基于透明OLED顯示技術的車窗在城軌交通中的應用

賈 濤，李培遠，徐雪原，梁錦發，林更澤，匡如華，張維久

(1.中車青島四方車輛研究所有限公司, 山東 青島 266031；2.深圳市地鐵集團有限公司，廣東 深圳 518026； 3.武漢地鐵集團有限公司，湖北 武漢 430035)

在當前新一輪科技革命和產業變革的浪潮下，國內城軌交通行業信息化及服務多元化快速發展，對現有傳統服務模式尤其是在服務手段、運營方式、交互方式方面帶來較大改變。與此同時，隨著OLED新型顯示技術、物聯網、云計算、毫米波通信、大數據、人工智能、5G、增強現實(AR)等新興技術的飛速發展，多元化、個性化的運營服務模式將不斷涌現，從而為乘客提供更優的乘車體驗。

當前由于地鐵運行環境較為單一，車外多為幽閉環境，在列車行駛區間傳統車窗可視化區域多為隧道管廊，窗外視覺觀感體驗不友好。出于商務考慮，部分城市在站臺及隧道區域部署排式廣告顯示推廣屏來投放廣告，由于參照物原因，在列車行駛過程中因人眼視覺快速切換屏幕易導致乘客視覺眩暈，極大地影響乘客的乘車體驗，同時存在維護清潔不便等困難。

隨著透明OLED顯示技術的快速發展，如果將傳統車窗與透明OLED顯示屏貼合形成具備一定透光率的透明車窗，將完美實現圖像、視頻與車外風景的融合。透明車窗以透明OLED顯示技術為載體，借助既有車載系統及3/4/5G通信技術，實現通過3D圖層渲染視頻向乘客展示列車實時運行信息、實時位置服務信息、軌道交通換乘信息、實時航班信息、路面交通擁擠度信息、天氣預報信息、緊急服務信息、線路景點、站內商圈/娛樂指引等一系列資訊。透明車窗可有效提升車載信息可視化水平，拓展運營商新媒體渠道，增加新媒體價值，極大程度地提高乘客的視覺滿足感。同時，結合圖像視覺技術及5G技術應用，可顯著提升車輛的乘客信息服務智能化水平，滿足城市軌道交通的信息服務發展需求。

本文將對透明車窗的系統拓撲、系統特點、產品結構、車地通信鏈路及云服務平臺進行介紹。該系統的研制及應用將進一步提高國內城市軌道交通系統的智能化信息服務水平，為后續同類產品或系統深入研究提供設計參考。

1 透明車窗系統特點

透明車窗系統應用于城市軌道交通打破了傳統的單向傳播媒體介質，兼顧普通車窗的透明顯示與視頻、圖像等娛樂信息顯示需求，同時集成觸摸功能，更好地實現與乘客交互，對未來城軌列車發展有著重要的創新和應用意義。

透明車窗系統具有以下特點：

(1) 對比度極高，顯示效果更好。透明OLED顯示屏對比度達150 000∶1，分辨率達1 080 P，其55 in(1 397 mm)尺寸可與常見車窗玻璃較好地融合。透明OLED顯示屏本身最高透光率達40%，與車窗玻璃、觸摸膜等貼合后可實現最高32%的透光率，相較傳統LCD顯示屏顯示效果更好，更具新媒體價值[1]。

(2) 科技感更強。透明車窗總成除透明OLED顯示屏外，可集成納米觸摸屏，實現通過車窗內表面玻璃進行觸摸的功能，同時可在2層車窗玻璃之間貼合3/4/5G天線，實現車地無線鏈路通信功能，極大地提升產品科技感。

(3) 更具人性化。透明車窗系統采用安卓操作系統，使用主流交互設計語言展示列車實時運行信息、實時位置服務信息、軌道交通換乘信息、實時航班信息、路面交通擁擠度信息、天氣預報信息、緊急服務信息、線路景點、站內商圈/娛樂指引信息等，及時關聯乘客必要的出行信息，為乘客提供更加人性化的出行服務。同時，界面本身具備一鍵息屏功能，可根據乘客愛好選擇是否關閉信息顯示功能。

(4) 可提供更多的創新服務。隨著5G技術應用不斷增加，可將實時位置服務、空鐵聯程信息服務、手勢識別、AR/VR交互、5G視頻直播等新型服務更好地融入透明車窗系統，以提供更多創新服務[2]。

2 透明車窗系統拓撲

以國內某地鐵項目為例，考慮到列車車窗布局，建議每節車廂安裝透明車窗數量不超過2臺，本項目按照每節車廂安裝1臺透明車窗布置，透明車窗系統拓撲圖見圖1。

圖1 透明車窗系統拓撲圖

透明車窗系統由交換機及透明車窗構成。交換機用來實現與列車其他系統如網絡控制系統、乘客信息系統等接口，可獲取站點、緊急服務等信息；透明車窗可實現服務信息及相關圖像、視頻等的播放功能，播放的信息類型可分為本地數據、列車數據、互聯網數據。本地數據存儲在透明車窗總成內的控制盒中，透明車窗總成通過交換機獲取列車數據，透明車窗總成控制盒內部集成3/4/5G通信模塊、3/4/5G天線等，用于獲取互聯網數據。

3 透明車窗系統結構組成

透明車窗由透明車窗總成和電源模塊構成，透明車窗總成外觀見圖2。透明車窗總成由控制盒、透明OLED顯示屏、車窗玻璃、納米觸摸膜、紫外線屏蔽膜等部件構成，控制盒包含核心控制模塊及透明OLED顯示屏驅動模塊，實現軟件功能及顯示驅動；納米觸摸膜、透明OLED顯示屏實現觸摸及信息顯示功能[3]；紫外線屏蔽膜可遮擋99%以上紫外線，為透明OLED顯示屏提供更好應用環境，避免因紫外線照射影響透明OLED顯示屏壽命。電源模塊為透明車窗總成供電，需滿足軌道交通行業應用各項標準，保障在車載復雜電磁環境下透明車窗系統工作正常。

圖2 透明車窗總成外觀

以地鐵車窗中空結構為基礎，在不影響車窗安全、結構、密封等性能前提下，將透明OLED顯示屏全貼合在地鐵車窗中空區域，與車窗內側玻璃完全貼合，并將觸摸層、紫外線屏蔽層也集成在中空區域內，實現車窗普通顯示功能與透明OLED顯示及交互功能的完美結合。

4 透明車窗系統車地通信鏈路

為更好地實現對各個透明車窗終端產品的遠程控制，需要搭建車地通信鏈路。利用車地通信鏈路，列車各透明車窗終端可實現與地面控制中心遠程通信。圖3為透明車窗系統車地通信鏈路原理圖。

圖3 透明車窗系統車地通信鏈路原理圖

列車所有透明車窗終端均可通過各車載骨干網交換機同步訪問列車相關信息，實時顯示站點信息、站臺信息、車次信息等，同時，所有透明車窗終端均支持全網通3/4/5G公網訪問功能，實現互聯網實時數據訪問。地面播控服務器可對各透明車窗終端進行遠程更新及統籌管理，為列車維護人員提供遠程控制、遠程更新、遠程開/關透明車窗等功能，極大地提高運營效率，減少運營維護成本，符合軌道交通未來車地一體化發展方向[4]。

5 透明車窗系統云服務平臺

隨著國內外云服務平臺應用的不斷增加，可考慮搭建透明車窗系統云服務平臺(圖4)，將地面播控系統軟件統一部署在公有云或私有云上，各透明車窗終端通過3/4/5G技術直接與云服務平臺交互，維護服務人員可通過電腦終端直接與云服務平臺接口，極大提升系統的安全性以及使用便捷性。

圖4 透明車窗系統云服務平臺

6 結束語

本文研制的透明車窗系統已在國內某地鐵線路正線運行車輛上使用，目前運行結果表明該系統的各項功能完備，為乘客提供更多必要出行信息的同時也給乘客帶來了較強的視覺沖擊感，為乘客出行提供了全方位立體化感知服務。該系統的研制可為軌道交通系統信息化及數字化的深入研究及性能提升提供參考，未來隨著5G商用化的不斷深入，移動端及云端算力的不斷提升，顯示技術的不斷革新，期待更多的智能交互產品能夠在城軌交通中應用，為乘客帶來更優的出行服務。