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数字化列车乘客信息系统单点故障的分析及解决方案

发表时间：2021/5/27 来源：《基层建设》2021年第2期作者：孙洪庆陈姝

[导读] 摘要：全数字集成方案将是未来列车广播与乘客信息显示系统、视频监控系统发展的方向，系统具有较好的先进性、可靠性、功能合理、设备成熟、技术先进、经济实用并易于扩展和互连互通及低碳低功耗等优势，实现绿色环保乘客信息系统，建议采用PA系统、PIDS系统与CCTV融合度更高的方式，以保证在出现系统故障时，车辆处于紧急情况下仍能满足运营管理的需求。

        中车长春轨道客车股份有限公司长春 130062//第一作者，高级工程师
        摘要：全数字集成方案将是未来列车广播与乘客信息显示系统、视频监控系统发展的方向，系统具有较好的先进性、可靠性、功能合理、设备成熟、技术先进、经济实用并易于扩展和互连互通及低碳低功耗等优势，实现绿色环保乘客信息系统，建议采用PA系统、PIDS系统与CCTV融合度更高的方式，以保证在出现系统故障时，车辆处于紧急情况下仍能满足运营管理的需求。
        关键词：数字化、乘客信息系统、融合
        缩写词：OCC-运行控制中心   PA-广播系统 PIDS-乘客信息显示系统
        CCTV-视频监视系统
        1背景
        目前地铁车辆广播系统主要有模拟信号和数字信号两种模式传输控制方式，但主流产品采用信息数字化系统与乘客信息显示系统及视频监控系统集成，总称为乘客信息系统。信息数字化是整个世界通讯系统发展的主流方向，数字技术相比于模拟技术，其较好的可靠性、高冗余性、抗干扰性、传输数据量更大的特点。
        全数字集成方案将是未来列车广播与乘客信息显示系统、视频监控系统发展的方向，系统具有较好的先进性、可靠性、功能合理、设备成熟、技术先进、经济实用并易于扩展和互连互通及低碳低功耗等优势，实现绿色环保乘客信息系统。
        2 列车乘客信息系统
        2.1 广播系统功能
        PA系统是车载乘客信息系统的重要组成部分，实现列车正常运营状态下的各种信息广播，并在发生灾害或其它紧急情况下启动紧急广播或紧急对讲和报警，以指挥旅客疏散、调度工作人员抢险救灾，减少意外造成的损失。列车广播系统涵盖了车厢内的各种广播模式和对讲模式。
        2.2乘客信息显示系统功能
        PIDS系统为乘客提供可视的旅行及娱乐信息。系统主要包括：多媒体播放系统显示器、贯通道LED显示器、车头目的地显示器、LCD动态路线图显示。
        2.3视频监视系统功能
        CCTV通过安装在车厢内部的摄像机，用于监视列车客室、司机室和列车前方线路情况，并使司机能够通过安装在驾驶室中触摸式显示屏实时监视或录像回播所有摄像头的监视画面，或通过系统预留的车载综合监控系统上传接口，使位于控制中心的调度管理人员实时监视或录像回播列车中的视频图像信息。
        3数字化列车乘客信息系统
        3.3.1系统构成
        列车乘客信息系统的功能要求越来越多，控制设备、外置设备数量相比以前大大增加，设备间线缆越来越多，系统接口越来越复杂。数字化广播系统采用以太网传输链路，传输容量大，系统可通过系统集成化实现设备控制集成化，通过背板传输控制设备信号，减少外露线缆数量，节省系统配置及成本，减少结构布局。
        现阶段应用的数字化系统，将PA与PIDS系统高度的融合，但为了维持系统概念，仍保持着本系统设备连接到本主机形式，例如广播系统设备扬声器、乘客信息显示系统端部显示器、LCD显示屏连接到同一系统主机，常用数字化系统结构如图1：

        ACSU列车广播与视频控制单元     PACU客室广播与视频控制单元      DACU广播控制盒
        EDD 车前目的地显示器            CIDU司机室端乘客信息显示屏      SIDU客室端乘客信息显示屏
        DRMD LCD动态地图            ILS客室扬声器                    CLS司机室扬声器
        PECU乘客紧急对讲装置           LCD液晶显示器                   TLCD监控触摸屏
        C_CAM司机室摄像头             S_CAM客室摄像机                TDVR车载数码录像机
        MIC麦克风                      PSU 电源模块                    CTR控制单元模块
        AMP功放单元模块               MP媒体播放器模块                I/O输入/输出模块
        图1 数字化广播系统结构
        4 数字化列车乘客信息系统单点故障分析及解决方案
        4.1系统单点故障分析
        数字化广播系统集成度高，总线功能强大，考虑设备占用安装空间及经济性，系统采用环形冗余以太网作为主干网络，系统各终端设备通过主干网交换机与系统主机连接如图1，系统中存在ACSU设备、SW设备、PACU设备的单点故障。
        ACSU设备、SW设备、PACU三个设备的单点故障的分析可以看出，ACSU设备、SW设备单点故障对车辆使用及运营没有实质影响，而PACU客室广播与视频控制单元连接终端设备ILS客室扬声器、PECU乘客紧急对讲装置、DRMD LCD动态地图、SIDU/CIDU贯通道显示屏，同时承载着广播系统PA和乘客信息显示PIDS系统功能。车辆发生紧急情况时，需要通过车载乘客信息系统指导疏散时，需要通过中心对客室广播、人工对客室广播、LCD显示屏及客室端部显示屏播放紧急信息，若同时发生PACU故障，此时某节车厢将同时失去广播PA及乘客信息显示系统PIDS的紧急功能，对本辆车运营管理、紧急疏散产生一定影响。
        4.2系统单点故障解决方案
        4.2.1调整ILS客室扬声器连接位置
        为避免在PACU单点故障时，语音广播失效，将相邻两节车厢PACU客室广播与视频控制单元的两路扬声器输出交错连接两个车厢左右两侧的扬声器。当相邻两车厢其中一台PACU发生故障时，仍然有一半的扬声器能够出声。
        4.2.2调整EDD车前目的地显示屏连接位置
        为避免在PACU单点故障时，司机室端和客室端乘客信息显示屏同时失效，将EDD设备的连接位置与TLCD的连接位置互换。当PACU出现故障时，EDD设备仍能保持显示。
        5 结论
        综上所述，地铁车辆广播系统发展趋势将采用数字化集成的乘客信息系统，系统传输容量大，抗干扰强，经济性好，但目前多采用数字化集成的乘客信息系统PA系统与PIDS系统融合度高的方式，后续建议采用PA系统、PIDS系统与CCTV融合度更高的方式，以保证在出现系统故障时，车辆处于紧急情况下仍能满足运营管理的需求。
        参考文献：
        ［1］夏德春，吴卉，张洪宇.地铁列车广播系统的设计与开发［J］.铁路计算机应用，2011（005）：63-64.
        ［2］李涛.地铁车辆广播及乘客信息系统研究［J］.信息技术，2016（28）：29-31.
        ［3］刘国菲，张伟，康旭.上海地铁13号线列车视频监控系统［J］.现代城市轨道交通，2014（1）：17-18.