■ 汪曉臣 闞庭明 孫同慶 黃志威

城軌交通路網(wǎng)乘客信息編播中心系統(tǒng)方案研究

■ 汪曉臣 闞庭明 孫同慶 黃志威

隨著軌道交通線路由單線向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，建設(shè)協(xié)調(diào)指揮管理各線路城市軌道交通乘客信息系統(tǒng)（PIS）的路網(wǎng)乘客信息編播中心（PCC）將是未來發(fā)展的必然趨勢。重點從PCC系統(tǒng)功能、建設(shè)原則、總體設(shè)計等方面對PCC系統(tǒng)總體方案進(jìn)行研究。

軌道交通；PIS；PCC

城市軌道交通乘客信息系統(tǒng)（PIS）是城市軌道交通的重要組成部分，是利用現(xiàn)代成熟可靠的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)和圖像顯示等技術(shù)，在指定的時間，將指定的信息（如列車到發(fā)、首末班車時刻表、運營公告信息、出行引導(dǎo)等信息）顯示給指定的人群[1]。隨著國內(nèi)一線城市軌道交通線網(wǎng)的形成，乘客信息系統(tǒng)將由單線獨立運營向線網(wǎng)統(tǒng)一運營管理轉(zhuǎn)變，建設(shè)能實現(xiàn)全路網(wǎng)內(nèi)PIS系統(tǒng)信息統(tǒng)一采集、編輯、分發(fā)、控制的路網(wǎng)乘客信息編播中心（PIS Control Center，PCC）系統(tǒng)將非常必要。

1 背景與意義

城市軌道交通發(fā)展初期由于線路較少，PIS系統(tǒng)的建設(shè)多按照單線建設(shè)、單線運營的管理模式，對線路之間的換乘以及形成路網(wǎng)后PIS系統(tǒng)的統(tǒng)一管理考慮較少[2]。隨著城市軌道交通路網(wǎng)的成熟，逐步成為城市出行的首選，線網(wǎng)運營必須從路網(wǎng)的全局進(jìn)行考慮，對乘客出行的相關(guān)信息在路網(wǎng)層進(jìn)行匯總、分析，然后統(tǒng)一分發(fā)。因此，建設(shè)PCC系統(tǒng)具有較強(qiáng)的現(xiàn)實意義。

（1）規(guī)范管理。通過建設(shè)PCC系統(tǒng)，為各線路制定乘客信息發(fā)布規(guī)則、接口規(guī)則、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，使該城市乘客信息制作、發(fā)布、管理統(tǒng)一并規(guī)范。

（2）網(wǎng)絡(luò)化運營管理能力提升。從線網(wǎng)角度對各條線路PIS之間進(jìn)行溝通、協(xié)調(diào)，基于全路網(wǎng)體系進(jìn)行統(tǒng)一、規(guī)范的管理、操作和維護(hù)，通過PCC使各線路PIS系統(tǒng)之間能夠彼此協(xié)調(diào)、密切配合，實現(xiàn)城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運營效果。

（3）共享信息發(fā)布。PCC為各線PIS提供統(tǒng)一的公共信息，例如氣象、政府公告、公益信息、重大活動等信息，便于實現(xiàn)節(jié)目源、發(fā)布渠道的統(tǒng)一監(jiān)督、審查，同時也有利于降低各線路PIS單獨制作或采集節(jié)目引起的系統(tǒng)投資。

（4）緊急、突發(fā)事件信息通暢發(fā)布。城市軌道交通形成網(wǎng)絡(luò)后，網(wǎng)絡(luò)上任何一線或一點有緊急、突發(fā)事件發(fā)生時，都會對網(wǎng)絡(luò)上原來有序的流動造成影響，PCC應(yīng)從線網(wǎng)角度盡快地向乘客發(fā)布相關(guān)應(yīng)急預(yù)案和信息通告，及時疏導(dǎo)客流，統(tǒng)一執(zhí)行城市公共交通應(yīng)急方案。

（5）城市地鐵形象及商業(yè)開發(fā)。 建設(shè)統(tǒng)一的路網(wǎng)乘客信息編播中心，統(tǒng)一城市PIS終端版式，可以最大程度提升地鐵品牌形象；另外，從資源開發(fā)價值利用最大化的角度，PCC應(yīng)具備對各線路的PIS系統(tǒng)進(jìn)行整體商業(yè)開發(fā)的能力，具備信息資源統(tǒng)籌、開發(fā)、利用和經(jīng)營能力，節(jié)省新建線路PIS系統(tǒng)的投資，實現(xiàn)部分系統(tǒng)資源共享化。

2 系統(tǒng)功能

PCC系統(tǒng)的功能應(yīng)定位于全線網(wǎng)的公共職能，將各線都涉及的媒體編播功能、設(shè)備管理及監(jiān)視功能、運營管理功能、外部系統(tǒng)接口功能進(jìn)行統(tǒng)一集成和集中，優(yōu)化全線網(wǎng)管理，提升軌道交通全線網(wǎng)PIS系統(tǒng)運行效率，提高系統(tǒng)管理及操作處置的響應(yīng)及時性。

2.1 統(tǒng)一編播中心

統(tǒng)一編播中心負(fù)責(zé)實現(xiàn)全線網(wǎng)的統(tǒng)一節(jié)目編輯、統(tǒng)一節(jié)目發(fā)布播出功能，實現(xiàn)全線網(wǎng)地面、車載PIS系統(tǒng)統(tǒng)一播出，預(yù)留未來建設(shè)地鐵線路的接入條件，同時要將已有線路平滑接入PCC，完成全線網(wǎng)統(tǒng)一播出要求。統(tǒng)一編播中心包含如下主要功能：

（1）多媒體素材管理功能。實現(xiàn)多媒體素材的統(tǒng)一輸入、存儲、轉(zhuǎn)換、制作、編輯、預(yù)覽、審核及發(fā)布功能，滿足全線網(wǎng)統(tǒng)一信息源管理。

（2）預(yù)定義運營信息管理功能。實現(xiàn)全線網(wǎng)預(yù)定義運營信息庫的統(tǒng)一編輯、預(yù)覽、審核和下發(fā)功能，滿足全線網(wǎng)統(tǒng)一預(yù)定義運營信息管理。

（3）版式、節(jié)目制作功能。實現(xiàn)播表和版式的統(tǒng)一編輯、存儲、預(yù)覽、審核、發(fā)布功能，實現(xiàn)全線網(wǎng)車站、車載信息顯示屏的統(tǒng)一播出功能，滿足全線網(wǎng)統(tǒng)一播出管理。

2.2 統(tǒng)一發(fā)布中心

統(tǒng)一發(fā)布中心負(fù)責(zé)實現(xiàn)全線網(wǎng)統(tǒng)一運營信息發(fā)布，包含多媒體素材、預(yù)定義運營信息、播放節(jié)目等，預(yù)留未來建設(shè)地鐵線路的接入條件，同時要將已有線路平滑接入PCC，完成全線網(wǎng)統(tǒng)一發(fā)布要求。功能包括：

（1）信息發(fā)布功能。實現(xiàn)全線網(wǎng)統(tǒng)一信息審核、發(fā)布，包含統(tǒng)一通信協(xié)議、發(fā)布規(guī)則，同時線路反饋發(fā)布信息的播放情況。

（2）信息安全功能。實現(xiàn)統(tǒng)一發(fā)布信息的加密處理，保證全線網(wǎng)信息的安全播出。

2.3 統(tǒng)一監(jiān)管中心

統(tǒng)一監(jiān)管中心負(fù)責(zé)實現(xiàn)全線網(wǎng)的統(tǒng)一權(quán)限、設(shè)備管理，全線網(wǎng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一采集，全線網(wǎng)的設(shè)備、接口、信息統(tǒng)一監(jiān)視，線路入網(wǎng)統(tǒng)一測試驗證，同時要將已有線路平滑接入PCC，完成全線網(wǎng)統(tǒng)一監(jiān)管要求。主要功能包括：

（1）統(tǒng)一管理功能。實現(xiàn)PCC自身的用戶管理、日志及報表管理、參數(shù)管理、素材管理、磁盤空間管理、網(wǎng)管等系統(tǒng)功能；實現(xiàn)統(tǒng)一設(shè)備管理功能，滿足全線網(wǎng)統(tǒng)一設(shè)備管理；實現(xiàn)統(tǒng)一用戶權(quán)限功能，滿足全線網(wǎng)統(tǒng)一用戶權(quán)限；實現(xiàn)線網(wǎng)下多運營商的分級管理，在同一個平臺下實現(xiàn)不同運營商針對管理內(nèi)的線路進(jìn)行統(tǒng)一編播、發(fā)布、運營、監(jiān)管、輔助決策功能。

（2）數(shù)據(jù)收集統(tǒng)計功能。實現(xiàn)全線網(wǎng)播出時段、播出素材及播出區(qū)域的統(tǒng)計功能，滿足全線網(wǎng)統(tǒng)一播出統(tǒng)計；負(fù)責(zé)實現(xiàn)各條線統(tǒng)一設(shè)備故障采集功能，滿足全線網(wǎng)統(tǒng)一設(shè)備故障統(tǒng)計。

（3）監(jiān)視功能。實現(xiàn)PCC與各線路PIS間接口通信狀態(tài)的監(jiān)視功能，滿足全線網(wǎng)接口統(tǒng)一監(jiān)視；負(fù)責(zé)實現(xiàn)各線路發(fā)布信息監(jiān)視功能，滿足全線網(wǎng)對線路信息發(fā)布的統(tǒng)一監(jiān)視。

（4）接入測試功能。實現(xiàn)各線路接入前的相關(guān)接口、功能、協(xié)議的驗證測試，測試通過后才可接入PCC統(tǒng)一管理運營。

2.4 輔助決策中心

輔助決策中心負(fù)責(zé)實現(xiàn)全線網(wǎng)播放內(nèi)容統(tǒng)一監(jiān)管以及緊急情況下的全線網(wǎng)級應(yīng)急發(fā)布和緊急信息發(fā)布，完成全線網(wǎng)統(tǒng)一決策要求。主要功能包括：

（1）播放內(nèi)容監(jiān)管功能。實現(xiàn)全線網(wǎng)播放內(nèi)容的統(tǒng)一監(jiān)管，各線路播放終端畫面能通過電視墻等方式進(jìn)行實時監(jiān)看，出現(xiàn)播放內(nèi)容異?？蛇M(jìn)行快速處理操作。

（2）應(yīng)急發(fā)布功能。實現(xiàn)緊急、突發(fā)情況下一鍵式快速應(yīng)急播放功能，支持預(yù)案模式下應(yīng)急信息發(fā)布。

（3）緊急信息發(fā)布功能。實現(xiàn)全線網(wǎng)緊急信息編制、審核、發(fā)布功能。

2.5 日志管理中心

記錄PCC系統(tǒng)產(chǎn)生的各種日志，各線路PIS通過與PCC的接口將日志反饋至PCC平臺。日志包含設(shè)備日志、播放日志、操作日志。

2.6 權(quán)限管理功能

為了保證PCC管理平臺的安全性，以及滿足運營具體需求，PCC管理平臺權(quán)限采用功能權(quán)限、設(shè)備權(quán)限，針對用戶設(shè)置所屬運營層級。

（1）功能權(quán)限：PCC管理平臺相應(yīng)功能的操作權(quán)限，只有當(dāng)用戶擁有該功能的操作權(quán)限后才能進(jìn)行相應(yīng)的操作。

（2）設(shè)備權(quán)限：劃分角色控制設(shè)備范圍，用戶只能針對分配的權(quán)限進(jìn)行相應(yīng)的功能操作，從而保證整個PCC平臺操作準(zhǔn)確性。

（3）運營層級：設(shè)定用戶運營層級，分別為PCC、線路、車站，用戶所屬運營層級具有唯一性，信息發(fā)布時根據(jù)相應(yīng)的運營層級設(shè)置信息的優(yōu)先級，從而體現(xiàn)信息發(fā)布的優(yōu)先級。

3 系統(tǒng)建設(shè)原則

PCC系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)充分考慮各線路PIS系統(tǒng)的架構(gòu)模式，在技術(shù)和管理模式上做到互不影響，為各線路PIS系統(tǒng)的運營創(chuàng)造條件，應(yīng)具有較強(qiáng)的可塑性。PCC的建設(shè)應(yīng)有利于更好發(fā)揮PIS系統(tǒng)輔助運營的優(yōu)勢，為運營管理部門提供服務(wù)，還要結(jié)合實現(xiàn)軌道交通運營現(xiàn)代化管理的要求。其建設(shè)原則如下：

（1）總體設(shè)計、標(biāo)準(zhǔn)先行。系統(tǒng)建設(shè)的成敗取決于能否能快速、簡單地接入各線路中心系統(tǒng)，實現(xiàn)建成、在建以及未來線路PIS系統(tǒng)的高效接入。因此，PCC系統(tǒng)的實施要堅持“總體設(shè)計、標(biāo)準(zhǔn)先行”的原則。首先從城市軌道交通運營管理的全局出發(fā)，結(jié)合自身系統(tǒng)需求，從頂層設(shè)計角度對PCC系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計，對PCC系統(tǒng)的需求、功能、管理模式等方面形成指導(dǎo)。然后結(jié)合該總體設(shè)計方案，制定路網(wǎng)PIS系統(tǒng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，包括：系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范、接口規(guī)范、管理流程、運營模式、數(shù)據(jù)發(fā)布規(guī)范、系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范等。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對整個系統(tǒng)的建設(shè)起到指導(dǎo)、約束作用，是路網(wǎng)PCC系統(tǒng)、各線路終端設(shè)備能夠集成為一個有機(jī)整體的基礎(chǔ)。

（2）開放架構(gòu)、柔性設(shè)計。開放架構(gòu)是指PCC系統(tǒng)本身架構(gòu)開放，能靈活集成第三方軟件產(chǎn)品，同時又能方便與線路PIS系統(tǒng)進(jìn)行對接，能簡單、方便接入路網(wǎng)各線路已有、在建、待建等線路廠商軟件產(chǎn)品。柔性設(shè)計表示系統(tǒng)體系要具有開放、穩(wěn)定、擴(kuò)展性強(qiáng)等特點，各功能模塊支持柔性集成到PCC系統(tǒng)中，對外部提供的接口標(biāo)準(zhǔn)、通用。

綜上，建議系統(tǒng)采用基于面向服務(wù)架構(gòu)（SOA）的架構(gòu)體系，將系統(tǒng)的軟件功能、數(shù)據(jù)等封裝成服務(wù)的方式對外提供，PCC向線路提供的數(shù)據(jù)、資源都可以服務(wù)的方式向線路系統(tǒng)公開，按照路網(wǎng)中心、線路之間制定的交互契約，實現(xiàn)雙方的功能接口。

4 系統(tǒng)總體設(shè)計

4.1 數(shù)據(jù)服務(wù)功能

PCC系統(tǒng)設(shè)計方案采用J2EE技術(shù)路線，基于SOA的架構(gòu)體系，實現(xiàn)路網(wǎng)乘客信息采、編、播的統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理[3]。PCC的核心功能定位是向路網(wǎng)內(nèi)各條線路提供統(tǒng)一的媒體編輯發(fā)布服務(wù)，將路網(wǎng)編輯的PIS版式、播放計劃、運營消息、設(shè)備狀態(tài)及通信指令、接口數(shù)據(jù)等各類數(shù)據(jù)完整地下發(fā)給線路PIS系統(tǒng)，由線路PIS接收、解析，并在本線路進(jìn)行信息發(fā)布。發(fā)布的數(shù)據(jù)服務(wù)功能主要包括：

（1）播出版式定義服務(wù)：為保證各線路PIS系統(tǒng)播出畫面樣式、畫面分區(qū)布局的統(tǒng)一，PCC制作統(tǒng)一的播出版式，并按照季節(jié)周期（春季版式、夏季版式、秋季版式、冬季版式）或節(jié)假日等向各線路提供不同的版式定義，由各線路按照版式定義文件進(jìn)行播出，實現(xiàn)路網(wǎng)內(nèi)終端播出畫面的統(tǒng)一。

（2）播放計劃定義服務(wù)：播放計劃定義服務(wù)描述PIS播放版式定義以及版式中各個分區(qū)播表的播放計劃。通過該服務(wù)，PCC可實現(xiàn)各線版式以及播表計劃的統(tǒng)一，實現(xiàn)全路網(wǎng)內(nèi)PIS系統(tǒng)在同一時間節(jié)點播放同樣的畫面內(nèi)容。

（3）消息服務(wù)：PCC需要向路網(wǎng)內(nèi)指定線路、指定設(shè)備發(fā)送滾動/緊急消息時，PCC以消息服務(wù)的方式提供，由PIS終端設(shè)備進(jìn)行輪循獲取。

（4）PIS接口服務(wù)：在路網(wǎng)級實現(xiàn)PIS接口系統(tǒng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一采集，將各條線的接口數(shù)據(jù)在PCC進(jìn)行統(tǒng)一加工梳理，由各車站、線路進(jìn)行獲取。該模式由于實現(xiàn)了路網(wǎng)內(nèi)所有車站接口信息的統(tǒng)一接入，保證了換乘站能方便獲取多條線路的運營信息。

（5）設(shè)備狀態(tài)及通信指令服務(wù)：PCC采集來自各線路的PIS終端設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，在PCC實現(xiàn)對各終端設(shè)備狀態(tài)的統(tǒng)一監(jiān)視。PCC要向線路PIS下發(fā)設(shè)備通信指令，由線路PIS接收執(zhí)行并向路網(wǎng)發(fā)送執(zhí)行結(jié)果狀態(tài)。

4.2 系統(tǒng)總體架構(gòu)

PCC系統(tǒng)總體架構(gòu)見圖1。

4.2.1 管理平臺

PCC系統(tǒng)搭建PIS業(yè)務(wù)服務(wù)WEB管理平臺。

（1）接入安全管理：采用安全框架、接入認(rèn)證、傳輸加密三重手段，保證終端接入合法、系統(tǒng)架構(gòu)安全、數(shù)據(jù)/文件傳輸安全，為系統(tǒng)提供可靠的安全保障。

圖1 PCC系統(tǒng)總體架構(gòu)

（2）業(yè)務(wù)功能服務(wù)：提供多種PIS業(yè)務(wù)服務(wù)訪問，將本系統(tǒng)對外提供的業(yè)務(wù)功能、數(shù)據(jù)以服務(wù)方式發(fā)布，以標(biāo)準(zhǔn)、通用的WebService接口向車站/車載系統(tǒng)提供訪問接口，從而實現(xiàn)多類型終端的簡單接入，提高系統(tǒng)的通用性。

（3）服務(wù)容器：包括Tomcat容器、MQ消息中間件平臺、文件服務(wù)器軟件、數(shù)據(jù)庫軟件以及系統(tǒng)集群軟件Nginx，為系統(tǒng)提供基礎(chǔ)軟件容器平臺；提供集群軟件，支持多終端設(shè)備大并發(fā)數(shù)據(jù)訪問。

（4）硬件基礎(chǔ)架構(gòu)：包括中心服務(wù)器、文件服務(wù)器、存儲設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、安全設(shè)備以及PIS業(yè)務(wù)中TCC/ ATS/ISCS/CLK等接口系統(tǒng)連接的接口服務(wù)器。

（5）協(xié)調(diào)中心：包括調(diào)度中心、配置中心、分布式鎖等，提供定時調(diào)度業(yè)務(wù)、通用參數(shù)配置等，支持系統(tǒng)業(yè)務(wù)隨需擴(kuò)展。

（6）測試平臺：塔建PCC測試平臺，供線路接入時進(jìn)行測試、數(shù)據(jù)模擬，保證各業(yè)務(wù)功能接口在正式實施時能順利接入PCC平臺。

4.2.2 線路接入

考慮各線路PIS系統(tǒng)在系統(tǒng)架構(gòu)、軟件框架上各不相同，因此，線路接入時采用線路接口適配器模式進(jìn)行接入，線路通過標(biāo)準(zhǔn)訪問接口獲取路網(wǎng)PCC的數(shù)據(jù)，進(jìn)行解析并在線路進(jìn)行存儲，然后按照線自身的技術(shù)路線進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存、下發(fā)，并最終在播放終端進(jìn)行節(jié)目輸出。因此，最終實現(xiàn)了PCC平臺自身架構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)、開放，同時能適應(yīng)不同線路自身特點。

5 系統(tǒng)模塊設(shè)計

基于上述分析，系統(tǒng)建議設(shè)置媒體編播中心子系統(tǒng)、信息發(fā)布中心子系統(tǒng)、集中網(wǎng)管中心子系統(tǒng)、輔助決策中心子系統(tǒng)、日志管理中心子系統(tǒng)、權(quán)限設(shè)置中心子系統(tǒng)6個中心子系統(tǒng)模塊（見圖2）。

6 結(jié)束語

隨著我國大中城市軌道交通運營路網(wǎng)的不斷完善，傳統(tǒng)的“一線一中心”PIS系統(tǒng)難以滿足軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運營條件下協(xié)同管理、統(tǒng)一指揮的要求，PIS系統(tǒng)將向著網(wǎng)絡(luò)化、集成化、智能化方向不斷發(fā)展。通過建立路網(wǎng)乘客信息編播中心系統(tǒng)，將最大程度滿足網(wǎng)絡(luò)化運營后的集中管理、調(diào)度指揮和信息統(tǒng)一播放，實現(xiàn)全路網(wǎng)乘客信息系統(tǒng)的統(tǒng)一運營及協(xié)調(diào)管理，必將在規(guī)范運營、統(tǒng)一信息發(fā)布、提升城市地鐵形象、信息共享等多個方面給PIS系統(tǒng)帶來提升。

圖2 PCC系統(tǒng)模塊設(shè)計

[1] 朱勝利，佟麗華，蔡曉雷，等． 北京地鐵5號線乘客信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺關(guān)鍵技術(shù)研究[J]． 鐵路計算機(jī)應(yīng)用，2008，17(7)：42-45．

[2] 闞庭明，王富章，魏奇，等．城市軌道交通乘客信息系統(tǒng)集成播控平臺的設(shè)計研究[J]．科技通報，2013(7)：54-59．

[3] 汪曉臣，于鑫，闞庭明，等．軌道交通路網(wǎng)編播中心系統(tǒng)建設(shè)方案研究 [J]．鐵路計算機(jī)應(yīng)用，2013，22(9)：43-46．

汪曉臣：中國鐵道科學(xué)研究院電子計算技術(shù)研究所，副研究員，北京，100081

闞庭明：中國鐵道科學(xué)研究院電子計算技術(shù)研究所，高級工程師，北京，100081

孫同慶：中國鐵道科學(xué)研究院電子計算技術(shù)研究所，助理研究員，北京，100081

黃志威：中國鐵道科學(xué)研究院電子計算技術(shù)研究所，研究實習(xí)員，北京，100081

責(zé)任編輯 盧敏

U29；U231

A

1672-061X（2015）04-0097-04