旅客信息系統綜述

楊旭生

【摘要】 對地鐵旅客信息系統（PIS）的系統組成、邏輯層次、各子系統的硬件組成和各子系統的功能等進行了詳細的描述，并介紹了旅客信息系統的現狀和發展方向。

【關鍵詞】 地鐵 旅客信息系統 無線傳輸

一、前言

隨著信息時代的來臨，以及人們生活水平的日益提高，乘客對于地鐵的要求已經不再僅僅局限于單一的交通工具。因此迫切的需要一套能夠為乘客提供實時、準確、內容豐富的資訊系統，這樣旅客信息系統（Passenger Information System ，簡稱PIS）就應運而生了。

旅客信息系統主要是利用在地鐵列車內的液晶顯示屏和沿線地鐵站臺的大型等離子顯示屏，發布各種信息，準確預報運營車輛到站時間，沿線車站、人文景觀，新聞時事等資訊，為乘客提供一個更加舒適，更加人性化的乘車環境。正常情況下，提供乘車須知、服務時間、列車到發時間、列車時刻表、政府公告、賽事直播、廣告等實時動態的多媒體信息；在火災、阻塞及恐怖襲擊等非正常情況下，提供動態緊急疏散提示。

二、系統結構與功能

按照旅客信息系統提供的空間環境不同，可以分為站外旅客信息系統、站內旅客信息系統和車載旅客信息系統。站外乘客資訊包括路線、運營計劃、票價等信息。這些信息可支持乘客做出初步的出行計劃。站內旅客信息系統為乘客提供實時的交通信息。這些信息包括列車的到達時間、列車的離開時間、列車車次信息等。車載旅客信息系統為列車的乘客提供信息服務。乘客可以通過列車內的顯示和通信設備獲得線路換乘、進站時間、離站時間、實時新聞和其它相關信息。

旅客信息系統從邏輯層次上分三層結構：第一層是OCC運營控制中心的子系統，第二層是車站子系統，第三層是車載子系統。各子系統設備相對獨立，但又具有應用接口，具有高穩定性、可靠性、可擴展性（如圖1）。

2.1 中心子系統

中心子系統主要設備有中心服務器、中心視頻流服務器、中心播控工作站、中心操作員工作站和網管工作站等。

該子系統能夠實現的功能：集中管理整個PIS系統、實時監控整個PIS系統、外部視頻信息源的導入、外部系統數據的導入和導出、中心公共信息的編輯保存、中心集中發放信息、中央集中控制終端顯示設備的顯示模式/開關、中心發放實時網路視頻流數據等。

2.2 車站子系統

車站子系統主要由站臺設備、站廳設備和機房設備構成。站臺層設備包括中繼服務器、媒體控制器、分屏器、AP設備、PDP等離子顯示終端、電源配電盤、UPS、交換機等。站廳設備主要包括分屏器、PDP等離子屏、吸頂喇叭等。機房設備主要包括媒體控制器、光交換機、車控室維護終端等。

該子系統負責實現集中監控、管理車站內的旅客信息系統設備；接收中心子系統的數據并分發至車站旅客信息系統的顯示終端；外部系統數據的導入和導出；控制車站內顯示終端播放指定信息；站內的站務信息的編輯和保存等功能。

2.3 車載子系統

車載子系統主要由兩部分設備組成，一部分是車載信息顯示系統設備，另一部分是車載監控系統設備（一般屬于安防系統實施）。PIS負責的車載設備主要由車載控制器、無線網絡車載接入設備（含天線）、LCD播放控制器、分屏器、LCD顯示屏、交換機、攝像機、視頻記錄服務器、視頻顯示器（帶觸摸控制功能）等設備組成。

該子系統主要負責接收從控制中心傳輸的各種信息，包括數據量小的文本信息和數據量大的媒體文件信息，并有選擇性的在車廂內的LCD上播放出來。同時還要向車站及控制中心上傳駕駛室和車廂內的視頻信息，以便能夠實現車—地之間保持實時的通信，保證行車安全。

2.4 節目制作子系統

節目制作子系統主要包括：圖像存儲服務器（可無限擴容）、非線性編輯設備（用于節目的串編）、視頻合成工作站（用于高端廣告片、形象片的制作）、數字編輯錄像機、數字編輯放像機、數字和模擬攝像機、網絡系統、合同管理軟件系統及屏幕編輯預覽系統等。

該系統實現的功能：廣告節目的編輯和保存、時間表的編輯和保存、屏幕布局的編輯和保存、集中控制發布播放時間表至顯示設備、節目播放日志的報表顯示和打印等。

2.5 網絡傳輸子系統

網絡傳輸子系統邏輯上可以分為三級：

第一級：連接控制中心、各個車站的環形或星形光纖骨干網。

第二級：車站局域網，車站播控設備通過自適應以太網相連或其它能達到同等功能要求的網絡。

第三級：車載無線系統，車載播控設備通過無線網絡接口與站臺無線接入點連接。網絡要滿足列車與車站的高速率數據傳輸，以確保車載系統的數據更新。

車載無線傳輸系統應用較多的技術實現方式主要有兩種：一種是基于網絡流媒體技術；一種是基于數字視頻廣播（Digital Video Broadcast， 簡稱DVB）技術。隨著科學技術的發展，這兩種技術也相互吸收對方的長處，不斷擴展各自的應用領域。

三、PIS系統實現的難點

目前，對于整個PIS系統的實現存在以下幾個難點

（1）旅客信息系統是一個非常大型的信息系統，包含很多個子系統。要使整個PIS系統能夠實現預期的功能，各個子系統之間必須具有良好的接口，能夠互相協調的工作。而且還應針對可能遇到的各種安全威脅和風險，采取行之有效的安全措施，保障系統中信息的保密性、完整性和可用性。確保系統能夠安全、穩定、可靠地運行。

（2）在無線網絡的設計和實現當中，由于需要實現車-地通信，首先需要進行帶寬分析，計算出傳輸多媒體信息、文本信息等需要的帶寬。目前應用較為普遍的車地無線系統標準是802.11g，它工作在2.4G頻帶，物理層速率可達54Mb/s，傳輸層可達25Mbps。在實際的地鐵運行過程中，由于列車高速移動，25Mbps的理論帶寬是很難實現的，必須在進行不斷的調試才能基本上滿足系統功能的需要。同時由于隧道的特殊情況，為了避免互相的干擾和能夠實現無線信號的均勻覆蓋，在布置AP的時候必須進行實地勘探。勘測的時間越晚，軌道區間越接近正式運營時的實際情況，勘測定位的效果越好。但時間越晚，施工環境越不利于定位勘測，尤其是軌道車開始在區間中測試運行后，定位勘測的危險性加大，這就使勘測時間與安全性之間產生了矛盾，因此需要權衡利弊，緊密跟蹤現場施工情況，選擇最佳時機進行無線接入點的定位勘測。除了上面提到的兩個難點，在整個系統的設計和建設當中還有很多困難，比如：如何保證無線通訊過程中的安全性問題、中心控制中心（OCC）的管理軟件和其他子系統管理軟件的接口問題、各個設備與設備之間的兼容性和重要信息的冗余備份問題、規避與CBTC之間的相互干擾問題等等。

四、技術發展方向

車-地無線系統是PIS車載子系統的實施基礎，是PIS的重要子系統。目前的地鐵PIS建設中，以基于802.11標準的車-地傳輸系統應用較為廣泛，但COFDM技術和LTE技術也得到了嘗試性運用，且取得了良好效果。在新技術方面，基于移動寬帶網狀網（MESH）具備應用的條件。MESH是由曾經創立互聯網和分組無線電技術的DARPA（美國國防部高級研究計劃局）研究和開發的移動寬帶通信技術。該系統的移動速度為400 km/h；突發數據速率為6 Mbit/s；工作頻段為2.4 GHz ISM頻段（2.4GHz～2.483 5 GHz）；內置定位功能可實現非GPS定位，定位精度優于10 m。該系統結構簡單，網絡僅由終端設備、無線路由器WR、智能接入節點IAP和移動交換控制中心MiSC等4個基本網絡單元組成。MESH作為一種先進的無線傳輸技術，在條件具備時，也將在旅客信息系統應用中占據一席之地。

五、結束語

目前，我國大約有20多個城市正在編制城市軌道交通發展規劃，形成了城市軌道交通建設高潮。據不完全統計，全國已經規劃的軌道交通線路已超過80條，2000余公里長，總投資約8千億元人民幣以上。而旅客信息系統作為城市軌道交通最具服務和商業價值的新系統，發展前景廣闊。同時，旅客信息系統作為極具商業潛力的電子媒體，預計每年至少都能產生上億元廣告收益。以人為本，人性化設計，以為乘客服務為宗旨，提高地鐵公司的總體服務水平是旅客信息系統內在要實現的根本功能。旅客信息系統憑借其完善的功能、很好的社會效果和顯著的經濟效益已經成為地鐵公司樹立公司形象和支撐運營收支平衡的一套不可或缺的應用系統。

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