上海市軌道交通車載乘客信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉 璠

（中鐵上海設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，上海 200071）

目前，上海市軌道交通領(lǐng)域各條線列車車廂內(nèi)均未設(shè)置實(shí)時(shí)車載乘客信息系統(tǒng)，但在國(guó)外發(fā)達(dá)城市和國(guó)內(nèi)部分城市，實(shí)時(shí)車載乘客信息系統(tǒng)已經(jīng)得到應(yīng)用，如在北京和廣州已經(jīng)招標(biāo)選擇了車載乘客信息系統(tǒng)設(shè)備，并正在建設(shè)中；而上海市軌道交通在進(jìn)行車載乘客信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，則考慮通過接收東方明珠移動(dòng)電視信號(hào)等方式，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)車載乘客信息系統(tǒng)圖像下播和車載監(jiān)控圖像上傳等方案。

上海市軌道交通車載乘客信息系統(tǒng)可直接接收東方明珠移動(dòng)電視、重新調(diào)制后的數(shù)字電視廣播或其他流媒體信號(hào)，通過車載LCD顯示控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)在列車車廂內(nèi)視頻和文本信息的發(fā)布，實(shí)現(xiàn)車站信息與車載信息的一致性和實(shí)時(shí)性，也可以通過車站級(jí)編播中心實(shí)時(shí)編輯發(fā)布視頻信息或插播經(jīng)過審核的緊急信息，使車載乘客信息系統(tǒng)信息的顯示更具靈活性。

1 上海市軌道交通車載乘客信息系統(tǒng)功能

（1）車載乘客信息系統(tǒng)設(shè)備接收專用WLAN傳輸?shù)男畔?，并?jīng)處理后可實(shí)時(shí)地在列車車廂內(nèi)LCD顯示屏上進(jìn)行視音頻播放。車載乘客信息系統(tǒng)所包含東方明珠移動(dòng)電視引入系統(tǒng)，可以直接接收車站轉(zhuǎn)發(fā)或電視臺(tái)直接廣播的東方明珠移動(dòng)電視信號(hào)。

（2）車載乘客信息系統(tǒng)設(shè)備具有錄播功能。在當(dāng)天的運(yùn)營(yíng)結(jié)束后，可將第二天需要播放的內(nèi)容傳輸?shù)杰噧?nèi)的車載視頻控制服務(wù)器預(yù)存儲(chǔ)，車輛段和停車場(chǎng)集中接收存儲(chǔ)控制中心下發(fā)的次日播放列表及節(jié)目?jī)?nèi)容。列車第二天運(yùn)營(yíng)時(shí)，車載乘客信息系統(tǒng)可按照接收到的播放列表或其他觸發(fā)信號(hào)，自行播放預(yù)存的節(jié)目?jī)?nèi)容，且當(dāng)無(wú)線系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，緩存10 s后即可進(jìn)入錄播模式。

（3）車載乘客信息系統(tǒng)設(shè)備具有準(zhǔn)實(shí)時(shí)模式。當(dāng)車載乘客信息系統(tǒng)由于特殊原因(如區(qū)間AP或車載AP故障等)無(wú)法與地面進(jìn)行不間斷實(shí)時(shí)通信時(shí)，該系統(tǒng)進(jìn)入準(zhǔn)實(shí)時(shí)播出模式。車載乘客信息系統(tǒng)設(shè)備在列車進(jìn)站?？科陂g或列車回庫(kù)期間，通過無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在非移動(dòng)的情況下高速傳輸并預(yù)存顯示信息，供車載系統(tǒng)組織播出。

（4）車載乘客信息系統(tǒng)設(shè)備具有降級(jí)模式（應(yīng)急模式）。當(dāng)控制中心故障或網(wǎng)絡(luò)通信中斷以及系統(tǒng)檢測(cè)到非法入侵時(shí)，受到影響的車站子系統(tǒng)迅速自動(dòng)轉(zhuǎn)入降級(jí)模式，按已接收到的播放列表和節(jié)目?jī)?nèi)容自行組織播放；通信中斷的車載乘客信息系統(tǒng)設(shè)備也應(yīng)按預(yù)定義節(jié)目?jī)?nèi)容迅速自行組織播放。

（5）通過專用WLAN系統(tǒng)，車載乘客信息系統(tǒng)設(shè)備接收車站和控制中心發(fā)送的實(shí)時(shí)信息（包括流媒體、視音頻、文字和圖形），經(jīng)車站乘客信息系統(tǒng)子系統(tǒng)或車站級(jí)編播中心處理后，以無(wú)線方式傳至列車車廂內(nèi)的LCD顯示屏顯示播放。當(dāng)列車廣播啟動(dòng)時(shí)，弱化或關(guān)閉乘客信息系統(tǒng)伴音；列車廣播關(guān)閉時(shí)，恢復(fù)乘客信息系統(tǒng)伴音。

（6）車載乘客信息系統(tǒng)設(shè)備具有車內(nèi)監(jiān)控信息的實(shí)時(shí)上傳功能。列車車廂內(nèi)視頻監(jiān)控信息在列車司機(jī)室可實(shí)時(shí)顯示并能實(shí)時(shí)上傳。多路視頻監(jiān)控信息需要同時(shí)上傳，每一路視頻監(jiān)控信息分辨率不低于D1標(biāo)準(zhǔn)，幀速率不低于25 fps。

（7）車載乘客信息系統(tǒng)設(shè)備具有實(shí)時(shí)信息的接收功能：車載乘客信息系統(tǒng)的接收設(shè)備具有同一傳送內(nèi)容的斷點(diǎn)續(xù)傳功能，能實(shí)現(xiàn)運(yùn)行列車通過專用WLAN及時(shí)有序接收信息內(nèi)容，而不破壞內(nèi)容的完整性和數(shù)據(jù)質(zhì)量。不同組別列車可顯示不同的視頻信息且不出現(xiàn)明顯斷點(diǎn)、失幀、抖動(dòng)和馬賽克等，音頻播放不出現(xiàn)明顯噪音、滑碼等。

2 上海市軌道交通車載乘客信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

車載乘客信息系統(tǒng)可分為2部分：車載顯示發(fā)布系統(tǒng)和東方明珠移動(dòng)電視引入系統(tǒng)。

2.1 車載顯示發(fā)布系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

車載設(shè)備主要通過數(shù)字移動(dòng)電視機(jī)頂盒或車地寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)的車載無(wú)線接收設(shè)備（AP方式）接收發(fā)布自車站或控制中心的列車運(yùn)營(yíng)信息、緊急信息、乘客服務(wù)信息以及東方明珠數(shù)字電視信號(hào)等內(nèi)容，通過車載LCD多媒體顯示控制器進(jìn)行解碼合成后，在本列車的所有LCD顯示屏上實(shí)時(shí)播放。車載信息顯示系統(tǒng)能實(shí)時(shí)播放各種信息，包括實(shí)時(shí)電視轉(zhuǎn)播、節(jié)目錄播、準(zhǔn)實(shí)時(shí)播出等視頻播出，也能實(shí)時(shí)接收由控制中心傳輸?shù)母鞣N通告、緊急信息和運(yùn)營(yíng)信息等。

車載顯示發(fā)布子系統(tǒng)為軌道交通車載子系統(tǒng)的一部分，車載子系統(tǒng)主要包括車載信息顯示部分、車載監(jiān)控部分、車載網(wǎng)絡(luò)部分等，車載子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2 東方明珠移動(dòng)電視引入系統(tǒng)

在上海市軌道交通車載乘客信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)中主要采用了AP方式，即將東方明珠移動(dòng)電視信號(hào)在控制中心或車站重新調(diào)制，將其轉(zhuǎn)換成車載乘客信息系統(tǒng)可以接收的信號(hào)源，隨車載乘客信息系統(tǒng)的信號(hào)通過AP發(fā)送到運(yùn)行的列車上，并可實(shí)時(shí)加載部分運(yùn)營(yíng)信息，根據(jù)控制中心或列車車載乘客信息系統(tǒng)控制設(shè)備的控制命令，在所有或部分車載LCD顯示屏上顯示。上行數(shù)據(jù)通道也可利用車載乘客信息系統(tǒng)的WLAN無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸。

3 列車設(shè)備結(jié)構(gòu)

車載乘客信息系統(tǒng)車上部分從結(jié)構(gòu)上可分為：車載顯示控制部分、車載顯示終端部分和車載布線部分，主要由車頭主交換機(jī)、車載服務(wù)器、LCD顯示控制器、LCD液晶顯示屏、車廂內(nèi)交換機(jī)、SDI傳輸轉(zhuǎn)換器、SDI傳輸線和屏蔽網(wǎng)絡(luò)線等設(shè)備和線纜構(gòu)成。列車每節(jié)車廂均安裝1臺(tái)以太網(wǎng)交換機(jī)和SDI傳輸轉(zhuǎn)換器，構(gòu)成車內(nèi)布線網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)，在傳輸流媒體信號(hào)的同時(shí)，為預(yù)留的車載無(wú)線上網(wǎng)系統(tǒng)及車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)提供傳輸通道。系統(tǒng)采用對(duì)稱式結(jié)構(gòu)，在首尾端2個(gè)司機(jī)室內(nèi)安裝完全相同的2套設(shè)備，互為備用。每節(jié)車廂安裝8臺(tái)LCD顯示屏。

車載顯示設(shè)備主要負(fù)責(zé)利用WLAN設(shè)備將車上監(jiān)控視頻、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)、火災(zāi)報(bào)警信號(hào)、車輛故障信息上傳至控制中心或車輛段等需要的地點(diǎn)。列車通過車載數(shù)字移動(dòng)電視機(jī)頂盒接收DVB-T實(shí)時(shí)數(shù)字電視信號(hào)、WLAN設(shè)備接收轉(zhuǎn)發(fā)的流媒體信號(hào)、TETRA設(shè)備接收發(fā)布緊急信息和乘客服務(wù)信息等內(nèi)容，以上信息再通過車載LCD顯示控制器進(jìn)行解碼合成后，在本列車所有LCD顯示屏上實(shí)時(shí)播放。

車載顯示控制部分主要包括車載服務(wù)器、顯示控制器、數(shù)字移動(dòng)電視機(jī)頂盒以及SDI信號(hào)傳輸器等設(shè)備，如圖2所示。所有的信息（視頻信息、廣告信息及其他所需的圖文信息）在控制中心進(jìn)行統(tǒng)一采編、管理及任意修改終端顯示屏內(nèi)容并設(shè)置相應(yīng)的信息源設(shè)備。實(shí)時(shí)性信息能通過TETRA和WLAN無(wú)線網(wǎng)絡(luò)由控制中心向各線路運(yùn)行的列車同時(shí)實(shí)時(shí)廣播傳送。列車運(yùn)行期間，如遇WLAN帶寬空閑，則采用斷點(diǎn)續(xù)傳的方式接收控制中心傳送的錄播視頻信息，也可在列車入庫(kù)后，通過車輛段WLAN進(jìn)行錄播視頻信息的下載。列車需要播出的信息存放在控制中心的車載服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)，運(yùn)營(yíng)列車的車載服務(wù)器定期通過網(wǎng)絡(luò)訪問車載中心服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)以獲取需要的信息，如公告信息。為防止無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障，列車在讀取網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的同時(shí)，也要將相應(yīng)的信息實(shí)時(shí)更新到本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)。車載顯示控制器讀取數(shù)據(jù)庫(kù)信息進(jìn)行播出，在緊急情況下，也可以在控制中心使用手工輸入信息方式將緊急信息發(fā)送至指定的列車進(jìn)行播出。

正常情況下，車尾司機(jī)室的車載設(shè)備，包括車載無(wú)線控制器、車載視頻控制器、車載服務(wù)器等均正常工作，車頭司機(jī)室的車載設(shè)備為備用，開機(jī)但不工作。

車載顯示控制器與車載服務(wù)器主機(jī)之間通過TCP協(xié)議保持通信，以監(jiān)測(cè)設(shè)備工作狀態(tài)是否正常。

列車車廂內(nèi)LCD顯示屏采用遠(yuǎn)程控制開關(guān)的方式，在乘客信息系統(tǒng)控制中心、車載管理中心操作員終端或司機(jī)操作觸摸屏，操作人員可以通過手動(dòng)指令方式或根據(jù)預(yù)先設(shè)置好的時(shí)間系統(tǒng)自動(dòng)觸發(fā)。

列車車載系統(tǒng)采用RS-422接口對(duì)所有列車車廂的LCD顯示屏進(jìn)行開關(guān)控制。車載LCD控制器內(nèi)置RS-422控制模塊，同時(shí)，繼電器開關(guān)具有RS-422控制電路，車載顯示控制器通過RS-422接口對(duì)繼電器電源輸出的開關(guān)控制，以實(shí)現(xiàn)LCD顯示屏的開關(guān)控制。由于繼電器開關(guān)具有地址，因此在應(yīng)用中，操作人員可開關(guān)所有列車LCD顯示屏，也可以對(duì)列車某個(gè)或某幾個(gè)車廂LCD顯示屏進(jìn)行開關(guān)控制。

由于系統(tǒng)采用總線式RS-422控制方式，因此，通過1根控制電纜，首尾司機(jī)室都可對(duì)列車任意車廂LCD顯示屏進(jìn)行控制。為避免列車所有LCD顯示屏同時(shí)開關(guān)造成的電流沖擊，系統(tǒng)以默認(rèn)的開屏方式為各車廂LCD顯示屏順序開機(jī)。