旅客信息系統(tǒng)綜述

楊旭生

【摘要】 對地鐵旅客信息系統(tǒng)（PIS）的系統(tǒng)組成、邏輯層次、各子系統(tǒng)的硬件組成和各子系統(tǒng)的功能等進(jìn)行了詳細(xì)的描述，并介紹了旅客信息系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展方向。

【關(guān)鍵詞】 地鐵 旅客信息系統(tǒng) 無線傳輸

一、前言

隨著信息時代的來臨，以及人們生活水平的日益提高，乘客對于地鐵的要求已經(jīng)不再僅僅局限于單一的交通工具。因此迫切的需要一套能夠為乘客提供實時、準(zhǔn)確、內(nèi)容豐富的資訊系統(tǒng)，這樣旅客信息系統(tǒng)（Passenger Information System ，簡稱PIS）就應(yīng)運而生了。

旅客信息系統(tǒng)主要是利用在地鐵列車內(nèi)的液晶顯示屏和沿線地鐵站臺的大型等離子顯示屏，發(fā)布各種信息，準(zhǔn)確預(yù)報運營車輛到站時間，沿線車站、人文景觀，新聞時事等資訊，為乘客提供一個更加舒適，更加人性化的乘車環(huán)境。正常情況下，提供乘車須知、服務(wù)時間、列車到發(fā)時間、列車時刻表、政府公告、賽事直播、廣告等實時動態(tài)的多媒體信息；在火災(zāi)、阻塞及恐怖襲擊等非正常情況下，提供動態(tài)緊急疏散提示。

二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能

按照旅客信息系統(tǒng)提供的空間環(huán)境不同，可以分為站外旅客信息系統(tǒng)、站內(nèi)旅客信息系統(tǒng)和車載旅客信息系統(tǒng)。站外乘客資訊包括路線、運營計劃、票價等信息。這些信息可支持乘客做出初步的出行計劃。站內(nèi)旅客信息系統(tǒng)為乘客提供實時的交通信息。這些信息包括列車的到達(dá)時間、列車的離開時間、列車車次信息等。車載旅客信息系統(tǒng)為列車的乘客提供信息服務(wù)。乘客可以通過列車內(nèi)的顯示和通信設(shè)備獲得線路換乘、進(jìn)站時間、離站時間、實時新聞和其它相關(guān)信息。

旅客信息系統(tǒng)從邏輯層次上分三層結(jié)構(gòu)：第一層是OCC運營控制中心的子系統(tǒng)，第二層是車站子系統(tǒng)，第三層是車載子系統(tǒng)。各子系統(tǒng)設(shè)備相對獨立，但又具有應(yīng)用接口，具有高穩(wěn)定性、可靠性、可擴(kuò)展性（如圖1）。

2.1 中心子系統(tǒng)

中心子系統(tǒng)主要設(shè)備有中心服務(wù)器、中心視頻流服務(wù)器、中心播控工作站、中心操作員工作站和網(wǎng)管工作站等。

該子系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)的功能：集中管理整個PIS系統(tǒng)、實時監(jiān)控整個PIS系統(tǒng)、外部視頻信息源的導(dǎo)入、外部系統(tǒng)數(shù)據(jù)的導(dǎo)入和導(dǎo)出、中心公共信息的編輯保存、中心集中發(fā)放信息、中央集中控制終端顯示設(shè)備的顯示模式/開關(guān)、中心發(fā)放實時網(wǎng)路視頻流數(shù)據(jù)等。

2.2 車站子系統(tǒng)

車站子系統(tǒng)主要由站臺設(shè)備、站廳設(shè)備和機(jī)房設(shè)備構(gòu)成。站臺層設(shè)備包括中繼服務(wù)器、媒體控制器、分屏器、AP設(shè)備、PDP等離子顯示終端、電源配電盤、UPS、交換機(jī)等。站廳設(shè)備主要包括分屏器、PDP等離子屏、吸頂喇叭等。機(jī)房設(shè)備主要包括媒體控制器、光交換機(jī)、車控室維護(hù)終端等。

該子系統(tǒng)負(fù)責(zé)實現(xiàn)集中監(jiān)控、管理車站內(nèi)的旅客信息系統(tǒng)設(shè)備；接收中心子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)并分發(fā)至車站旅客信息系統(tǒng)的顯示終端；外部系統(tǒng)數(shù)據(jù)的導(dǎo)入和導(dǎo)出；控制車站內(nèi)顯示終端播放指定信息；站內(nèi)的站務(wù)信息的編輯和保存等功能。

2.3 車載子系統(tǒng)

車載子系統(tǒng)主要由兩部分設(shè)備組成，一部分是車載信息顯示系統(tǒng)設(shè)備，另一部分是車載監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備（一般屬于安防系統(tǒng)實施）。PIS負(fù)責(zé)的車載設(shè)備主要由車載控制器、無線網(wǎng)絡(luò)車載接入設(shè)備（含天線）、LCD播放控制器、分屏器、LCD顯示屏、交換機(jī)、攝像機(jī)、視頻記錄服務(wù)器、視頻顯示器（帶觸摸控制功能）等設(shè)備組成。

該子系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)接收從控制中心傳輸?shù)母鞣N信息，包括數(shù)據(jù)量小的文本信息和數(shù)據(jù)量大的媒體文件信息，并有選擇性的在車廂內(nèi)的LCD上播放出來。同時還要向車站及控制中心上傳駕駛室和車廂內(nèi)的視頻信息，以便能夠?qū)崿F(xiàn)車—地之間保持實時的通信，保證行車安全。

2.4 節(jié)目制作子系統(tǒng)

節(jié)目制作子系統(tǒng)主要包括：圖像存儲服務(wù)器（可無限擴(kuò)容）、非線性編輯設(shè)備（用于節(jié)目的串編）、視頻合成工作站（用于高端廣告片、形象片的制作）、數(shù)字編輯錄像機(jī)、數(shù)字編輯放像機(jī)、數(shù)字和模擬攝像機(jī)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、合同管理軟件系統(tǒng)及屏幕編輯預(yù)覽系統(tǒng)等。

該系統(tǒng)實現(xiàn)的功能：廣告節(jié)目的編輯和保存、時間表的編輯和保存、屏幕布局的編輯和保存、集中控制發(fā)布播放時間表至顯示設(shè)備、節(jié)目播放日志的報表顯示和打印等。

2.5 網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)邏輯上可以分為三級：

第一級：連接控制中心、各個車站的環(huán)形或星形光纖骨干網(wǎng)。

第二級：車站局域網(wǎng)，車站播控設(shè)備通過自適應(yīng)以太網(wǎng)相連或其它能達(dá)到同等功能要求的網(wǎng)絡(luò)。

第三級：車載無線系統(tǒng)，車載播控設(shè)備通過無線網(wǎng)絡(luò)接口與站臺無線接入點連接。網(wǎng)絡(luò)要滿足列車與車站的高速率數(shù)據(jù)傳輸，以確保車載系統(tǒng)的數(shù)據(jù)更新。

車載無線傳輸系統(tǒng)應(yīng)用較多的技術(shù)實現(xiàn)方式主要有兩種：一種是基于網(wǎng)絡(luò)流媒體技術(shù)；一種是基于數(shù)字視頻廣播（Digital Video Broadcast， 簡稱DVB）技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，這兩種技術(shù)也相互吸收對方的長處，不斷擴(kuò)展各自的應(yīng)用領(lǐng)域。

三、PIS系統(tǒng)實現(xiàn)的難點

目前，對于整個PIS系統(tǒng)的實現(xiàn)存在以下幾個難點

（1）旅客信息系統(tǒng)是一個非常大型的信息系統(tǒng)，包含很多個子系統(tǒng)。要使整個PIS系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的功能，各個子系統(tǒng)之間必須具有良好的接口，能夠互相協(xié)調(diào)的工作。而且還應(yīng)針對可能遇到的各種安全威脅和風(fēng)險，采取行之有效的安全措施，保障系統(tǒng)中信息的保密性、完整性和可用性。確保系統(tǒng)能夠安全、穩(wěn)定、可靠地運行。

（2）在無線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計和實現(xiàn)當(dāng)中，由于需要實現(xiàn)車-地通信，首先需要進(jìn)行帶寬分析，計算出傳輸多媒體信息、文本信息等需要的帶寬。目前應(yīng)用較為普遍的車地?zé)o線系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)是802.11g，它工作在2.4G頻帶，物理層速率可達(dá)54Mb/s，傳輸層可達(dá)25Mbps。在實際的地鐵運行過程中，由于列車高速移動，25Mbps的理論帶寬是很難實現(xiàn)的，必須在進(jìn)行不斷的調(diào)試才能基本上滿足系統(tǒng)功能的需要。同時由于隧道的特殊情況，為了避免互相的干擾和能夠?qū)崿F(xiàn)無線信號的均勻覆蓋，在布置AP的時候必須進(jìn)行實地勘探?？睖y的時間越晚，軌道區(qū)間越接近正式運營時的實際情況，勘測定位的效果越好。但時間越晚，施工環(huán)境越不利于定位勘測，尤其是軌道車開始在區(qū)間中測試運行后，定位勘測的危險性加大，這就使勘測時間與安全性之間產(chǎn)生了矛盾，因此需要權(quán)衡利弊，緊密跟蹤現(xiàn)場施工情況，選擇最佳時機(jī)進(jìn)行無線接入點的定位勘測。除了上面提到的兩個難點，在整個系統(tǒng)的設(shè)計和建設(shè)當(dāng)中還有很多困難，比如：如何保證無線通訊過程中的安全性問題、中心控制中心（OCC）的管理軟件和其他子系統(tǒng)管理軟件的接口問題、各個設(shè)備與設(shè)備之間的兼容性和重要信息的冗余備份問題、規(guī)避與CBTC之間的相互干擾問題等等。

四、技術(shù)發(fā)展方向

車-地?zé)o線系統(tǒng)是PIS車載子系統(tǒng)的實施基礎(chǔ)，是PIS的重要子系統(tǒng)。目前的地鐵PIS建設(shè)中，以基于802.11標(biāo)準(zhǔn)的車-地傳輸系統(tǒng)應(yīng)用較為廣泛，但COFDM技術(shù)和LTE技術(shù)也得到了嘗試性運用，且取得了良好效果。在新技術(shù)方面，基于移動寬帶網(wǎng)狀網(wǎng)（MESH）具備應(yīng)用的條件。MESH是由曾經(jīng)創(chuàng)立互聯(lián)網(wǎng)和分組無線電技術(shù)的DARPA（美國國防部高級研究計劃局）研究和開發(fā)的移動寬帶通信技術(shù)。該系統(tǒng)的移動速度為400 km/h；突發(fā)數(shù)據(jù)速率為6 Mbit/s；工作頻段為2.4 GHz ISM頻段（2.4GHz～2.483 5 GHz）；內(nèi)置定位功能可實現(xiàn)非GPS定位，定位精度優(yōu)于10 m。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，網(wǎng)絡(luò)僅由終端設(shè)備、無線路由器WR、智能接入節(jié)點IAP和移動交換控制中心MiSC等4個基本網(wǎng)絡(luò)單元組成。MESH作為一種先進(jìn)的無線傳輸技術(shù)，在條件具備時，也將在旅客信息系統(tǒng)應(yīng)用中占據(jù)一席之地。

五、結(jié)束語

目前，我國大約有20多個城市正在編制城市軌道交通發(fā)展規(guī)劃，形成了城市軌道交通建設(shè)高潮。據(jù)不完全統(tǒng)計，全國已經(jīng)規(guī)劃的軌道交通線路已超過80條，2000余公里長，總投資約8千億元人民幣以上。而旅客信息系統(tǒng)作為城市軌道交通最具服務(wù)和商業(yè)價值的新系統(tǒng)，發(fā)展前景廣闊。同時，旅客信息系統(tǒng)作為極具商業(yè)潛力的電子媒體，預(yù)計每年至少都能產(chǎn)生上億元廣告收益。以人為本，人性化設(shè)計，以為乘客服務(wù)為宗旨，提高地鐵公司的總體服務(wù)水平是旅客信息系統(tǒng)內(nèi)在要實現(xiàn)的根本功能。旅客信息系統(tǒng)憑借其完善的功能、很好的社會效果和顯著的經(jīng)濟(jì)效益已經(jīng)成為地鐵公司樹立公司形象和支撐運營收支平衡的一套不可或缺的應(yīng)用系統(tǒng)。

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