城軌交通路網乘客信息編播中心系統方案研究

■ 汪曉臣 闞庭明 孫同慶 黃志威

城軌交通路網乘客信息編播中心系統方案研究

■ 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絡化發展，建設協調指揮管理各線路城市軌道交通乘客信息系統（PIS）的路網乘客信息編播中心（PCC）將是未來發展的必然趨勢。重點從PCC系統功能、建設原則、總體設計等方面對PCC系統總體方案進行研究。

軌道交通；PIS；PCC

城市軌道交通乘客信息系統（PIS）是城市軌道交通的重要組成部分，是利用現代成熟可靠的網絡技術、多媒體技術和圖像顯示等技術，在指定的時間，將指定的信息（如列車到發、首末班車時刻表、運營公告信息、出行引導等信息）顯示給指定的人群[1]。隨著國內一線城市軌道交通線網的形成，乘客信息系統將由單線獨立運營向線網統一運營管理轉變，建設能實現全路網內PIS系統信息統一采集、編輯、分發、控制的路網乘客信息編播中心（PIS Control Center，PCC）系統將非常必要。

1 背景與意義

城市軌道交通發展初期由于線路較少，PIS系統的建設多按照單線建設、單線運營的管理模式，對線路之間的換乘以及形成路網后PIS系統的統一管理考慮較少[2]。隨著城市軌道交通路網的成熟，逐步成為城市出行的首選，線網運營必須從路網的全局進行考慮，對乘客出行的相關信息在路網層進行匯總、分析，然后統一分發。因此，建設PCC系統具有較強的現實意義。

（1）規范管理。通過建設PCC系統，為各線路制定乘客信息發布規則、接口規則、技術標準，使該城市乘客信息制作、發布、管理統一并規范。

（2）網絡化運營管理能力提升。從線網角度對各條線路PIS之間進行溝通、協調，基于全路網體系進行統一、規范的管理、操作和維護，通過PCC使各線路PIS系統之間能夠彼此協調、密切配合，實現城市軌道交通網絡化運營效果。

（3）共享信息發布。PCC為各線PIS提供統一的公共信息，例如氣象、政府公告、公益信息、重大活動等信息，便于實現節目源、發布渠道的統一監督、審查，同時也有利于降低各線路PIS單獨制作或采集節目引起的系統投資。

（4）緊急、突發事件信息通暢發布。城市軌道交通形成網絡后，網絡上任何一線或一點有緊急、突發事件發生時，都會對網絡上原來有序的流動造成影響，PCC應從線網角度盡快地向乘客發布相關應急預案和信息通告，及時疏導客流，統一執行城市公共交通應急方案。

（5）城市地鐵形象及商業開發。 建設統一的路網乘客信息編播中心，統一城市PIS終端版式，可以最大程度提升地鐵品牌形象；另外，從資源開發價值利用最大化的角度，PCC應具備對各線路的PIS系統進行整體商業開發的能力，具備信息資源統籌、開發、利用和經營能力，節省新建線路PIS系統的投資，實現部分系統資源共享化。

2 系統功能

PCC系統的功能應定位于全線網的公共職能，將各線都涉及的媒體編播功能、設備管理及監視功能、運營管理功能、外部系統接口功能進行統一集成和集中，優化全線網管理，提升軌道交通全線網PIS系統運行效率，提高系統管理及操作處置的響應及時性。

2.1 統一編播中心

統一編播中心負責實現全線網的統一節目編輯、統一節目發布播出功能，實現全線網地面、車載PIS系統統一播出，預留未來建設地鐵線路的接入條件，同時要將已有線路平滑接入PCC，完成全線網統一播出要求。統一編播中心包含如下主要功能：

（1）多媒體素材管理功能。實現多媒體素材的統一輸入、存儲、轉換、制作、編輯、預覽、審核及發布功能，滿足全線網統一信息源管理。

（2）預定義運營信息管理功能。實現全線網預定義運營信息庫的統一編輯、預覽、審核和下發功能，滿足全線網統一預定義運營信息管理。

（3）版式、節目制作功能。實現播表和版式的統一編輯、存儲、預覽、審核、發布功能，實現全線網車站、車載信息顯示屏的統一播出功能，滿足全線網統一播出管理。

2.2 統一發布中心

統一發布中心負責實現全線網統一運營信息發布，包含多媒體素材、預定義運營信息、播放節目等，預留未來建設地鐵線路的接入條件，同時要將已有線路平滑接入PCC，完成全線網統一發布要求。功能包括：

（1）信息發布功能。實現全線網統一信息審核、發布，包含統一通信協議、發布規則，同時線路反饋發布信息的播放情況。

（2）信息安全功能。實現統一發布信息的加密處理，保證全線網信息的安全播出。

2.3 統一監管中心

統一監管中心負責實現全線網的統一權限、設備管理，全線網數據的統一采集，全線網的設備、接口、信息統一監視，線路入網統一測試驗證，同時要將已有線路平滑接入PCC，完成全線網統一監管要求。主要功能包括：

（1）統一管理功能。實現PCC自身的用戶管理、日志及報表管理、參數管理、素材管理、磁盤空間管理、網管等系統功能；實現統一設備管理功能，滿足全線網統一設備管理；實現統一用戶權限功能，滿足全線網統一用戶權限；實現線網下多運營商的分級管理，在同一個平臺下實現不同運營商針對管理內的線路進行統一編播、發布、運營、監管、輔助決策功能。

（2）數據收集統計功能。實現全線網播出時段、播出素材及播出區域的統計功能，滿足全線網統一播出統計；負責實現各條線統一設備故障采集功能，滿足全線網統一設備故障統計。

（3）監視功能。實現PCC與各線路PIS間接口通信狀態的監視功能，滿足全線網接口統一監視；負責實現各線路發布信息監視功能，滿足全線網對線路信息發布的統一監視。

（4）接入測試功能。實現各線路接入前的相關接口、功能、協議的驗證測試，測試通過后才可接入PCC統一管理運營。

2.4 輔助決策中心

輔助決策中心負責實現全線網播放內容統一監管以及緊急情況下的全線網級應急發布和緊急信息發布，完成全線網統一決策要求。主要功能包括：

（1）播放內容監管功能。實現全線網播放內容的統一監管，各線路播放終端畫面能通過電視墻等方式進行實時監看，出現播放內容異常可進行快速處理操作。

（2）應急發布功能。實現緊急、突發情況下一鍵式快速應急播放功能，支持預案模式下應急信息發布。

（3）緊急信息發布功能。實現全線網緊急信息編制、審核、發布功能。

2.5 日志管理中心

記錄PCC系統產生的各種日志，各線路PIS通過與PCC的接口將日志反饋至PCC平臺。日志包含設備日志、播放日志、操作日志。

2.6 權限管理功能

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

（1）功能權限：PCC管理平臺相應功能的操作權限，只有當用戶擁有該功能的操作權限后才能進行相應的操作。

（2）設備權限：劃分角色控制設備范圍，用戶只能針對分配的權限進行相應的功能操作，從而保證整個PCC平臺操作準確性。

（3）運營層級：設定用戶運營層級，分別為PCC、線路、車站，用戶所屬運營層級具有唯一性，信息發布時根據相應的運營層級設置信息的優先級，從而體現信息發布的優先級。

3 系統建設原則

PCC系統建設應充分考慮各線路PIS系統的架構模式，在技術和管理模式上做到互不影響，為各線路PIS系統的運營創造條件，應具有較強的可塑性。PCC的建設應有利于更好發揮PIS系統輔助運營的優勢，為運營管理部門提供服務，還要結合實現軌道交通運營現代化管理的要求。其建設原則如下：

（1）總體設計、標準先行。系統建設的成敗取決于能否能快速、簡單地接入各線路中心系統，實現建成、在建以及未來線路PIS系統的高效接入。因此，PCC系統的實施要堅持“總體設計、標準先行”的原則。首先從城市軌道交通運營管理的全局出發，結合自身系統需求，從頂層設計角度對PCC系統進行總體設計，對PCC系統的需求、功能、管理模式等方面形成指導。然后結合該總體設計方案，制定路網PIS系統相關標準規范，包括：系統設計規范、接口規范、管理流程、運營模式、數據發布規范、系統技術規范等。相關標準規范對整個系統的建設起到指導、約束作用，是路網PCC系統、各線路終端設備能夠集成為一個有機整體的基礎。

（2）開放架構、柔性設計。開放架構是指PCC系統本身架構開放，能靈活集成第三方軟件產品，同時又能方便與線路PIS系統進行對接，能簡單、方便接入路網各線路已有、在建、待建等線路廠商軟件產品。柔性設計表示系統體系要具有開放、穩定、擴展性強等特點，各功能模塊支持柔性集成到PCC系統中，對外部提供的接口標準、通用。

綜上，建議系統采用基于面向服務架構（SOA）的架構體系，將系統的軟件功能、數據等封裝成服務的方式對外提供，PCC向線路提供的數據、資源都可以服務的方式向線路系統公開，按照路網中心、線路之間制定的交互契約，實現雙方的功能接口。

4 系統總體設計

4.1 數據服務功能

PCC系統設計方案采用J2EE技術路線，基于SOA的架構體系，實現路網乘客信息采、編、播的統一數據管理[3]。PCC的核心功能定位是向路網內各條線路提供統一的媒體編輯發布服務，將路網編輯的PIS版式、播放計劃、運營消息、設備狀態及通信指令、接口數據等各類數據完整地下發給線路PIS系統，由線路PIS接收、解析，并在本線路進行信息發布。發布的數據服務功能主要包括：

（1）播出版式定義服務：為保證各線路PIS系統播出畫面樣式、畫面分區布局的統一，PCC制作統一的播出版式，并按照季節周期（春季版式、夏季版式、秋季版式、冬季版式）或節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行播出，實現路網內終端播出畫面的統一。

（2）播放計劃定義服務：播放計劃定義服務描述PIS播放版式定義以及版式中各個分區播表的播放計劃。通過該服務，PCC可實現各線版式以及播表計劃的統一，實現全路網內PIS系統在同一時間節點播放同樣的畫面內容。

（3）消息服務：PCC需要向路網內指定線路、指定設備發送滾動/緊急消息時，PCC以消息服務的方式提供，由PIS終端設備進行輪循獲取。

（4）PIS接口服務：在路網級實現PIS接口系統數據的統一采集，將各條線的接口數據在PCC進行統一加工梳理，由各車站、線路進行獲取。該模式由于實現了路網內所有車站接口信息的統一接入，保證了換乘站能方便獲取多條線路的運營信息。

（5）設備狀態及通信指令服務：PCC采集來自各線路的PIS終端設備狀態數據，在PCC實現對各終端設備狀態的統一監視。PCC要向線路PIS下發設備通信指令，由線路PIS接收執行并向路網發送執行結果狀態。

4.2 系統總體架構

PCC系統總體架構見圖1。

4.2.1 管理平臺

PCC系統搭建PIS業務服務WEB管理平臺。

（1）接入安全管理：采用安全框架、接入認證、傳輸加密三重手段，保證終端接入合法、系統架構安全、數據/文件傳輸安全，為系統提供可靠的安全保障。

圖1 PCC系統總體架構

（2）業務功能服務：提供多種PIS業務服務訪問，將本系統對外提供的業務功能、數據以服務方式發布，以標準、通用的WebService接口向車站/車載系統提供訪問接口，從而實現多類型終端的簡單接入，提高系統的通用性。

（3）服務容器：包括Tomcat容器、MQ消息中間件平臺、文件服務器軟件、數據庫軟件以及系統集群軟件Nginx，為系統提供基礎軟件容器平臺；提供集群軟件，支持多終端設備大并發數據訪問。

（4）硬件基礎架構：包括中心服務器、文件服務器、存儲設備、網絡設備、安全設備以及PIS業務中TCC/ ATS/ISCS/CLK等接口系統連接的接口服務器。

（5）協調中心：包括調度中心、配置中心、分布式鎖等，提供定時調度業務、通用參數配置等，支持系統業務隨需擴展。

（6）測試平臺：塔建PCC測試平臺，供線路接入時進行測試、數據模擬，保證各業務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系統在系統架構、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行接入，線路通過標準訪問接口獲取路網PCC的數據，進行解析并在線路進行存儲，然后按照線自身的技術路線進行數據轉存、下發，并最終在播放終端進行節目輸出。因此，最終實現了PCC平臺自身架構的標準、開放，同時能適應不同線路自身特點。

5 系統模塊設計

基于上述分析，系統建議設置媒體編播中心子系統、信息發布中心子系統、集中網管中心子系統、輔助決策中心子系統、日志管理中心子系統、權限設置中心子系統6個中心子系統模塊（見圖2）。

6 結束語

隨著我國大中城市軌道交通運營路網的不斷完善，傳統的“一線一中心”PIS系統難以滿足軌道交通網絡化運營條件下協同管理、統一指揮的要求，PIS系統將向著網絡化、集成化、智能化方向不斷發展。通過建立路網乘客信息編播中心系統，將最大程度滿足網絡化運營后的集中管理、調度指揮和信息統一播放，實現全路網乘客信息系統的統一運營及協調管理，必將在規范運營、統一信息發布、提升城市地鐵形象、信息共享等多個方面給PIS系統帶來提升。

圖2 PCC系統模塊設計

[1] 朱勝利，佟麗華，蔡曉雷，等． 北京地鐵5號線乘客信息系統網絡平臺關鍵技術研究[J]． 鐵路計算機應用，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集成播控平臺的設計研究[J]．科技通報，2013(7)：54-59．

[3] 汪曉臣，于鑫，闞庭明，等．軌道交通路網編播中心系統建設方案研究 [J]．鐵路計算機應用，2013，22(9)：43-46．

汪曉臣：中國鐵道科學研究院電子計算技術研究所，副研究員，北京，100081

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

孫同慶：中國鐵道科學研究院電子計算技術研究所，助理研究員，北京，100081

黃志威：中國鐵道科學研究院電子計算技術研究所，研究實習員，北京，100081

責任編輯 盧敏

U29；U231

A

1672-061X（2015）04-0097-04