新建地鐵控制中心大屏幕系統(tǒng)的設計優(yōu)化

余秉東

（上海寶信軟件股份有限公司，201900，上海∥副總經(jīng)理）

新建地鐵控制中心大屏幕系統(tǒng)的設計優(yōu)化

余秉東

（上海寶信軟件股份有限公司，201900，上海∥副總經(jīng)理）

地鐵控制中心的大屏幕系統(tǒng)能夠便捷地為調(diào)度人員提供直觀的信息顯示，但也因為能耗大、維護成本高等諸多原因而飽受爭議。分析了大屏幕系統(tǒng)在使用過程中存在的爭議，提出了大屏幕系統(tǒng)設計的優(yōu)化和改進措施。隨著運營需求的不斷增加和對大屏幕系統(tǒng)要求的不斷提高，在進行大屏幕系統(tǒng)設計時，必須在合理規(guī)劃運營需求的同時，積極探討和使用新技術、新工藝。

地鐵；大屏幕系統(tǒng)；綜合監(jiān)控；優(yōu)化設計

Author'saddressShanghai Baosight Co.，Ltd.，201900，Shanghai，China

地鐵控制中心大屏幕系統(tǒng)，顯示信息量大，顯示方式靈活，能夠為一線調(diào)度人員提供直觀的信息支持，特別是在應急情況下能夠綜合顯示信息。相對于傳統(tǒng)的馬賽克式模擬顯示屏，大屏幕系統(tǒng)具有顯示內(nèi)容豐富、分辨率高、調(diào)整畫面靈活、易于修改等優(yōu)點。

目前，大屏幕顯示系統(tǒng)有LCD（液晶）拼接系統(tǒng)、PDP（等離子）拼接系統(tǒng)和DLP（數(shù)字光處理）拼接系統(tǒng)等多種類型。由于LCD和PDP拼接系統(tǒng)的拼接縫比DLP拼接系統(tǒng)的更寬，在長時間顯示靜態(tài)圖像的情況下存在“燒屏”現(xiàn)象，因此，LCD和PDP拼接系統(tǒng)不適用于長時間顯示靜態(tài)數(shù)據(jù)和圖像的地鐵綜合信息顯示系統(tǒng)。DLP拼接系統(tǒng)在地鐵控制中心的應用更為廣泛。

隨著大屏幕系統(tǒng)在地鐵中的應用，其投資大、維護成本高、能源消耗大等一系列問題也逐漸暴露出來。合理選擇大屏幕系統(tǒng)拼接數(shù)量，控制整體規(guī)模，突出顯示效果，已成為目前地鐵控制中心工藝設計的關鍵。

1 成都地鐵控制中心大屏幕系統(tǒng)的設計情況

成都地鐵目前已有1、2號線2條線路共43座車站投入載客試運營。其中1號線一期工程18.51 km（1號線全長約31.6 km），2號線一期及西延線31.2 km（2號線全長41.9 km）。2條線路的大屏顯示系統(tǒng)均設置在1號線世紀城站附近的控制中心內(nèi)，拼接方式為18列3行，共計54塊170.2 cm（67英寸）的DLP屏幕。其中1號線使用26塊，2號線使用28塊，集中顯示全線客流信息、信號信息、PSCADA（電力監(jiān)控）系統(tǒng)狀態(tài)信息，以及重要站點CCTV（閉路電視監(jiān)控）信息等內(nèi)容。成都地鐵1、2號線大屏顯示系統(tǒng)的具體布置及顯示內(nèi)容如圖1所示。

從圖1中可以看出，整個行車調(diào)度信息（信號部分）是顯示的核心，相關的視頻監(jiān)控對高峰期的客流監(jiān)視也能起到較好的輔助作用。

2 大屏幕系統(tǒng)設計中存在的爭議與矛盾

大屏幕系統(tǒng)雖然顯示內(nèi)容豐富、效果直觀，但在使用過程中仍然出現(xiàn)了諸多爭議。這些爭議主要是由顯示需求增加與建設投資、尺寸控制的矛盾所引起的。

2.1 設備終端數(shù)量多、調(diào)度臺過大與值班員使用不便之間的矛盾

圖1 成都地鐵1、2號線大屏顯示系統(tǒng)的具體布置及顯示內(nèi)容

調(diào)度臺是控制中心調(diào)度值班員的工作臺面，除了放置相關監(jiān)控工作站外，還需要布置調(diào)度電話等通信終端。以成都地鐵為例，大屏幕系統(tǒng)下方共設3列調(diào)度臺，從近至遠分別為行車調(diào)度臺、電環(huán)調(diào)調(diào)度臺和維調(diào)調(diào)度臺。調(diào)度臺上方一般放置信號、綜合監(jiān)控以及通信等系統(tǒng)的中央工作站。由于所需顯示的信息較多，因此導致部分席位調(diào)度臺過長。以每個行車值班員的調(diào)度工作臺為例，其長度超過5 m，需要放置雙屏的信號系統(tǒng)中央工作站1套、無線調(diào)度工作站（含調(diào)度話筒）1套、視頻監(jiān)控工作站1套、雙屏綜合監(jiān)控行車輔助監(jiān)視系統(tǒng)1套，以及相關的辦公和施工管理工作站等。而1個行車調(diào)度員的工作臺范圍若超過2.5 m，就需要不斷挪動位置。

2.2 人體工程學的顯示距離要求與調(diào)度大廳總體規(guī)模之間的矛盾

圖2為調(diào)度臺與大屏位置關系示意圖。從人體工程學角度看，最佳觀測角度為視平線上下15°之內(nèi)，超過這個角度就會形成仰視及俯視。長時間的仰視及俯視容易造成觀測者頸部疲勞，損害頸椎健康。由于大屏系統(tǒng)本身尺寸較大、高度較高，如果調(diào)度臺設置位置離大屏過近，就容易造成仰視情況的出現(xiàn)。同樣以成都地鐵為例，大屏顯示系統(tǒng)底部位置與行車調(diào)度臺高度一致，3行屏幕拼接后高度大致為3 m左右，由此測算出行調(diào)臺距離大屏距離應為11 m左右。如果按此標準設計，整個調(diào)度大廳的面積與建設投資都將大幅增加。

圖2 調(diào)度臺與大屏位置關系示意圖

隨著顯示信息的增加，人體工程學的要求與大屏規(guī)模的矛盾就日益明顯。大屏系統(tǒng)過大，為便于第一排調(diào)度員查看，調(diào)度臺就必須后退到3 m外。這會導致部分信息顯示內(nèi)容可能看不清楚，因此必須繼續(xù)放大顯示，而這又會導致大屏繼續(xù)加大，形成死循環(huán)。因此，在設計初期，就應對大廳規(guī)模、調(diào)度臺布置位置以及大屏顯示方案等進行綜合考慮，找到一個合理的平衡點至關重要。

2.3 各系統(tǒng)信息的綜合顯示與大屏系統(tǒng)規(guī)模之間的矛盾

不同城市地鐵的大屏顯示系統(tǒng)規(guī)模是不盡相同的，這主要是由顯示需求及投資概算等因素決定的。比較普遍的情況是，1條線路對應30塊左右的DLP屏幕。然而無論屏幕數(shù)量多少，都不可能把所有有需求的信息都全部展現(xiàn)于大屏幕之上。因此，如何選擇對運營安全更重要、調(diào)度員更關注的內(nèi)容，將其在有限的屏幕上面予以顯示，也是大屏設計中需要解決的一個矛盾。

2.4 顯示效果與節(jié)能降耗要求之間的矛盾

DLP大屏幕系統(tǒng)的運營成本主要包括2項：一是能耗。以成都地鐵為例，54個雙燈顯示單元加上設備的每小時用電為25.0 k W·h左右，一年的電費預計在350萬元以上。二是燈泡壽命。目前DLP系統(tǒng)燈泡的壽命一般為6 000 h左右，每個燈泡的成本為5 000元，則一年的燈泡更換成本在72萬元左右，其運營維護成本較普通模擬屏高出很多。

3 大屏幕系統(tǒng)設計的優(yōu)化

3.1 明確大屏顯示的核心內(nèi)容，控制整體規(guī)模

（1）控制調(diào)度臺規(guī)模，有效縮減調(diào)度員的工作臺范圍。香港地鐵青衣調(diào)度指揮中心調(diào)度臺就采用了KVM（鍵盤視頻鼠標）進行工作站的切換，使得調(diào)度臺不需要放置過多的顯示器和鍵盤鼠標，節(jié)省了操作空間。

（2）正常情況下大屏幕系統(tǒng)突出行車設備顯示功能，日常設備監(jiān)控通過工作站實現(xiàn)。從北京TCC（線網(wǎng)控制中心）的實施情況來看，如果只考慮信號和必要的CCTV監(jiān)視信息，一條地鐵線的大屏幕系統(tǒng)可壓縮至6列3行的規(guī)模。

（3）增加線網(wǎng)綜合信息的顯示。如綜合客流、安全警示等內(nèi)容。

3.2 增加綜合監(jiān)控系統(tǒng)與大屏系統(tǒng)的接口，實現(xiàn)模式的自動聯(lián)動與切換

增加綜合監(jiān)控系統(tǒng)與大屏系統(tǒng)的接口，實現(xiàn)模式的自動聯(lián)動與切換，以滿足不同工況下的運營組織需要。目前主流大屏系統(tǒng)的模式切換都是預先固定的，難以滿足異常情況下的信息顯示需要。在實際應用中可考慮多種設計模式，通過綜合監(jiān)控系統(tǒng)的軟件識別功能進行畫面自動切換。

（1）正常模式：顯示行車設備和CCTV信息。

（2）火災模式：正常模式下的CCTV畫面切換到火災車站，顯示火災車站站廳站臺平面圖、火災點CCTV信息、設備聯(lián)動情況等。火災恢復后，畫面恢復正常模式。

（3）主要設備故障（開關跳閘分區(qū)失電等）模式：切除正常模式下的CCTV畫面，顯示主要設備接線圖和故障設備情況等。故障恢復后，畫面恢復正常模式。

（4）通過自動模式切換來減少大屏顯示規(guī)模，充分利用和發(fā)揮大屏幕系統(tǒng)信息可變的優(yōu)勢。

3.3 采用多種手段節(jié)能降耗，提高設計壽命和降低維護成本

（1）增加節(jié)能模式，非運營時段自動待機。目前多數(shù)地鐵公司對大屏幕系統(tǒng)的管理采用全開或全關的管理模式，難以實現(xiàn)有效利用。建議通過綜合監(jiān)控系統(tǒng)的接口實現(xiàn)對大屏幕系統(tǒng)的管理，夜間停運后，通過綜合監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)動指令，實現(xiàn)大屏幕系統(tǒng)的自動待機；早間運營前，由綜合監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動大屏幕系統(tǒng)實現(xiàn)自動開機。一般情況下，可實現(xiàn)節(jié)能時間超過7 h，同時增加了燈泡的使用壽命。

（2）充分利用大屏幕系統(tǒng)雙燈顯示的優(yōu)勢，延長燈泡壽命。即采用單燈輪流工作，當2個燈泡的顯示亮度均不能滿足要求后，再采用雙燈并行工作。

（3）積極跟進新的顯示技術及應用。目前，大屏幕系統(tǒng)已有利用LED作為光源的顯示單元，比現(xiàn)在廣泛使用的DLP屏幕在亮度、色彩、可視角度、顯示效果、使用壽命以及維護成本上都有明顯的優(yōu)勢，能更好地解決亮度不均及燈泡壽命過短的問題。

4 結(jié)語

目前，大屏顯示系統(tǒng)已成為地鐵行業(yè)的基本系統(tǒng)之一，但隨著運營需求的不斷增加以及對大屏幕系統(tǒng)要求的不斷提高，簡單地靠復制和疊加進行控制中心工藝設計已經(jīng)難以滿足需求。為此，必須在合理規(guī)劃運營需求的同時，積極探討和使用新技術、新工藝，只有這樣，才能在滿足整體工藝設計的同時，方便調(diào)度人員使用，為調(diào)度員提供一個真正舒適的工作環(huán)境。

［1］ GB 50157—2003地鐵設計規(guī)范［S］.

［2］ 何宗華，汪松滋，何其光.城市軌道交通運營組織［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.

［3］ 魏曉東.城市軌道交通自動化系統(tǒng)與技術［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2004.

［4］ 陳輝，章?lián)P.成都地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)大聯(lián)調(diào)的實施與思考［J］.都市快軌交通，2011（1）：48.

Optimal Design of Overview Project System for Newly Constructed Metro Lines

Yu Bingdong

As a controversial object，OPS installed at metro control center could provide visual information for the dispatchers conveniently，but is criticized for higher energy consumption and maintenance cost.After analyzing various disputes about POS，some optimal design and improvements are put forward.With the increase of specific requirements for metro operation and OPS，the design elements of OPS are summarized and discussed，including the application of new technologies and processes in the condition of reasonable demands.

metro；overview projection system（OPS）；integrated supervision and control system（ISCS）；optimal design

U 29-39

2014-06-03）