王 強，海 波，劉 陽

（北京奧特維科技有限公司，北京 100015）

0 引 言

基于列車廣播與信息顯示系統(tǒng)的實際情況和功能需求，在進行系統(tǒng)設計的過程中，需要運用到廣播技術、顯示設備、視頻設備以及其他輔助性工具等多種工具和技術，系統(tǒng)設計存在一定復雜性。當前，針對列車廣播系統(tǒng)方面的研究，多從控制邏輯、監(jiān)測系統(tǒng)以及技術應用等方面著手，對于系統(tǒng)架構(gòu)以及設計實現(xiàn)方面的探討相對較少。因此，加強對于列車廣播與信息顯示系統(tǒng)的研究分析很有必要。本文的研究有效填補了此方面的空缺，有助于提升列車廣播系統(tǒng)的設計水平。

1 列車廣播與信息顯示系統(tǒng)需求分析

列車廣播與信息顯示系統(tǒng)主要是為司機間、司機與乘客之間的對話交流以及列車報站等方面提供服務。為保障該系統(tǒng)設計的有效性以及實用性，設計人員應結(jié)合實際情況，從播報功能以及信息顯示功能兩個方面，針對系統(tǒng)需求展開分析。

1.1 系統(tǒng)播報功能

系統(tǒng)播報功能主要指的是語音、通信以及報站等方面的功能，主要包括司機室對講、司機對乘客廣播、自動報站、中央控制以及音量調(diào)節(jié)等方面。

（1）司機室對講功能。司機室對講功能要求一輛列車兩端的司機室能夠進行實時通話。若兩輛列車重連，則四個司機室的司機應能夠互相進行通話，且通話內(nèi)容并不會傳達給乘客。此外，參與通話的司機還要能通過監(jiān)聽揚聲器聽取通話內(nèi)容，以LED 指示燈識別對方呼叫信息。

（2）司機對客室廣播功能。司機在有需求時，需要能通過選擇人工廣播，對客室進行廣播或者通話。當兩輛列車互聯(lián)時，司機室還要能對所有乘客進行廣播。

（3）司機與乘客對話功能。當出現(xiàn)突發(fā)事故或者緊急事件時，乘客需借助緊急按鈕進行報警，司機聽到報警聲音，顯示面板同時將顯示報警乘客所在的車廂號碼。司機與乘客進行通話，通話結(jié)束后，雙方位置上的通話指示燈會熄滅。

（4）自動報站功能。列車廣播系統(tǒng)需要能夠進行全自動、半自動以及人工播放站名和注意事項，用戶能夠?qū)V播內(nèi)容進行更改，司機可根據(jù)實際需求激活或者終止播報。列車廣播語言應包括漢語普通話和英語兩種。

（5）優(yōu)先級劃分功能。廣播系統(tǒng)中，各功能的優(yōu)先級排列如下：客室報警為最高級別，其次是兩端司機對講，再次為司機語音播報，語音報站功能級別高于其他語音信息播報，最后是背景音樂的播放[1]。

（6）音量調(diào)節(jié)功能。由于客室音量不固定，為保障乘客能夠始終聽清廣播內(nèi)容，廣播系統(tǒng)應具備音量自動調(diào)節(jié)功能。廣播音量應始終比客室噪聲高10 dB，但不得高于95 dB，以確保乘客能夠聽清楚廣播內(nèi)容。

（7）系統(tǒng)高冗余性。為保障列車得以正常運行，首尾司機室的系統(tǒng)要能夠互為熱備份，在司機室廣播控制器出現(xiàn)問題時，可及時進行切換，另一端司機能夠需能對列車廣播進行有效控制。

1.2 系統(tǒng)顯示功能

根據(jù)列車實際運行需求，其系統(tǒng)顯示應具備站點信息顯示和實時視頻播放兩個方面的功能。其中，站點播報顯示功能主要包括以下內(nèi)容。

（1）到站顯示。主要是通過屏幕顯示到站信息，并預報下一站站名以及列車線路、方向等其他相關運營信息。

（2）語言類別顯示。應同時顯示簡體中文以及英文。

（3）到站顯示與列車廣播同步。需要在每個列車的兩側(cè)各設置一個信息顯示裝置，位于列車門上方，顯示列車區(qū)間、方向、種類等，確保字跡清晰、醒目。

實時視頻播放功能主要包括以下內(nèi)容。

（1）實時視頻播放。通過無線通信接口的音頻視頻播放裝置，實現(xiàn)中英文文字和圖像的顯示，還能夠應用中央圖像服務器，采用數(shù)字存儲播放或者光驅(qū)形式進行顯示播放。司機室能夠通過手動控制數(shù)字信號，選擇適當播放形式，或者按照系統(tǒng)優(yōu)先級設置進行自動選擇。

（2）實時視頻播放與客室監(jiān)視。實時視頻播放主要用于播放視頻節(jié)目，客室監(jiān)視是指司機對客室內(nèi)進行實時監(jiān)視，通過監(jiān)視器和攝像機，進行監(jiān)視信息的傳輸和播放。

2 列車廣播系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)

根據(jù)對列車廣播系統(tǒng)功能需求的分析，每輛列車需要配備兩套廣播系統(tǒng)，每套廣播系統(tǒng)需要包括司機室系統(tǒng)、客室系統(tǒng)以及其他輔助系統(tǒng)三個部分，采用模塊化形式進行設計，主要包括電源、接口、客室及中央處理等多個模塊。系統(tǒng)主要特點表現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）兼具硬件以及軟件平臺，通過總線進行控制，并能夠根據(jù)實際需求以及所用技術，對系統(tǒng)進行升級擴展。

（2）具備標準數(shù)據(jù)接口，能與監(jiān)控系統(tǒng)總線相連，通過司機室中控系統(tǒng)和顯示器，對廣播系統(tǒng)進行控制和監(jiān)視。

（3）具有標準邏輯電平接口，能夠與車門狀態(tài)、速度等繼電器相接，還能夠與傳感器相連，精準定位，準確報站。

（4）系統(tǒng)架構(gòu)為后續(xù)系統(tǒng)的升級優(yōu)化和使用維護提供極大便利，而且能夠進行多供貨商零部件之間的互換。

3 列車廣播與信息顯示系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1 廣播播報實現(xiàn)

3.1.1 列車導線設置

結(jié)合上述對列車廣播系統(tǒng)功能的分析以及系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)的設計，廣播系統(tǒng)包括6 根3 對列車導線，其中一對導線主要用于廣播音頻信號的傳播，一對用于傳輸對講/報警音頻信號，一對作為系統(tǒng)控制線，主要控制系統(tǒng)狀態(tài)，同時負責模塊間的命令傳輸。為減少列車導線數(shù)量，同時確保列車重連狀態(tài)下司機室仍然具備通話等功能，同時在對講/報警音頻傳輸方面進行兩線雙工設計，相應呼叫、應答功能則通過總線實現(xiàn)，以有效減少線路使用數(shù)量，同時避免模塊間的通信與總線沖突。

3.1.2 系統(tǒng)控制設計

系統(tǒng)采用CAN 總線控制方式保障各節(jié)點之間的通信，在保障系統(tǒng)可靠性的同時，有效簡化系統(tǒng)線路設計，提升各模塊通信以及系統(tǒng)控制的便利性。而且，還能夠有效減少沖突問題。當多節(jié)點同時向總線發(fā)送信息，系統(tǒng)會按照優(yōu)先級要求進行信息傳輸，以優(yōu)先級較高的節(jié)點為主，待其傳輸完畢后，再安排優(yōu)先級較低的節(jié)點繼續(xù)傳輸，避免網(wǎng)絡癱瘓。此外，CAN 總線傳輸方式速率較快、時間較短，受到的干擾影響較少，還可根據(jù)實際需求自動選擇傳輸介質(zhì)，并在節(jié)點存在嚴重錯誤時自動進行關閉，而總線上的其他節(jié)點操作并不會受到影響。

3.1.3 音頻傳輸及音量調(diào)整設計

列車行駛過程會受到周圍環(huán)境以及各種電氣設備的干擾影響，使得乘客難以聽清楚廣播信息內(nèi)容。為確保廣播音頻信號的穩(wěn)定性、廣播內(nèi)容清晰，需要對音頻信號傳輸進行設計。在傳輸模式方面，采用定壓傳輸方式，提高功放輸出信號，以此避免電氣設備帶來的影響，確保接收端能夠接收到穩(wěn)定的音頻信號。此外，系統(tǒng)還需要具備廣播音量自動調(diào)整功能。列車的運行過程中存在各種噪聲，會影響乘客獲取廣播信息。對此，應使用終端揚聲器對客室內(nèi)的噪聲進行檢測，提取各客室的噪聲平均值，以此合理地進行廣播音量的調(diào)整。對此，可采用實時控制方式實現(xiàn)對于噪聲的自動采集以及音量的實時調(diào)整，將噪聲傳感器安裝在遠離揚聲器的位置，在廣播開始前或者廣播間隙，對環(huán)境噪聲進行采集放大處理，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字模式，以此為依據(jù)進行音量的自動調(diào)整。為避免出現(xiàn)突發(fā)性噪聲，需要在一段時間內(nèi)進行多次噪聲采集，然后計算平均值，作為音量調(diào)整的參考[2]。

3.1.4 其他性能設計

為保障系統(tǒng)功能，在進行廣播系統(tǒng)設計過程中，設計人員還需要考慮系統(tǒng)的通用性、可靠性以及電磁兼容性等多個方面。在系統(tǒng)通用性方面，應采用模塊化設計模式，確保每個功能模塊都相對獨立，并針對無法確定的外部接口，設計獨立的控制模塊，避免模塊間出現(xiàn)互相干擾的情況。對于控制系統(tǒng)通信協(xié)議不確定性等相關問題，可通過調(diào)整中央控制器擴展模塊解決，以此確保系統(tǒng)的可靠性、靈活性。此外，每個模塊都采用單獨供電、光電耦合等方式進行設計，可以實現(xiàn)電源與地線之間以及模塊數(shù)據(jù)和控制命令間的有效隔離，確保了系統(tǒng)的電磁兼容性。

3.2 信息顯示系統(tǒng)實現(xiàn)

3.2.1 乘車信息顯示設計

乘車信息顯示主要是通過液晶顯示器向乘客展示列車、站點等相關信息，主要內(nèi)容包括到站站名、下一站站名、運行路線靜態(tài)展示、運行區(qū)間動態(tài)顯示、列車運行服務信息以及車門開啟方向、狀態(tài)顯示。在實際顯示列車運營服務信息的過程中，顯示屏上需要同時具備簡體中文以及英文文字和圖像信息。由于乘車信息顯示內(nèi)容包括文字、圖片信息，而且顯示內(nèi)容中部分內(nèi)容是固定的，而另一部分是變動的，因此，需要對相應信息進行數(shù)字化處理，并將其存儲在圖像中央服務器當中，對固定信息進行保護，確保其不會出現(xiàn)錯漏情況，對于變動信息則需要根據(jù)實際列車行進方向、到站站點等及時進行變動更新。此外，還需要確保乘車信息顯示內(nèi)容與列車廣播同步，因此，在系統(tǒng)設計過程中，從中央服務器讀取的信息命令，需要通過列車廣播命令進行觸發(fā)，以此保障二者內(nèi)容的同步[3]。

3.2.2 視頻信息顯示設計

視頻信息主要是針對客室而言，為乘客服務，顯示內(nèi)容為列車運行信息以及視頻新聞。實時新聞播放設計，需要根據(jù)系統(tǒng)設計要求選擇能夠與無線通信接口連接的光驅(qū)播放裝置，并將其與顯示裝置連接在一起，以此達到圖像、影像的顯示目的。實時新聞播放裝置主要包括圖像中央服務器、調(diào)制器以及客室顯示器等多種裝置。此外，要求新聞播放通信接口能與相應顯示裝置兼容，以此實現(xiàn)對于實時新聞以及數(shù)字電視節(jié)目的播出。此外，還可以將相應視頻播放內(nèi)容通過DVD 光盤存儲在圖像中央服務器當中，直接進行播出。在實際進行視頻信息播放時，可通過手動或者自動控制的方式，實現(xiàn)對于無線通信接口、圖像中央服務器或者DVD 信號的有效控制。手動方式就是人工進行選擇，而自動控制則是事先預設好程序優(yōu)先級，系統(tǒng)根據(jù)不同信號的優(yōu)先級順序進行自動播放，以此保障視頻信息顯示播放的連續(xù)性和順暢性[4]。

3.2.3 客室監(jiān)控系統(tǒng)設計

客室監(jiān)控系統(tǒng)主要用于以下兩種情況：其一，在正常狀態(tài)下，司機室對客室情況的監(jiān)控查看；其二，在緊急狀態(tài)下，司機對客室乘客活動情況的監(jiān)控，例如，在乘客觸動緊急按鈕之后，司機需要通過相應位置的監(jiān)控設備，了解客室內(nèi)實際情況，并采取相應應對措施，以此減少損失。此外，還需要對客室內(nèi)監(jiān)控視頻信息進行存儲，以供后續(xù)監(jiān)控視頻的調(diào)取、回放。

根據(jù)上述客室監(jiān)控系統(tǒng)設計需求，在進行系統(tǒng)設計的過程中，首先，需要在客室設置彩色攝像機，并合理布設攝像機的位置，保持最佳監(jiān)控效果，確保客室情況能夠無盲區(qū)、無死角地傳輸?shù)剿緳C室，保障司機室能夠清楚地觀察乘客狀態(tài)、緊急報警器及按鈕的情況；其次，應在司機室設置圖像中央服務器以及監(jiān)控畫面顯示器，供司機查看客室情況，而且相應顯示器能夠?qū)⒄麄€列車的監(jiān)控圖像顯示在同一畫面當中，也可手動選擇某一畫面，或者進行圖像自動巡視，即每隔一段時間，顯示器能夠自動更換顯示畫面；最后，若出現(xiàn)乘客觸動緊急按鈕等情況，需要監(jiān)視器能夠自動對該圖像進行記錄和保存，以供后續(xù)查看。此外，要求圖像前端能夠?qū)α熊噧蓚?cè)的司機室信號進行接收，以此保障監(jiān)控系統(tǒng)的靈活性以及可靠性[5]。

4 結(jié) 語

在實際進行列車廣播與信息顯示系統(tǒng)設計的過程中，設計人員應加強對于廣播系統(tǒng)實際功能的分析和研究，明確系統(tǒng)應用需求，并以此為基礎，采取模塊化系統(tǒng)架構(gòu)設計方式，保障各模塊之間的獨立性，同時還能夠進行通信信號的有機傳輸，確保司機室廣播、客室廣播、通信網(wǎng)絡以及信息顯示系統(tǒng)之間能夠良好配合，實現(xiàn)廣播內(nèi)容與視頻信息顯示內(nèi)容的同步性和一致性，在保障信號傳輸穩(wěn)定性以及可靠性的同時，提高系統(tǒng)的抗干擾性能，確保廣播信息能夠準確地被乘客獲取，為乘客、司機以及相關工作人員提供良好服務。