城軌交通列車乘客信息顯示系統(tǒng)報站廣播控制邏輯研究

■ 馬桂財??許桂紅

城軌交通列車乘客信息顯示系統(tǒng)報站廣播控制邏輯研究

■ 馬桂財??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營服務(wù)水平。報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)報站廣播的觸發(fā)邏輯、加站控制邏輯方面進(jìn)行對比分析，為乘客信息顯示系統(tǒng)的選型設(shè)計提出參考。

城市軌道交通；乘客信息顯示系統(tǒng)；PIDS；報站廣播；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)確的運營信息，直接面對乘客，是城市軌道交通運營服務(wù)水平人性化的一個重要標(biāo)志[1]。

1 列車報站廣播模式概述

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

（1）手動報站：由司機(jī)手動點擊快捷鍵或觸摸屏觸發(fā)預(yù)錄的報站信息；

（2）半自動報站：根據(jù)車輛給出的廣播控制信號觸發(fā)預(yù)錄的報站信息；

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

3種報站模式適用于不同列車駕駛運行工況，全自動報站廣播一般僅適用于無線網(wǎng)絡(luò)信號正常的駕駛模式（如ATO駕駛模式）；半自動報站廣播不依賴于地鐵信號系統(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)信號正常即可，通常在全自動報站模式失效的情況下使用；手動報站模式為一種備用報站廣播模式，報站廣播設(shè)備故障時使用[2-3]。

不同廠商的PIDS設(shè)計思路對于手動報站和全自動報站的控制邏輯基本相同，主要區(qū)別在于半自動報站的控制邏輯。針對半自動報站廣播控制邏輯進(jìn)行對比分析。

2 半自動報站廣播控制邏輯

半自動報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)列車速度信號觸發(fā)；另一種是根據(jù)列車距站臺的距離信號觸發(fā)。

2.1.1 根據(jù)列車速度信號觸發(fā)的邏輯

根據(jù)列車速度信號觸發(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進(jìn)行預(yù)到站廣播，當(dāng)列車速度下降到某一值時進(jìn)行到站廣播。

根據(jù)列車速度信號觸發(fā)的邏輯示意見圖1。當(dāng)列車啟動出站，零速信號變?yōu)榈碗娖綍r，列車進(jìn)行預(yù)到站廣播；當(dāng)列車速度下降到30 km/h時，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)信號的形式提供。

2.1.2 根據(jù)列車距站臺的距離信號觸發(fā)邏輯

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

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

該觸發(fā)控制模式下，PIDS需預(yù)先存儲全線路所有站點的區(qū)間距離信息，然后根據(jù)列車的實時速度信息計算出列車與站臺的距離信息。

2.2 加站控制邏輯

PIDS報站廣播的加站邏輯是指“下一站”站點代碼的變更控制邏輯。進(jìn)行加站邏輯設(shè)計時，一方面要確保正確的加站時機(jī)，另一方面也要防止不加站、重復(fù)加站或錯誤加站等情況。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)閉時進(jìn)行加站，或車門全開啟時進(jìn)行加站。

圖1 根據(jù)列車速度信號觸發(fā)的邏輯示意圖

圖2 根據(jù)距站臺距離觸發(fā)邏輯示意圖

單獨根據(jù)車門狀態(tài)進(jìn)行加站控制會出現(xiàn)因在同一站臺進(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)計時通常會輔以其他控制信號，比較常見的是列車零速信號。

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”信號后，再檢測到零速信號丟失時，進(jìn)行站點代碼增加的控制邏輯。圖4引入了一個“加站有效位”來記錄零速信號的變化，當(dāng)零速信號丟失后，“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”信號時，才會進(jìn)行站點代碼的增加。

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

速度信號觸發(fā)控制邏輯的主要優(yōu)點是控制邏輯簡單，計算量小，可靠性高；缺點是列車速度的波動及駕駛模式的不同會對報站廣播時機(jī)產(chǎn)生較大影響。青島地鐵3號線試運行初期，列車采用手動駕駛模式，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)間運行時速度波動也會導(dǎo)致到站廣播的重復(fù)播放或報站語音的覆蓋。如圖5所示，列車?yán)硐氲乃俣惹€為f曲線，但由于速度波動導(dǎo)致實際曲線為h曲線，A點時丟失零速信號觸發(fā)預(yù)到站廣播，C點時觸發(fā)到站廣播，由于A—C之間的時間差小于預(yù)到站廣播語音時長，因此會出現(xiàn)到站廣播覆蓋預(yù)到站廣播的問題。

圖5 速度波動引起報站語音覆蓋示意圖

距離信號觸發(fā)控制邏輯的主要優(yōu)點是兩站點之間只會進(jìn)行一次預(yù)到站和到站廣播，報站時機(jī)準(zhǔn)確；缺點是控制邏輯復(fù)雜，PIDS主機(jī)運算量較大，且由于輪徑等累計計算誤差的疊加，也會出現(xiàn)報站時機(jī)不穩(wěn)定的問題，尤其是對于長大區(qū)間更為明顯。

3.2 不同加站邏輯差異性

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

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

4 報站控制邏輯設(shè)計選型應(yīng)考慮的問題

為使PIDS報站廣播功能簡單、可靠、穩(wěn)定，設(shè)計控制邏輯時不僅要根據(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、信號本身特點進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計選型。

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)信號形式給出。采用硬線方式的系統(tǒng)簡單、可靠，但會增加車輛布線及硬件接口；采用車輛控制網(wǎng)絡(luò)信號的形式給出，不需要額外接口和布線，但當(dāng)PIDS與車輛網(wǎng)絡(luò)通信異常時會影響系統(tǒng)報站功能。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)計出最穩(wěn)定的系統(tǒng)。

綜上所述，PIDS半自動報站模式的控制邏輯包括兩部分內(nèi)容：報站廣播觸發(fā)控制邏輯和加站控制邏輯。進(jìn)行報站廣播觸發(fā)控制及加站控制邏輯設(shè)計時，需要結(jié)合線路、限速、信號、車輛等的特點綜合考慮，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：青島地鐵集團(tuán)運營分公司，工程師，山東?青?島，266041

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

責(zé)任編輯高紅義

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1672-061X（2016）06-0084-03