100%低地板現(xiàn)代有軌電車(chē)pis系統(tǒng)研究

摘 要：100%低地板現(xiàn)代有軌電車(chē)代表了國(guó)際低地板輕軌車(chē)的最先進(jìn)技術(shù)，pis系統(tǒng)是100%低地板軌道交通系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，為軌道交通乘客提供各種多媒體信息及相關(guān)疏散提示，使乘客通過(guò)正確的服務(wù)信息引導(dǎo)，安全、便捷地乘坐軌道交通。乘客信息系統(tǒng)按系統(tǒng)功能分為音頻子系統(tǒng)、顯示子系統(tǒng)和視頻監(jiān)控子系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：軌道交通；PIS系統(tǒng)；系統(tǒng)功能

中圖分類(lèi)號(hào)：F570.72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 系統(tǒng)總體描述

PIS系統(tǒng)為列車(chē)提供信息交互功能，使乘客在旅行途中及時(shí)準(zhǔn)確掌握行車(chē)相關(guān)信息，并提供視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)，引導(dǎo)列車(chē)安全順利到達(dá)目的地。本系統(tǒng)采用雙環(huán)網(wǎng)冗余結(jié)構(gòu)，相比傳統(tǒng)的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)更為穩(wěn)定，可靠性高。PIS系統(tǒng)的列車(chē)級(jí)總線有兩條：音頻總線和工業(yè)以太網(wǎng)總線。

音頻總線符合UIC568 標(biāo)準(zhǔn)的和列車(chē)安全相關(guān)要求，具有較高的供電優(yōu)先級(jí)。當(dāng)列車(chē)發(fā)生緊急情況時(shí)，能最大限度的保證音頻系統(tǒng)正常工作。音頻總線設(shè)計(jì)為四對(duì)音頻線，分別用于公共廣播、乘客緊急報(bào)警、司機(jī)室對(duì)講和優(yōu)先級(jí)控制。

PIS系統(tǒng)采用百兆工業(yè)以太網(wǎng)為列車(chē)控制和數(shù)據(jù)總線，實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化控制傳輸方式，具有集成度高，抗干擾性強(qiáng)，管理靈活，網(wǎng)絡(luò)傳輸信息量大等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，采用屏蔽超五類(lèi)雙絞線作為總線，車(chē)體布線簡(jiǎn)單可靠，便于擴(kuò)展維護(hù)。此外，這樣的框架結(jié)構(gòu)也為接入互聯(lián)網(wǎng)提供了極大的便利。

PIS系統(tǒng)還與TCMS 相連，獲取列車(chē)運(yùn)行觸發(fā)信號(hào)、開(kāi)關(guān)門(mén)信號(hào)等，用于自動(dòng)判斷列車(chē)的到站情況，并通過(guò)廣播和顯示終端告知乘客。系統(tǒng)框圖見(jiàn)圖1。

2 系統(tǒng)設(shè)備介紹

PIS系統(tǒng)按照功能，分為音頻、顯示和視頻監(jiān)控三個(gè)子系統(tǒng)，主要有以下14種設(shè)備組成：1）廣播主機(jī)2）廣播控制盒3）鵝頸麥克風(fēng)4）觸摸顯示屏5）車(chē)廂控制器6）車(chē)載服務(wù)器7）終點(diǎn)屏8）端部屏9）乘客緊急報(bào)警器10）客室攝像頭11）端部攝像頭12）側(cè)部攝像頭13）揚(yáng)聲器14）GPS天線。如表1所示。

由于100%低地板現(xiàn)代有軌電車(chē)相比A、B型地鐵車(chē)輛車(chē)體較小，其次車(chē)輛整體內(nèi)裝內(nèi)飾方案對(duì)內(nèi)部電氣設(shè)備的安裝空間做出了諸多限制，因此其內(nèi)部可用空間更加有限。為滿(mǎn)足車(chē)輛電氣功能要求的實(shí)用性和完整性，且充分、有效地利用安裝空間，100%低地板PIS系統(tǒng)有以下兩個(gè)特點(diǎn)：

1）采用集成乘客緊急報(bào)警器。表1中的乘客緊急報(bào)警器集成了乘客緊急制動(dòng)裝置、噪聲檢測(cè)裝置。通常情況，乘客緊急制動(dòng)安裝在側(cè)墻和端墻上，噪聲檢測(cè)器通常安裝在側(cè)頂板上，要實(shí)現(xiàn)乘客報(bào)警、乘客緊急制動(dòng)和噪聲檢測(cè)三種功能必須是三個(gè)獨(dú)立的器件，占用的安裝空間較大，成本較高。集成后的乘客緊急報(bào)警器安裝在門(mén)立罩板上，安裝方便，占用空間小，減少了車(chē)內(nèi)電器件，且功能齊全可靠性高。有效解決安裝空間緊張問(wèn)題還產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益。

2）有效利用音頻子系統(tǒng)，簡(jiǎn)化了車(chē)內(nèi)顯示子系統(tǒng)。車(chē)內(nèi)顯示子系統(tǒng)精減傳統(tǒng)地鐵車(chē)輛內(nèi)的動(dòng)態(tài)地圖和LCD顯示器，安裝于頭車(chē)外側(cè)的終點(diǎn)站顯示器，向站臺(tái)乘客顯示列車(chē)的車(chē)次和起始區(qū)間；安裝于頭車(chē)客室內(nèi)通道上方端部顯示器，用于顯示運(yùn)行線路、站點(diǎn)信息以及其它預(yù)定義的文字內(nèi)容；有效利用車(chē)內(nèi)揚(yáng)聲器，直接向乘客提供報(bào)站廣播、信息廣播同時(shí)報(bào)站信息顯示廣播報(bào)站。

3 PIS系統(tǒng)功能

PIS按照功能，分為音頻、顯示和視頻監(jiān)控三個(gè)子系統(tǒng)，系統(tǒng)方案圖見(jiàn)圖2。

3.1 音頻子系統(tǒng)

3.1.1 廣播音頻

按照觸發(fā)方式將廣播音頻分為來(lái)自O(shè)CC（Operating Control Center，運(yùn)行控制中心）的廣播、人工廣播、半自動(dòng)廣播和自動(dòng)廣播。以上四種廣播共同占用一對(duì)音頻線，同一時(shí)刻只能進(jìn)行一種廣播，當(dāng)有多個(gè)廣播信號(hào)到來(lái)時(shí)，按照優(yōu)先級(jí)進(jìn)行播放。音頻信號(hào)的優(yōu)先級(jí)（由高到低）按照以下定義：

3.1.2 新型乘客緊急報(bào)警器

各車(chē)廂部署新型乘客緊急報(bào)警器，并集成緊急制動(dòng)手柄。司機(jī)室部署廣播控制盒為緊急報(bào)警提供一對(duì)音頻專(zhuān)線，最大程度的保證其安全性和可靠性。車(chē)廂內(nèi)出現(xiàn)緊急情況時(shí)乘客可通過(guò)按動(dòng)緊急報(bào)警器上的對(duì)講按鈕，乘客與司機(jī)之間可進(jìn)行雙工通話。在緊急報(bào)警專(zhuān)線沒(méi)有被占用的情況下，乘客按下緊急報(bào)警按鈕或拉下緊急制動(dòng)手柄，乘客與司機(jī)之間可進(jìn)行半雙工通話。與傳統(tǒng)的乘客緊急報(bào)警器相比，本系統(tǒng)采用的新型乘客緊急報(bào)警器有以下優(yōu)點(diǎn)：

a）新型乘客緊急報(bào)警器具備結(jié)構(gòu)合理，節(jié)省空間的優(yōu)點(diǎn)，各裝置布局緊湊，操作區(qū)間劃分合理，可以防止緊急情況下乘客的誤操作。

b）新型乘客緊急報(bào)警器集成了噪聲檢測(cè)模塊，實(shí)時(shí)檢測(cè)車(chē)廂內(nèi)的噪聲值，并通過(guò)列車(chē)以太網(wǎng)總線將檢測(cè)值發(fā)送至車(chē)廂控制器，車(chē)廂控制器對(duì)噪聲值分析，并適當(dāng)調(diào)整功放模塊的輸出音量。減少了干擾，保證客室內(nèi)廣播清晰、聲強(qiáng)均勻。

c）新型乘客緊急報(bào)警器集成了乘客緊急制動(dòng)手柄。緊急制動(dòng)手柄被拉下時(shí)，聯(lián)動(dòng)乘客信息系統(tǒng)的監(jiān)視屏界面，司機(jī)需要通過(guò)對(duì)視頻畫(huà)面的觀察，在15秒內(nèi)對(duì)緊急制動(dòng)請(qǐng)求做出\"確認(rèn)/忽略\"的選擇。避免了司機(jī)誤判斷，旅客的人身安全得到保障。

3.1.3 司機(jī)室對(duì)講

司機(jī)室通過(guò)廣播控制盒實(shí)行對(duì)講。提供一對(duì)音頻專(zhuān)線用于司機(jī)室對(duì)講，對(duì)講通信是全雙工的，且對(duì)講音量可通過(guò)廣播控制盒上的按鈕調(diào)節(jié)。司機(jī)對(duì)講和廣播采用不同的音頻線，緊急報(bào)警進(jìn)行時(shí)，公共廣播不受影響。

3.2 顯示子系統(tǒng)

顯示子系統(tǒng)主要包括終點(diǎn)站顯示器和端部顯示器。

通過(guò)安裝在頭車(chē)外側(cè)的終點(diǎn)站顯示器向站臺(tái)乘客顯示列車(chē)的車(chē)次和起始區(qū)間；通過(guò)安裝在頭車(chē)客室內(nèi)通道上方的端部顯示器向車(chē)內(nèi)乘客顯示運(yùn)行線路、站點(diǎn)信息以及其它預(yù)定義的文字內(nèi)容；顯示器的顯示內(nèi)容由廣播主機(jī)控制，廣播主機(jī)向顯示器發(fā)送數(shù)據(jù)采用組播方式，用于統(tǒng)一顯示。預(yù)留擴(kuò)展功能接口，通過(guò)軟件設(shè)置，可以向不同的顯示器發(fā)送不同的內(nèi)容。可由廣播主機(jī)發(fā)出檢查命令，啟動(dòng)端部顯示器的LED 顯示屏點(diǎn)陣的循環(huán)掃描顯示，供用戶(hù)目測(cè)檢修。

3.3 視頻監(jiān)控子系統(tǒng)

每節(jié)客室2個(gè)攝像頭，司機(jī)室分別1個(gè)攝像頭，每個(gè)車(chē)廂的2個(gè)攝像頭可以完全覆蓋整節(jié)車(chē)廂（包括貫通通道），達(dá)到很好的監(jiān)控效果。視頻監(jiān)控子系統(tǒng)的控制數(shù)據(jù)和視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)均采用IP 格式進(jìn)行傳送。廣播主機(jī)接收數(shù)據(jù)并在信息系統(tǒng)操作屏上播放。信息系統(tǒng)操作屏上默認(rèn)以六分屏的方式對(duì)車(chē)廂內(nèi)的攝像頭輪詢(xún)播放。工作人員可指定攝像頭按照指定的方式瀏覽實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。在車(chē)廂內(nèi)的任何地點(diǎn)，通過(guò)交換單元接入網(wǎng)絡(luò)，用戶(hù)通過(guò)特定的軟件也可接受實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，并進(jìn)行瀏覽。監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)可通過(guò)WLAN 上傳至地面控制中心。

結(jié)語(yǔ)

城市軌道交通作為公共交通工具的主導(dǎo)地位日益體現(xiàn)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，信息化時(shí)代的逐步深入，PIS的應(yīng)用，不僅限于為乘客提供車(chē)輛到站信息，更是潛在的商機(jī)，通過(guò)信息發(fā)布渠道開(kāi)展廣告等商業(yè)活動(dòng)還可以獲得額外的收益。因此克服100%低地板車(chē)內(nèi)空間緊張問(wèn)題，增加LCD顯示屏等完善顯示子系統(tǒng)，提高服務(wù)質(zhì)量的同時(shí)還能取得了相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)效益，是今后需要深入研究的方向。

參考文獻(xiàn)

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