軌道交通PIS系統(tǒng)顯示列車預(yù)到站信息的技術(shù)研究

張 健，高小鵬

（1.西安市軌道交通集團(tuán)有限公司機(jī)場城際公司，陜西 西安 710016；2.西安精準(zhǔn)測控有限責(zé)任公司，陜西 西安 710075）

0 引 言

為了給乘客提供更好的乘車體驗，幫助乘客合理有效地安排出行計劃，把即將到站的多列列車到達(dá)當(dāng)前站點(diǎn)的時間準(zhǔn)確地顯示車站站臺的PIS系統(tǒng)LCD屏上是非常必要的。針對目前信號系統(tǒng)和PIS系統(tǒng)的接口及通信的實際情況，本文在分析研究PIS系統(tǒng)與信號系統(tǒng)的接口及預(yù)計到站信息的計算方法的基礎(chǔ)上，提出一種提高預(yù)到站信息顯示準(zhǔn)確度的解決思路和方法。

1 信號系統(tǒng)

軌道交通信號系統(tǒng)是軌道交通自動控制系統(tǒng)中的重要組成部分，它的主要作用是保證列車運(yùn)行安全、提高運(yùn)輸效率，實現(xiàn)列車的高效運(yùn)行和有序的指揮管理。軌道交通信號系統(tǒng)包含列車自動防護(hù)（ATP）、列車自動駕駛（ATO）、列車自動監(jiān)控（ATS）和計算機(jī)聯(lián)鎖（CI）等子系統(tǒng)。其中，ATS子系統(tǒng)的作用在CI、ATP、ATO子系統(tǒng)的支持下對整個線路的運(yùn)行進(jìn)行自動管理和監(jiān)控。ATS子系統(tǒng)監(jiān)視并顯示實際運(yùn)行的列車位置，同時能監(jiān)視整條線路的信號設(shè)備狀態(tài)和列車運(yùn)營情況[1-2]。

2 PIS系統(tǒng)

軌道交通PIS系統(tǒng)（乘客信息系統(tǒng)）是綜合計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和電子媒體技術(shù)的綜合服務(wù)性系統(tǒng)。PIS系統(tǒng)是一個多媒體資訊發(fā)布、播控與管理平臺，是多種類型的、多種顯示終端的、多信源的、平行的、分區(qū)的、帶優(yōu)先級的媒體顯示系統(tǒng)。乘客通過軌道交通站點(diǎn)的各類顯示終端，便能及時了解到列車的運(yùn)行信息、公共信息及安全事項等。同時該系統(tǒng)在列車運(yùn)行空隙時間可播放天氣預(yù)報、時事新聞、娛樂節(jié)目等內(nèi)容[3]。

軌道交通PIS系統(tǒng)一般由控制中心子系統(tǒng)、車站子系統(tǒng)和車載子系統(tǒng)構(gòu)成。PIS系統(tǒng)從控制功能上分為信息源、中心播出控制層、車站（列車）播出控制層和車站（列車）播出設(shè)備4個層次[4]。

3 信號與PIS系統(tǒng)的接口

某地軌道交通線路信號系統(tǒng)與PIS系統(tǒng)的接口界面位于OCC（運(yùn)營控制中心）信號設(shè)備室ATS配線架外側(cè)，通信接口為2個以太網(wǎng)數(shù)據(jù)接口（RJ-45），ATS的FEP（主備機(jī)）配置為主控（客戶端），PIS的FEP配置為從控（服務(wù)端）。在某一時刻，只有ATS的FEP主機(jī)周期性地（2 s）向PIS發(fā)送數(shù)據(jù)信息，ATS的FEP備機(jī)不發(fā)送信息。ATS的FEP主備機(jī)切換在ATS內(nèi)部完成，對PIS方是完全透明。PIS系統(tǒng)和信號系統(tǒng)的接口界面如圖1所示。

圖1 PIS系統(tǒng)和信號系統(tǒng)的接口界面

信號系統(tǒng)通過ATS發(fā)送給PIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)報文包含：車站站臺號、列車到站時間、列車發(fā)車時間、列車目的地號、列車服務(wù)號、列車車組號、列車司機(jī)號、跳停等信息[5-7]。

4 列車預(yù)到站信息的計算方式

以在PIS板式上顯示兩列車預(yù)到站信息為例，列車預(yù)到站信息內(nèi)容主要有：“第一班預(yù)計到站時間××分鐘”“第二班車預(yù)計到站時間××分鐘”“列車即將進(jìn)站”“列車到站”等內(nèi)容。PIS系統(tǒng)預(yù)到站信息顯示模板如圖2所示。

圖2 PIS系統(tǒng)預(yù)到站信息顯示模板

目前信號系統(tǒng)與PIS系統(tǒng)接口協(xié)議中關(guān)于列車預(yù)到站信息常見的兩種計算方式為：PIS系統(tǒng)通過信號系統(tǒng)發(fā)送的達(dá)到時間與當(dāng)前時間差進(jìn)行計算；PIS系統(tǒng)根據(jù)信號系統(tǒng)發(fā)送的標(biāo)志位進(jìn)行列車到站判斷。

4.1 通過時間差計算

為準(zhǔn)確敘述時間差計算方法，做如下設(shè)定：t1為列車在前一站臺時通過ATS計算出的到達(dá)本站站臺的預(yù)計到達(dá)時間，列車在區(qū)間運(yùn)行時ATS不再更新t1數(shù)據(jù)，在本區(qū)間t1為恒定值；t2為本列車運(yùn)行至某一位置時的當(dāng)時時間，t2為時間變量；a，b，c是在當(dāng)前列車運(yùn)行等級和參數(shù)下預(yù)測的用來判別“預(yù)計到站時間更新”“列車即將到站”“列車到站”信息的時間值，如當(dāng)20 s＜時間差＜45 s時（a=45 s，b=20 s），PIS顯示“列車即將進(jìn)站”，c的取值同時考慮站停時長等因素，如當(dāng)時間差＜20 s時且信號沒有新的到站時間更新，在20+40=60 s的時間段內(nèi)（b=20 s，c=40 s），PIS 顯示“列車到站”；運(yùn)行等級和行車參數(shù)不同時a，b，c的取值不同。

4.1.1 預(yù)計到站時間

列車的預(yù)計到站為UTC格式北京時間，精確到秒，當(dāng)列車到站時ATS更新數(shù)據(jù)。當(dāng)每輛列車到達(dá)站臺時，ATS按真正“到達(dá)時間”更新下一次列車的到達(dá)時間；當(dāng)列車離開站臺時，ATS更新下一輛列車和下下一輛列車到達(dá)站臺的信息，包括站“列車到站時間”“列車服務(wù)號”“列車類型”“列車目的地號”等。

PIS方計算到達(dá)時間（t1）與當(dāng)時時間（t2）的差值大于a時（單位為s），且當(dāng)其差值為1 min的整數(shù)倍數(shù)時，由PIS系統(tǒng)在LCD屏上更新顯示預(yù)計到站時間。

4.1.2 列車即將到站

PIS方計算到達(dá)時間（t1）與當(dāng)時時間（t2）的差值在a和b之間時（a＞b，單位：s），PIS顯示“列車即將進(jìn)站”。

4.1.3 列車到站

PIS方計算在到達(dá)時間（t1）與當(dāng)時時間（t2）的差值小于b時（單位：s），并在信號沒有新的到站時間更新時再延長cs，PIS顯示“列車到站”。

4.2 根據(jù)標(biāo)志位判斷

4.2.1 預(yù)計到站時間

同第4.1.1節(jié)預(yù)計到站時間所述。

4.2.2 列車即將到站

PIS方根據(jù)信號發(fā)送的即將到站標(biāo)志位，PIS顯示“列車即將進(jìn)站”。

4.2.3 列車到站

PIS方根據(jù)信號發(fā)送的到站標(biāo)志位，列車停穩(wěn)，PIS顯示“列車到站”。

4.3 計算方式對比分析

通過時間差計算和根據(jù)標(biāo)志位判斷兩種計算方式的預(yù)計到站時間方法一致，均通過ATS計算后續(xù)列車的預(yù)計到站時間與當(dāng)時時間的差值，且通過PIS系統(tǒng)LCD屏以分鐘為單位顯示。但“列車即將到站”和“列車到站”的信息計算方式有區(qū)別，時間差計算是以經(jīng)驗值提取的a，b，c時間段值為“列車即將到站”和“列車到站”的計算依據(jù)，列車的實際運(yùn)行狀態(tài)可能會和“列車即將到站”和“列車到站”信息顯示上出現(xiàn)偏差，如出現(xiàn)列車尚未進(jìn)站時卻顯示“列車到站”信息，相較于根據(jù)標(biāo)志位判斷的方式，乘客的乘車體驗較差。

但在兩種計算方式下，t1均為在根據(jù)到達(dá)當(dāng)前站臺時實際時間計算到達(dá)下一站臺預(yù)計達(dá)到時間，當(dāng)列車在本區(qū)間運(yùn)行時，t1不再更新，為恒定值。根據(jù)運(yùn)營的實際情況，列車因故障、異物處理等各種原因，易在區(qū)間出現(xiàn)早晚點(diǎn)的情況，這種情況下在PIS系統(tǒng)LCD屏上顯示的預(yù)計到站信息則不準(zhǔn)確，會誤導(dǎo)乘客，不利于乘客的乘車體驗。

4.4 提高列車預(yù)到站信息準(zhǔn)確度的解決思路

為了解決因列車在區(qū)間發(fā)生早晚點(diǎn)現(xiàn)象而導(dǎo)致的PIS系統(tǒng)LCD屏預(yù)計到站信息顯示不準(zhǔn)確的問題，可利用ATS進(jìn)行判斷和計算處理。如，當(dāng)列車運(yùn)行至區(qū)間時，若ATS發(fā)現(xiàn)實際運(yùn)行時間與計劃運(yùn)行時間的偏差大于閾值（PIS預(yù)計到站時間顯示單位為分鐘時，建議將閾值設(shè)置為30 s），由ATS更新和計算當(dāng)前位置到達(dá)下一站臺的預(yù)計到達(dá)時間，再通過報文將更新后的預(yù)計到達(dá)時間發(fā)送至PIS系統(tǒng)，PIS系統(tǒng)通過計算后將新的預(yù)到站信息顯示在LCD屏上[8-10]。

5 結(jié) 語

根據(jù)標(biāo)志位判斷列車預(yù)到站信息比通過時間差計算的方法更為精準(zhǔn)，乘客體驗更好。對于列車區(qū)間線路運(yùn)行過程中出現(xiàn)早晚點(diǎn)情況時，PIS系統(tǒng)LCD屏顯示到站信息不準(zhǔn)確的問題，可通過ATS對偏差信息判斷、計算、更新等方式，重新向PIS系統(tǒng)發(fā)送列車預(yù)到站信息，提高信息準(zhǔn)確度，提升乘車體驗。利用大數(shù)據(jù)、云計算、無線傳輸?shù)燃夹g(shù)手段，可實現(xiàn)乘客通過手機(jī)端實時查詢列車的預(yù)到站信息，更利于幫助乘客選擇高效快捷的出行方式。