馬奇志

(長春軌道客車股份有限公司城鐵客車開發(fā)部，吉林 長春 130000)

近年來，隨著全國各地城市軌道交通的發(fā)展，信息服務(wù)已經(jīng)成為軌道交通不容忽視的重要環(huán)節(jié)。信息服務(wù)作為緊急情況下疏導(dǎo)乘客的輔助手段，日常運(yùn)營的信息提示和宣傳平臺(tái)成為保證列車運(yùn)營的重要組成部分，得到日益的關(guān)注。隨著信息技術(shù)的進(jìn)步，乘客信息服務(wù)的內(nèi)容也在豐富和發(fā)展，具有旅客導(dǎo)向指示和娛樂功能的地鐵列車乘客信息系統(tǒng)日臻完善，使之不僅能夠具備保證列車安全運(yùn)營的指標(biāo)，同時(shí)更人性化地為出行者服務(wù)，成為城市軌道交通列車形象的標(biāo)識(shí)之一。

乘客信息系統(tǒng)(Passenger Information System，PIS)是一個(gè)集地鐵運(yùn)營信息服務(wù)、多媒體實(shí)時(shí)資訊發(fā)布、廣播電視節(jié)目制作與播出、地鐵視頻監(jiān)控、地鐵設(shè)備監(jiān)控于一體的綜合信息平臺(tái)。乘客信息系統(tǒng)在正常情況下，提供乘車須知、管理者公告、列車運(yùn)行時(shí)間等運(yùn)營信息，以及公益信息、出行參考、新聞、電視直播、廣告等公共媒體信息。在緊急情況下，本著運(yùn)營信息優(yōu)先使用的原則，可提供動(dòng)態(tài)輔助性提示，使乘客安全、高效地在地鐵中疏散、撤離，確保地鐵系統(tǒng)高效安全運(yùn)營［1-3］。

系統(tǒng)特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

1)功能全面。地鐵乘客信息系統(tǒng)一方面發(fā)布運(yùn)營及綜合信息，方便旅客出行;另一方面，可以將列車監(jiān)控視頻實(shí)時(shí)上傳至控制中心，便于中心及時(shí)掌握和了解列車情況，協(xié)助司機(jī)處理可能的突發(fā)事件。

2)智能化管理。PIS系統(tǒng)的一大特點(diǎn)是系統(tǒng)復(fù)雜程度高、分布范圍廣。地理位置上，PIS系統(tǒng)可以劃分為控制中心、車站與車載共3個(gè)部分，每個(gè)部分又包含各種設(shè)備，因此，設(shè)備的集中智能化管理非常重要。為了確保安全運(yùn)營，系統(tǒng)中的主要設(shè)備工作狀態(tài)必須實(shí)時(shí)地傳輸至控制中心，進(jìn)行智能顯示，以便中心操作員在短時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，采取相應(yīng)的措施，在最短的時(shí)間內(nèi)排除故障，恢復(fù)系統(tǒng)的正常運(yùn)營。

3)模塊化管理。系統(tǒng)按照地理位置劃分為3個(gè)級(jí)別，即控制中心、車站、車載，因此，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上需要采用模塊化設(shè)計(jì)，每個(gè)級(jí)別的設(shè)備管理與運(yùn)營維護(hù)均由相應(yīng)部分內(nèi)的控制服務(wù)器完成，控制中心服務(wù)器則集中管理所有的控制服務(wù)器，當(dāng)某個(gè)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，其影響也會(huì)限制在相應(yīng)部分的模塊內(nèi)，不會(huì)擴(kuò)散。

1 系統(tǒng)構(gòu)架

城市軌道交通乘客信息系統(tǒng)由運(yùn)營中心發(fā)布接收系統(tǒng)、站臺(tái)接收系統(tǒng)和車載發(fā)布接收系統(tǒng)組成，其系統(tǒng)構(gòu)架如圖1所示。系統(tǒng)由地面控制中心、站臺(tái)和車載三級(jí)構(gòu)成，三級(jí)系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)整體規(guī)劃和要求，完成城市軌道交通列車乘客信息的傳輸和控制。

2 系統(tǒng)功能

系統(tǒng)功能包含以下9個(gè)方面:

圖1 乘客信息系統(tǒng)構(gòu)架

1)系統(tǒng)任務(wù)管理

系統(tǒng)應(yīng)用軟件具備多任務(wù)管理功能，采用菜單驅(qū)動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)任務(wù)管理。

2)用戶權(quán)限管理

系統(tǒng)具備分級(jí)權(quán)限管理功能。每個(gè)操作員擁有唯一的ID、操作密碼。操作員ID由中心系統(tǒng)統(tǒng)一設(shè)置，每個(gè)操作員的操作等級(jí)及權(quán)限設(shè)置至少包括允許操作的設(shè)備類型和功能等。

3)系統(tǒng)監(jiān)控

所有中心設(shè)備、車站設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和車載設(shè)備在系統(tǒng)中心及車站操作工作站的監(jiān)控下運(yùn)行，設(shè)備向車站操作工作站及中心操作工作站上傳運(yùn)行模式、設(shè)備狀態(tài)、報(bào)警等信息。車站操作工作站及中心操作工作站依據(jù)設(shè)備所處的模式、狀態(tài)、報(bào)警及故障的等級(jí)相應(yīng)發(fā)出報(bào)警聲并顯示。

4)數(shù)據(jù)及參數(shù)管理

系統(tǒng)設(shè)備接受控制中心和車站子系統(tǒng)的命令、參數(shù)及軟件更新數(shù)據(jù)等。在與控制中心子系統(tǒng)通信中斷的情況下，各車站子系統(tǒng)可按照既定的節(jié)目表獨(dú)立運(yùn)行。

在終端設(shè)備與系統(tǒng)通信中斷的情況下，通過系統(tǒng)設(shè)定實(shí)現(xiàn)預(yù)定義信息的顯示。

5)時(shí)鐘顯示的功能

系統(tǒng)讀取時(shí)鐘系統(tǒng)的時(shí)鐘基準(zhǔn)，并同步整個(gè)系統(tǒng)所有設(shè)備的時(shí)鐘，確保終端顯示屏幕顯示時(shí)鐘的準(zhǔn)確性。在沒有時(shí)鐘源同步的情況下，系統(tǒng)的時(shí)鐘誤差范圍控制在每周±1 s內(nèi)，并可以手工調(diào)校。屏幕可以在播出各類信息的同時(shí)提供顯時(shí)服務(wù)和日期顯示。

6)信息發(fā)布管理與在線升級(jí)

控制中心、車站子系統(tǒng)及終端設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)、車載子系統(tǒng)、備用中心具備網(wǎng)絡(luò)下載安裝及更新軟件的功能。發(fā)布管理的過程遵循ITIL標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。

7)多語言支持功能

系統(tǒng)支持簡體中文、英文同時(shí)混合輸入、保存、傳輸、顯示。

8)全數(shù)字傳輸功能

整個(gè)系統(tǒng)從中心信號(hào)采集開始就采用全數(shù)字的方式，經(jīng)過視頻服務(wù)器處理和編碼器的封包，轉(zhuǎn)換成MPEG-2或H.264數(shù)據(jù)包經(jīng)以太網(wǎng)傳輸，被車站和車載設(shè)備接收后直接通過PDP、LCD和LED顯示控制器解碼，轉(zhuǎn)換成視頻信號(hào)進(jìn)行顯示。

9)廣播級(jí)的圖像質(zhì)量

系統(tǒng)的顯示控制設(shè)備、中心視頻服務(wù)器采用了廣播級(jí)質(zhì)量的設(shè)備，另外系統(tǒng)整個(gè)過程采用全數(shù)字的方式，避免了圖像質(zhì)量的下降，使信息圖像的顯示達(dá)到廣播級(jí)的圖像質(zhì)量。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由于地鐵列車是“24小時(shí)”長期運(yùn)行系統(tǒng)，因此其設(shè)備要求高，設(shè)計(jì)的全過程貫徹可靠性、實(shí)時(shí)準(zhǔn)確、先進(jìn)性與實(shí)用性相結(jié)合、靈活擴(kuò)展、便于維護(hù)、安全性等設(shè)計(jì)原則，保證系統(tǒng)的可靠性(Reliability)、可用性(Availability)、可維修性(Maintainability)和安全性(Safety)——RAMS。

3.1 控制中心子系統(tǒng)

控制中心的功能主要有3個(gè)方面:

1)控制中心完成外部信息采集，結(jié)合運(yùn)行的需求，對外部信息進(jìn)行編輯處理，制作成內(nèi)部媒體信息，根據(jù)運(yùn)營的需求控制播出，向乘客傳遞相關(guān)信息;

2)控制中心功能包括處理系統(tǒng)內(nèi)各類數(shù)據(jù)、管理、控制系統(tǒng)設(shè)備、監(jiān)視控制網(wǎng)絡(luò)及終端設(shè)備的工作狀態(tài);

3)控制中心對列車上傳到中心的客室監(jiān)控視頻進(jìn)行顯示、管理和存儲(chǔ)。

控制中心結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 控制中心結(jié)構(gòu)圖

3.1.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

控制中心子系統(tǒng)一般包含的設(shè)備如下:

1)中心操作員工作站;2)中心服務(wù)器;3)中心視頻服務(wù)器;4)交換機(jī);5)磁盤陣列;6)顯示設(shè)備。

3.1.2 軟件設(shè)計(jì)

1)中心服務(wù)器

乘客信息服務(wù)系統(tǒng)軟件從整體上可以劃分為2個(gè)層級(jí):中心級(jí)和車站級(jí)。車站級(jí)服務(wù)器集中管理本車站內(nèi)的所有系統(tǒng)設(shè)備，各車站服務(wù)器再由中心服務(wù)器統(tǒng)一管理，中心服務(wù)器是整體系統(tǒng)的核心。中心服務(wù)器上運(yùn)行的軟件包括:日志管理軟件、播放控制軟件與網(wǎng)絡(luò)管理軟件。

(1)日志管理軟件

該軟件對系統(tǒng)運(yùn)行的情況及用戶情況進(jìn)行詳細(xì)記錄，同時(shí)定期將各個(gè)分站上的日志數(shù)據(jù)采集到中心服務(wù)器進(jìn)行集中管理，如過期日志的刪除、日志的導(dǎo)出與可視化功能等。

(2)播放控制軟件

該軟件功能主要包含3個(gè)方面:

①素材導(dǎo)入:將外部系統(tǒng)素材、如文字、圖片、視頻信息導(dǎo)入后，進(jìn)行內(nèi)容審核、編輯;

②版式編輯:根據(jù)需求，將顯示屏幕進(jìn)行窗口劃分，將要播放的素材導(dǎo)入后，在素材播放畫面之上，疊加需要顯示的公共服務(wù)信息，如天氣預(yù)報(bào)、股市信息以及緊急信息等;

③播出控制:生成一個(gè)播出列表，該播出列表指定素材的播放方式、時(shí)間等，根據(jù)播放列表，將制作好的節(jié)目或者公共服務(wù)信息通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)布到各子系統(tǒng)。

(3)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控軟件

該軟件功能主要包含2個(gè)方面:

①設(shè)備監(jiān)控:實(shí)時(shí)地對網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控，并保存設(shè)備的狀態(tài)信息，在偵測到設(shè)備故障時(shí)，將故障設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)地址與故障信息保存在本地日志，并可視化地顯示出來;

②網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控:實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)PIS網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，如終端設(shè)備在線狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)擁塞程度等，在網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)設(shè)備掉線或者網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)異常情況時(shí)，將故障信息保存在本地日志，并可視化地顯示出來。

2)中心操作員工作站

中心操作員工作站具有整個(gè)PIS系統(tǒng)的管理功能，其上運(yùn)行的軟件包括用戶管理軟件、信息查詢軟件、設(shè)備維護(hù)管理軟件。

(1)用戶管理軟件

管理整個(gè)系統(tǒng)的用戶賬戶，包括系統(tǒng)賬戶的建立、刪除，賬戶的權(quán)限設(shè)置等與賬戶管理相關(guān)的功能。

(2)信息查詢軟件

從中心服務(wù)器調(diào)取日志信息、設(shè)備工作狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、故障信息等，并可以對這些信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，輸出報(bào)表，并可視化地顯示出來。

(3)設(shè)備維護(hù)管理軟件

負(fù)責(zé)對整個(gè)乘客服務(wù)信息系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)備管理。對各車站、列車所包含的設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)、預(yù)定義信息等進(jìn)行配置。

3)中心視頻服務(wù)器

中心視頻服務(wù)器上運(yùn)行的軟件包括:視頻管理軟件與磁盤空間管理軟件。

(1)視頻管理軟件

視頻管理軟件能夠?qū)⒏髁熊嚿蟼鞯目褪乙曨l監(jiān)控圖像在中心顯示設(shè)備上進(jìn)行顯示，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在磁盤陣列中，可根據(jù)查詢條件，在軟件的指定位置回放調(diào)取數(shù)據(jù)。該軟件大致可劃分為3個(gè)功能模塊:

①視頻顯示:實(shí)現(xiàn)全屏及分屏顯示模式，實(shí)現(xiàn)車輛內(nèi)視頻的監(jiān)視，并可根據(jù)設(shè)定的間隔進(jìn)行輪巡顯示，參與輪巡的對象可以任意設(shè)定;

②視頻回放:用戶可以根據(jù)時(shí)間、車輛號(hào)及客室攝像機(jī)號(hào)索要所需的錄像資料，并可在軟件的指定位置回放檢索到的視頻錄像;

③視頻存儲(chǔ):將上傳的視頻數(shù)據(jù)按照約定的存儲(chǔ)方式存儲(chǔ)在磁盤陣列中。

(2)磁盤空間管理軟件

定期檢測硬盤的剩余空間，當(dāng)磁盤空間不夠時(shí)，發(fā)出報(bào)警信息。

3.2 車站子系統(tǒng)

車站子系統(tǒng)安裝在車站內(nèi)，主要功能包含3個(gè)方面:

1)車站子系統(tǒng)是信息的中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)，負(fù)責(zé)接收并下載控制中心的命令、各類信息內(nèi)容、系統(tǒng)參數(shù)等，當(dāng)在控制中心或網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)故障時(shí)，車站子系統(tǒng)能夠承擔(dān)控制中心信息發(fā)布的責(zé)任，按照下載的節(jié)目菜單和節(jié)目內(nèi)容在本站顯示終端上自動(dòng)播放。

2)將站臺(tái)各服務(wù)器、工作站與終端設(shè)備的工作狀態(tài)、工作日志、故障信息等定期地上傳至控制中心。

車站子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

圖3 車站子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.2.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

車站子系統(tǒng)設(shè)備主要包括:

1)站臺(tái)服務(wù)器;2)交換機(jī);3)站臺(tái)操作員工作站;4)多媒體查詢機(jī);5)磁盤陣列;6)LED顯示屏;7)LCD顯示屏。

3.2.2 軟件設(shè)計(jì)

1)車站服務(wù)器軟件

車站服務(wù)器軟件包括:日志管理軟件、系統(tǒng)監(jiān)控軟件、播出控制軟件、設(shè)備管理軟件、磁盤空間管理軟件。

(1)日志管理軟件

定期將本站各工作站、終端設(shè)備的工作日志導(dǎo)入服務(wù)器進(jìn)行存儲(chǔ)，并上傳至控制中心服務(wù)器。

(2)系統(tǒng)監(jiān)控軟件

與控制中心服務(wù)器監(jiān)控軟件具有類似的操作功能，只是其操作權(quán)限僅限于本車站的設(shè)備。系統(tǒng)監(jiān)控軟件能夠判斷故障，并自動(dòng)告警和記錄日志。一旦出現(xiàn)故障，及時(shí)向中心服務(wù)器上傳故障與報(bào)警信息。

(3)播出控制軟件

自動(dòng)地從中心服務(wù)器下載播放列表、節(jié)目數(shù)據(jù)、公共服務(wù)信息、緊急信息等乘客信息數(shù)據(jù)，并根據(jù)播放列表將播放數(shù)據(jù)發(fā)送到各終端進(jìn)行解碼播放。同時(shí)，在本地存儲(chǔ)設(shè)備中，存儲(chǔ)接收到的播放數(shù)據(jù)，這樣，在通信故障時(shí)，系統(tǒng)可按原有播出列表進(jìn)行播出，不會(huì)讓乘客明顯感到系統(tǒng)故障;當(dāng)恢復(fù)通信時(shí)，立刻恢復(fù)到正常播放狀態(tài)。

(4)設(shè)備管理軟件

能夠與控制中心同步，接收來自控制中心的設(shè)備配置信息，并將信息下傳進(jìn)行本站設(shè)備的配置或管理。

(5)磁盤空間管理軟件

定期檢測硬盤的剩余空間，當(dāng)磁盤空間不夠時(shí)，能夠發(fā)出報(bào)警信息，并上傳至控制中心。

2)車站操作員工作站軟件

車站操作員工作站與中心操作員工作站類似，但其權(quán)限僅限于本站系統(tǒng)內(nèi)。其上運(yùn)行的軟件包括用戶管理軟件、信息查詢軟件、設(shè)備維護(hù)管理軟件。

3)多媒體查詢設(shè)備軟件

多媒體查詢設(shè)備軟件包含一個(gè)可視化查詢界面，界面上包含了常用信息的查詢接口。在沒有乘客對屏幕進(jìn)行觸摸操作時(shí)，軟件將全屏幕滾動(dòng)顯示來自中心服務(wù)器的信息。當(dāng)有屏觸摸操作時(shí)，能實(shí)時(shí)互動(dòng)地顯示來自中心服務(wù)器的信息。旅客可通過觸摸屏幕獲得潛在需求的各種信息。比如，公告信息、車站出口及周邊地理及交通指南、安全乘車須知等。另外，多媒體查詢軟件通過與服務(wù)器進(jìn)行通信，定期更新公共服務(wù)信息內(nèi)容。

3.3 車載子系統(tǒng)

車載子系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)利用無線雙向傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將車上監(jiān)視圖像、車輛故障信息上傳至控制中心。通過無線雙向傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接收緊急信息和乘客服務(wù)信息等內(nèi)容。

車載子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。

圖4 車載子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.3.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

車載子系統(tǒng)包含設(shè)備有:1)車載控制器;2)車載交換機(jī)。

3.3.2 軟件設(shè)計(jì)

車載控制器軟件包括主要完成2個(gè)工作:

1)考慮到無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的不穩(wěn)定性，車載視頻控制器軟件支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳功能。在控制器硬盤中緩存30～60 s的視頻節(jié)目，這樣，當(dāng)檢測到丟包時(shí)，車載控制器能夠有時(shí)間從控制中心獲取丟失的信息。

2)車載控制器軟件能將本車的車載設(shè)備信息，通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)傳送到控制中心。

3.4 網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)是連接控制中心、車站和車載三大子系統(tǒng)的關(guān)鍵系統(tǒng)，是整個(gè)乘客信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)系統(tǒng)，它利用中心—車站主干傳輸網(wǎng)絡(luò)為PIS提供網(wǎng)絡(luò)通道，用來傳輸中心與各車站、地鐵車輛之間的各種媒體和控制信息。網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)由有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)部分組成。

有線網(wǎng)絡(luò)為中心、車站和無線接入點(diǎn)的視頻和數(shù)據(jù)提供傳輸通道。按照多媒體傳輸?shù)男枨?，采用開放性體系結(jié)構(gòu)與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，所有網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品支持主流的網(wǎng)絡(luò)與接口協(xié)議;核心交換機(jī)依據(jù)電信級(jí)設(shè)備的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，采用全冗余路由交換和分布式電源;所有模塊均可熱插拔;提供多種方式和層次的訪問控制安全機(jī)制以確保網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全性。

車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)信息的上傳和下發(fā)，主要包括通過組播方式實(shí)現(xiàn)中心到列車的信息發(fā)布;根據(jù)控制的需求，將特定信息發(fā)送給指定列車;1路數(shù)字視頻信息的帶寬不低于6 Mbit/s;將車輛監(jiān)視信息實(shí)時(shí)及準(zhǔn)實(shí)時(shí)上傳至控制中心。無線網(wǎng)絡(luò)在滿足系統(tǒng)要求的前提下需保留帶寬25%以上的裕量，且傳輸層雙向平均有效帶寬不小于13 Mbit/s。系統(tǒng)需保證在所有列車需進(jìn)行無線通信的地方都進(jìn)行全面的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。無線設(shè)備切換時(shí)間不大于50 ms，局域網(wǎng)丟包率在1%以下。

4 主要關(guān)鍵技術(shù)

4.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

PIS系統(tǒng)是一個(gè)綜合集成系統(tǒng)，系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)系到使用性能與維護(hù)成本，因此，系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵。根據(jù)PIS系統(tǒng)的實(shí)際需求，將PIS系統(tǒng)劃分為3個(gè)層級(jí)、4個(gè)子系統(tǒng)，從層級(jí)上劃分為控制中心、車站、車載3個(gè)級(jí)別，從系統(tǒng)上劃分為控制中心子系統(tǒng)、車站子系統(tǒng)、車載子系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)(包括有線和車地?zé)o線)4個(gè)子系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)為一個(gè)模塊，進(jìn)行模塊化管理。對全系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一的IP規(guī)劃，以保證系統(tǒng)安全、可靠、穩(wěn)定、高效。

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，充分考慮信息的播出和回傳的需求，定義系統(tǒng)中運(yùn)行的每個(gè)車輛為一個(gè)大節(jié)點(diǎn)，即在車輛內(nèi)部采用內(nèi)外網(wǎng)，將車載網(wǎng)絡(luò)與大系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行物理隔離，保證車載網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定傳輸?shù)耐瑫r(shí)，保證全系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定。車載網(wǎng)路構(gòu)架如圖5所示。

圖5 車載網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架簡圖

4.2 有線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

有線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供從控制中心到各車站的數(shù)據(jù)通道，是整個(gè)PIS系統(tǒng)的基礎(chǔ)，有線網(wǎng)絡(luò)的安全性與可靠性對整個(gè)PIS系統(tǒng)的可靠性有決定性作用。有線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性除了與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的可靠性密切相關(guān)之外，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也是關(guān)系到網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性的重要手段。根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)需求，將系統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成星形千兆以太網(wǎng)，控制中心與車站各設(shè)一臺(tái)核心交換機(jī)，同時(shí)，在車站設(shè)置車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)接入交換機(jī)與無線網(wǎng)絡(luò)控制器，實(shí)現(xiàn)車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)到有線骨干網(wǎng)絡(luò)的接入。

4.3 車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)

PIS系統(tǒng)中，車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)重點(diǎn)，也是一個(gè)難點(diǎn)，目前實(shí)際應(yīng)用的PIS系統(tǒng)中，車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)的性能表現(xiàn)一直不是很穩(wěn)定。因此，車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)的方案設(shè)計(jì)成為本系統(tǒng)中的一個(gè)重點(diǎn)。由于目前采用無線網(wǎng)絡(luò)(WLAN)為WiFi網(wǎng)絡(luò)，是地面基本固定(或運(yùn)動(dòng)量較小)的無線網(wǎng)絡(luò)，因此對高速運(yùn)動(dòng)的車輛而言并非理想網(wǎng)絡(luò)，為了克服網(wǎng)絡(luò)可能存在的信息停頓或中斷問題，需采用緩存機(jī)制，進(jìn)行一定信息的預(yù)存，保證信息的完整連續(xù)展示。

4.4 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

PIS系統(tǒng)中有大量的配置信息、設(shè)備信息、日志信息、乘客信息等系統(tǒng)數(shù)據(jù)，如何存儲(chǔ)和管理這些數(shù)據(jù)也是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。系統(tǒng)采用SQL Server數(shù)據(jù)庫軟件作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫軟件，以實(shí)際需求為依托設(shè)計(jì)具體的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理方式，從而在完成功能的同時(shí)，降低復(fù)雜度，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

4.5 功能模塊劃分、功能軟件開發(fā)

根據(jù)實(shí)際需求，PIS系統(tǒng)主要包含信息服務(wù)、列車視頻監(jiān)控、系統(tǒng)設(shè)備監(jiān)控、系統(tǒng)維護(hù)管理這4個(gè)功能。要實(shí)現(xiàn)這些功能，除了相應(yīng)的設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)等硬件支持外，還需要開發(fā)相應(yīng)的功能軟件，這部分也是整個(gè)系統(tǒng)研制過程中任務(wù)最重、最關(guān)鍵的部分。以乘客信息服務(wù)為例，乘客信息服務(wù)需要控制中心的播控程序能夠?qū)Τ丝托畔⑦M(jìn)行編輯、排版播放控制，車站服務(wù)器和車載控制器進(jìn)行接收、轉(zhuǎn)發(fā)，車站和車載顯示控制器進(jìn)行解碼顯示。因此，許多功能不是一個(gè)簡單的軟件就可以實(shí)現(xiàn)，而是需要一個(gè)軟件系統(tǒng)。系統(tǒng)通過精準(zhǔn)的模塊劃分、詳細(xì)的構(gòu)架設(shè)計(jì)，使信息流暢地傳送至系統(tǒng)的各個(gè)終端，為乘客出行提供了便利。圖6～圖11是系統(tǒng)中各主要軟件例示。

5 結(jié)束語

乘客信息系統(tǒng)目前已經(jīng)成為軌道交通列車重要的組成部分，盡管目前依然存在信息傳輸不暢、停頓、卡滯等問題，業(yè)界也在探討采用廣播電視即地面數(shù)字電視模式，構(gòu)建乘客信息的發(fā)布網(wǎng)絡(luò)，解決信息傳輸存在的問題。相信隨著應(yīng)用的不斷擴(kuò)展、系統(tǒng)設(shè)備的成熟和新技術(shù)的引入，乘客信息系統(tǒng)也將得到快速發(fā)展，滿足軌道交通信息服務(wù)的需求，為乘客出行提供便利和服務(wù)。

［1］翟維麗.城市軌道交通系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及相關(guān)問題研究［D］.長春:吉林大學(xué)，2007.

［2］劉偉中.乘客信息系統(tǒng)在城市軌道交通中的應(yīng)用淺析［J］.鐵路通信信號(hào)工程技術(shù)，2009(3):43-45.

［3］候大志，劉勇，楊宏濤.PIS&CCTV系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用［J］.電視技術(shù)，2012，36(11):129-133.