā)器的制式種類多、更新?lián)Q代快，且相互間不通用，從而導(dǎo)致返修率偏高。此外，PIS顯示終端的返修占比約為34.03%，也是設(shè)備維修的重要組成部分。由于LCD終端整體體積較大，且若將LCD作為備件,長時間不開機(jī),反而會導(dǎo)致設(shè)備無法使用，所以LCD的備件相對較少。一旦遇上寒暑惡劣天氣，容易造成LCD返修件供不應(yīng)求的困境。

注：KVM——鍵盤、顯示器和鼠標(biāo)。

2.4 部分換乘站廣播系統(tǒng)的音效不佳

近年來公眾和現(xiàn)場運(yùn)營人員對城市軌道交通車站內(nèi)廣播的依賴性越來越大。車站通過語音對站內(nèi)的客流進(jìn)行指揮與引導(dǎo)，特別是在火災(zāi)、地震等緊急情況及球賽、展會等大型活動時，更需要通過現(xiàn)場廣播設(shè)備來配合現(xiàn)場應(yīng)急預(yù)案，加強(qiáng)對人員的疏導(dǎo)。但是，由于現(xiàn)場設(shè)施設(shè)備環(huán)境的局限性，部分換乘站點(diǎn)換乘大廳的音質(zhì)差、音量不均勻，加上外界周邊的干擾源太多，導(dǎo)致了現(xiàn)場的廣播音效達(dá)不到預(yù)期的效果。

3 新建城市軌道交通音視頻統(tǒng)一信息服務(wù)系統(tǒng)

目前上海城市軌道交通線網(wǎng)中，除了1號線、15號線、18號線外，其余線路的廣播系統(tǒng)、PIS設(shè)備均處于獨(dú)立設(shè)置的狀態(tài)，不能適應(yīng)上海城市軌道交通超大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營管理的要求。按照上海申通地鐵集團(tuán)有限公司發(fā)布的滬地鐵[2018]379號《PA/PIS音視頻統(tǒng)一信息服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)指導(dǎo)意見》的文件要求，自2019年起,在上海城市軌道交通的通信系統(tǒng)大修改造中，都要把廣播系統(tǒng)、PIS融合成一個新的系統(tǒng)，并同時改制或定制與新系統(tǒng)相匹配的設(shè)備硬件。在實(shí)現(xiàn)并優(yōu)化廣播系統(tǒng)、PIS固有功能的前提下，凸顯融合后新系統(tǒng)的特有功能，以真正形成信息播報(bào)內(nèi)容統(tǒng)一、信息播報(bào)操作統(tǒng)一、聯(lián)動功能統(tǒng)一的信息服務(wù)一體化系統(tǒng)。融合后新系統(tǒng)的框架圖如圖4所示。

注：TOS——三色運(yùn)營狀態(tài)；ISCS——綜合監(jiān)控系統(tǒng)；CIOS——中央一體化操作系統(tǒng)。

4 具體的對策與方案分析

音視頻統(tǒng)一信息系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)獲取列車到站的音視頻信息，統(tǒng)一、協(xié)調(diào)地同時提供語音、文字、圖片等引導(dǎo)信息，并保障廣播系統(tǒng)與PIS發(fā)布信息的一致性，以提高運(yùn)營管控效率，滿足乘客從多方位獲得統(tǒng)一信息的需求。此外，音視頻統(tǒng)一信息系統(tǒng)可以保證直接獲取并處理來自FAS系統(tǒng)的聯(lián)動觸發(fā)信號，減少時延，并以音頻、視頻統(tǒng)一的效果向車站相關(guān)區(qū)域播報(bào)緊急信息。本文對推進(jìn)音視頻統(tǒng)一信息系統(tǒng)建設(shè)所采取的相關(guān)對策和措施進(jìn)行重點(diǎn)闡述。

4.1 提高設(shè)備集成度

對廣播系統(tǒng)與PIS進(jìn)行融合和優(yōu)化，設(shè)備需要定制或改制。因融合后的新系統(tǒng)集成度大為提高，設(shè)備數(shù)量將有較大幅度減少，這也有利于改善目前機(jī)房空間狹小、散熱不暢的現(xiàn)狀。同時，2個系統(tǒng)深度集成后，設(shè)備維護(hù)的效率可有較大提升，更便于運(yùn)營管理及設(shè)備維護(hù)的管控，進(jìn)而提升運(yùn)營服務(wù)的效率和質(zhì)量。廣播系統(tǒng)與PIS可共用的設(shè)備主要包括：

1) OCC機(jī)房內(nèi)設(shè)置統(tǒng)一的中央級媒體服務(wù)器。該服務(wù)器可管理全線所有的信息管理單元，并負(fù)責(zé)指令下發(fā)及信息采集。

2) OCC機(jī)房內(nèi)設(shè)置統(tǒng)一的前端處理器。該處理器可管理所有外部接口，如 TOS、ATS、時鐘、ISCS 和CIOS等，并將信息轉(zhuǎn)換后發(fā)送至中央級媒體服務(wù)器。

3) OCC應(yīng)向音視頻統(tǒng)一信息系統(tǒng)提供信號 ATS 信息，以實(shí)現(xiàn)無人干預(yù)的列車進(jìn)站和到站全自動廣播，以及發(fā)布列車進(jìn)站和到站的時刻信息、當(dāng)前班次和未來班次的信息等。乘客信息系統(tǒng)的終端顯示屏所顯示的內(nèi)容與廣播內(nèi)容一致。

4) OCC與各車站設(shè)置統(tǒng)一的交換機(jī)。該交換機(jī)可同時承擔(dān)原有廣播系統(tǒng)與乘客信息系統(tǒng)的傳輸需求，不再單獨(dú)設(shè)置交換機(jī)。

4.2 統(tǒng)一線網(wǎng)級的音視頻統(tǒng)一信息系統(tǒng)對外接口

目前乘客信息、廣播系統(tǒng)都是線路級設(shè)備，缺少線網(wǎng)級的音視頻統(tǒng)一系統(tǒng)對外接口。在后續(xù)的維護(hù)管理中,應(yīng)制定統(tǒng)一的音視頻統(tǒng)一信息系統(tǒng)對外接口標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)可基于以下需求和設(shè)想進(jìn)行制定。

1) 可以統(tǒng)一部署防病毒軟件，終端防病毒系統(tǒng)應(yīng)由線網(wǎng)管理中心(一級中心)、線路管理中心(二級中心)和客戶端3部分組成，并形成完整、健全的信息安全體系。

2) 統(tǒng)一全網(wǎng)絡(luò)級音視頻統(tǒng)一信息系統(tǒng)對外接口。主要要求包括：與N-PIS(網(wǎng)絡(luò)化PIS)側(cè)對接，保障N-PIS與音視頻統(tǒng)一信息系統(tǒng)的界面清晰；與東方有線或愛奇藝自媒體對接，以節(jié)省各線路機(jī)頂盒或多媒體控制器成本，廣告等信息通過音視頻統(tǒng)一信息系統(tǒng)對外接口統(tǒng)一下發(fā)；與上海城市軌道交通智能運(yùn)維系統(tǒng)平臺統(tǒng)一對接，以避免重復(fù)的鏈路資源浪費(fèi)；與ATS前置機(jī)統(tǒng)一接口，以實(shí)現(xiàn)多條線路客流擁擠度可以在部分重點(diǎn)車站統(tǒng)一顯示。

3) 在既有城市軌道交通線路通信大修項(xiàng)目招標(biāo)時，定性要求各線路的音視頻統(tǒng)一信息系統(tǒng)的接口統(tǒng)型，并與線網(wǎng)音視頻統(tǒng)一信息系統(tǒng)外部接口的對接方式保持一致。通過線網(wǎng)級的統(tǒng)一接口對各線路中央側(cè)設(shè)備的軟件制式、操作界面、接口協(xié)議及驅(qū)動等進(jìn)行限制，逐步實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)車站整體系統(tǒng)設(shè)備的模塊化，使不同車站的車站級設(shè)備可以整體互換。

4.3 提高乘客信息數(shù)據(jù)的時效性

上海城市軌道交通線網(wǎng)中單線開行的交路日趨復(fù)雜，每年會有多條運(yùn)營線路需要調(diào)整列車運(yùn)行圖，而每次運(yùn)營調(diào)整都會涉及對乘客信息軟件的修改。為了保障更快速、更準(zhǔn)確地為乘客提供信息，在未來的乘客信息和廣播系統(tǒng)改造過程中可以按照以下2種方案，優(yōu)化PIS倒計(jì)時準(zhǔn)確性和軟件顯示靈活性。

1) 將乘客信息和廣播系統(tǒng)的改造時間與信號系統(tǒng)大修節(jié)點(diǎn)重合，進(jìn)一步完善ATS與音視頻統(tǒng)一信息系統(tǒng)的接口規(guī)定，使音視頻統(tǒng)一信息系統(tǒng)能自動適應(yīng)臨時改變的運(yùn)營模式和生產(chǎn)需求(如首末班車在方向和時間上的調(diào)整)，并自動匹配當(dāng)前運(yùn)營模式,播放相應(yīng)的音視頻信息。同時，應(yīng)協(xié)調(diào)信號ATS在信號大修改造中在線路區(qū)間內(nèi)多增加1次列車到站時刻的信息更新。例如在列車進(jìn)站前的區(qū)段新增1根觸發(fā)軌，當(dāng)列車占用此軌道區(qū)段時，ATS將以ATO(列車自動運(yùn)行)模式計(jì)算列車運(yùn)行至下一站的時間，以此計(jì)算結(jié)果更新預(yù)計(jì)到站的時刻信息，并將到站信息輸出給通信PIS，進(jìn)一步提高PIS倒計(jì)時的精確度。

2) 提高軟件操作的便捷性。在ATS側(cè)接口協(xié)議問題無法自動調(diào)整的情況下，PIS側(cè)軟件應(yīng)具備簡便、快捷的修改方式，所有的修改值皆為變量，調(diào)整時只需修改變量，并不涉及對軟件、程序、板式等的修改。

4.4 統(tǒng)一通用設(shè)備的型號

4.4.1 乘客信息顯示終端統(tǒng)型方案

乘客信息系統(tǒng)采用光纖直接接入終端屏幕是未來的技術(shù)趨勢，模擬信號輸出接口解決方案已經(jīng)停產(chǎn)、淘汰。為了保障屏幕在不同線路之間的通用性，應(yīng)統(tǒng)一乘客信息系統(tǒng)屏幕終端的接口標(biāo)準(zhǔn)，做到系統(tǒng)備件通用化,實(shí)現(xiàn)全線網(wǎng)兼容。在未來的信號大修改造中，需統(tǒng)一招標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，要求屏幕支持光纖進(jìn)屏形式，同時支持其他多種接口輸入，部分要求可參照如下所示：

1) 視頻擴(kuò)展單元(適用于LCD)至少需要具有8路單模單芯光信號輸出。

2) 視頻擴(kuò)展單元(適用于LED)至少需要具有2路單模單芯光信號輸出。

3) LCD顯示屏輸入端口應(yīng)同時支持電源、VGA、HDMI、音頻輸入、RS 232等接口。

4.4.2 廣播操作終端統(tǒng)型方案

基于目前換乘站的換乘通道存在廣播互控的需求，需要對廣播操作終端設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)型，提出如下2種設(shè)想：

1) 應(yīng)滿足數(shù)字語音控制盒在換乘站內(nèi)實(shí)現(xiàn)對多條線路同時控制的要求。對于已有接口通信協(xié)議的廠家，在將這些協(xié)議收集完畢后，應(yīng)整理形成一套標(biāo)準(zhǔn)的、規(guī)范的、擁有知識產(chǎn)權(quán)的廣播協(xié)議。該協(xié)議不僅能夠與現(xiàn)有廠家產(chǎn)品互聯(lián)互通，達(dá)到廣播互控的目的，而且在將來與第三方系統(tǒng)集成時，僅需要第三方遵循該協(xié)議即可。

2) 在后期的新線建設(shè)和既有線廣播系統(tǒng)改造過程中，應(yīng)在與該線路有換乘的交匯車站通信機(jī)房內(nèi)配備1臺音頻接口單元，音頻接口單元的數(shù)量由該換乘站交匯線路的數(shù)量決定，并采用網(wǎng)絡(luò)接口形式。對于無法提供網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議而僅能提供干接點(diǎn)和模擬音頻接口的廠商，可以開發(fā)1款城市軌道交通專用的網(wǎng)絡(luò)通信接口機(jī)，要求各供應(yīng)商的廣播系統(tǒng)接入該網(wǎng)絡(luò)通信接口機(jī)，以達(dá)到互控的目的。

4.5 針對特殊場景的定制化設(shè)計(jì)

隨著上海城市軌道交通線網(wǎng)的持續(xù)擴(kuò)充，線間換乘的情況越來越復(fù)雜，所承載的廣播業(yè)務(wù)需求也越加多樣性、多元化。部分站點(diǎn)的環(huán)境、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，外部干擾源多，應(yīng)針對這些特殊場景需要進(jìn)行音頻定制化設(shè)計(jì)，以滿足相應(yīng)的聲場測試要求。以背景噪聲干擾為例，噪聲控制的相關(guān)規(guī)定為：換乘站換乘通道、大廳內(nèi)非高峰時段的噪聲控制值為50～60 dB(A)，高峰時段的噪聲控制值為70～80 dB(A)。這就要求換乘站區(qū)域的廣播系統(tǒng)應(yīng)具備的最大聲壓級達(dá)到95 dB及以上，以滿足信噪比達(dá)到15 dB的要求，確保語音擴(kuò)聲清晰。

5 結(jié)語

音視頻統(tǒng)一信息系統(tǒng)可確保實(shí)時信息接收、應(yīng)急指揮、應(yīng)急疏散、大客流乘客疏導(dǎo)等功能，既可提高服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)效率，又可降低大修改造項(xiàng)目的建設(shè)成本。本文對音視頻統(tǒng)一信息系統(tǒng)建設(shè)作長遠(yuǎn)的通盤考慮，統(tǒng)一了其對外接口和通用件接口的型號，有效規(guī)避了既有乘客信息系統(tǒng)和廣播系統(tǒng)在以往維護(hù)過程中遇到的問題和痛點(diǎn)。此外，通過探索自主化軟件的開發(fā)可實(shí)施性，爭取打造具有上海城市軌道交通特色和專利的軟件驅(qū)動池，做到任何一家供應(yīng)商的設(shè)備如需上線，必須適配并選用池中的音視頻統(tǒng)一信息系統(tǒng)軟件與驅(qū)動，達(dá)到全網(wǎng)統(tǒng)籌化、站點(diǎn)模塊化的目的。