楊旭生

【摘要】 對(duì)地鐵旅客信息系統(tǒng)（PIS）的系統(tǒng)組成、邏輯層次、各子系統(tǒng)的硬件組成和各子系統(tǒng)的功能等進(jìn)行了詳細(xì)的描述，并介紹了旅客信息系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展方向。

【關(guān)鍵詞】 地鐵 旅客信息系統(tǒng) 無線傳輸

一、前言

隨著信息時(shí)代的來臨，以及人們生活水平的日益提高，乘客對(duì)于地鐵的要求已經(jīng)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?yàn)槌丝吞峁?shí)時(shí)、準(zhǔn)確、內(nèi)容豐富的資訊系統(tǒng)，這樣旅客信息系統(tǒng)（Passenger Information System ，簡(jiǎn)稱PIS）就應(yīng)運(yùn)而生了。

旅客信息系統(tǒng)主要是利用在地鐵列車內(nèi)的液晶顯示屏和沿線地鐵站臺(tái)的大型等離子顯示屏，發(fā)布各種信息，準(zhǔn)確預(yù)報(bào)運(yùn)營(yíng)車輛到站時(shí)間，沿線車站、人文景觀，新聞時(shí)事等資訊，為乘客提供一個(gè)更加舒適，更加人性化的乘車環(huán)境。正常情況下，提供乘車須知、服務(wù)時(shí)間、列車到發(fā)時(shí)間、列車時(shí)刻表、政府公告、賽事直播、廣告等實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的多媒體信息；在火災(zāi)、阻塞及恐怖襲擊等非正常情況下，提供動(dòng)態(tài)緊急疏散提示。

二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能

按照旅客信息系統(tǒng)提供的空間環(huán)境不同，可以分為站外旅客信息系統(tǒng)、站內(nèi)旅客信息系統(tǒng)和車載旅客信息系統(tǒng)。站外乘客資訊包括路線、運(yùn)營(yíng)計(jì)劃、票價(jià)等信息。這些信息可支持乘客做出初步的出行計(jì)劃。站內(nèi)旅客信息系統(tǒng)為乘客提供實(shí)時(shí)的交通信息。這些信息包括列車的到達(dá)時(shí)間、列車的離開時(shí)間、列車車次信息等。車載旅客信息系統(tǒng)為列車的乘客提供信息服務(wù)。乘客可以通過列車內(nèi)的顯示和通信設(shè)備獲得線路換乘、進(jìn)站時(shí)間、離站時(shí)間、實(shí)時(shí)新聞和其它相關(guān)信息。

旅客信息系統(tǒng)從邏輯層次上分三層結(jié)構(gòu)：第一層是OCC運(yùn)營(yíng)控制中心的子系統(tǒng)，第二層是車站子系統(tǒng)，第三層是車載子系統(tǒng)。各子系統(tǒng)設(shè)備相對(duì)獨(dú)立，但又具有應(yīng)用接口，具有高穩(wěn)定性、可靠性、可擴(kuò)展性（如圖1）。

2.1 中心子系統(tǒng)

中心子系統(tǒng)主要設(shè)備有中心服務(wù)器、中心視頻流服務(wù)器、中心播控工作站、中心操作員工作站和網(wǎng)管工作站等。

該子系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)的功能：集中管理整個(gè)PIS系統(tǒng)、實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)PIS系統(tǒng)、外部視頻信息源的導(dǎo)入、外部系統(tǒng)數(shù)據(jù)的導(dǎo)入和導(dǎo)出、中心公共信息的編輯保存、中心集中發(fā)放信息、中央集中控制終端顯示設(shè)備的顯示模式/開關(guān)、中心發(fā)放實(shí)時(shí)網(wǎng)路視頻流數(shù)據(jù)等。

2.2 車站子系統(tǒng)

車站子系統(tǒng)主要由站臺(tái)設(shè)備、站廳設(shè)備和機(jī)房設(shè)備構(gòu)成。站臺(tái)層設(shè)備包括中繼服務(wù)器、媒體控制器、分屏器、AP設(shè)備、PDP等離子顯示終端、電源配電盤、UPS、交換機(jī)等。站廳設(shè)備主要包括分屏器、PDP等離子屏、吸頂喇叭等。機(jī)房設(shè)備主要包括媒體控制器、光交換機(jī)、車控室維護(hù)終端等。

該子系統(tǒng)負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控、管理車站內(nèi)的旅客信息系統(tǒng)設(shè)備；接收中心子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)并分發(fā)至車站旅客信息系統(tǒng)的顯示終端；外部系統(tǒng)數(shù)據(jù)的導(dǎo)入和導(dǎo)出；控制車站內(nèi)顯示終端播放指定信息；站內(nèi)的站務(wù)信息的編輯和保存等功能。

2.3 車載子系統(tǒng)

車載子系統(tǒng)主要由兩部分設(shè)備組成，一部分是車載信息顯示系統(tǒng)設(shè)備，另一部分是車載監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備（一般屬于安防系統(tǒng)實(shí)施）。PIS負(fù)責(zé)的車載設(shè)備主要由車載控制器、無線網(wǎng)絡(luò)車載接入設(shè)備（含天線）、LCD播放控制器、分屏器、LCD顯示屏、交換機(jī)、攝像機(jī)、視頻記錄服務(wù)器、視頻顯示器（帶觸摸控制功能）等設(shè)備組成。

該子系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)接收從控制中心傳輸?shù)母鞣N信息，包括數(shù)據(jù)量小的文本信息和數(shù)據(jù)量大的媒體文件信息，并有選擇性的在車廂內(nèi)的LCD上播放出來。同時(shí)還要向車站及控制中心上傳駕駛室和車廂內(nèi)的視頻信息，以便能夠?qū)崿F(xiàn)車—地之間保持實(shí)時(shí)的通信，保證行車安全。

2.4 節(jié)目制作子系統(tǒng)

節(jié)目制作子系統(tǒng)主要包括：圖像存儲(chǔ)服務(wù)器（可無限擴(kuò)容）、非線性編輯設(shè)備（用于節(jié)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(shù)字編輯錄像機(jī)、數(shù)字編輯放像機(jī)、數(shù)字和模擬攝像機(jī)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、合同管理軟件系統(tǒng)及屏幕編輯預(yù)覽系統(tǒng)等。

該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能：廣告節(jié)目的編輯和保存、時(shí)間表的編輯和保存、屏幕布局的編輯和保存、集中控制發(fā)布播放時(shí)間表至顯示設(shè)備、節(jié)目播放日志的報(bào)表顯示和打印等。

2.5 網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)邏輯上可以分為三級(jí)：

第一級(jí)：連接控制中心、各個(gè)車站的環(huán)形或星形光纖骨干網(wǎng)。

第二級(jí)：車站局域網(wǎng)，車站播控設(shè)備通過自適應(yīng)以太網(wǎng)相連或其它能達(dá)到同等功能要求的網(wǎng)絡(luò)。

第三級(jí)：車載無線系統(tǒng)，車載播控設(shè)備通過無線網(wǎng)絡(luò)接口與站臺(tái)無線接入點(diǎn)連接。網(wǎng)絡(luò)要滿足列車與車站的高速率數(shù)據(jù)傳輸，以確保車載系統(tǒng)的數(shù)據(jù)更新。

車載無線傳輸系統(tǒng)應(yīng)用較多的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式主要有兩種：一種是基于網(wǎng)絡(luò)流媒體技術(shù)；一種是基于數(shù)字視頻廣播（Digital Video Broadcast， 簡(jiǎn)稱DVB）技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，這兩種技術(shù)也相互吸收對(duì)方的長(zhǎng)處，不斷擴(kuò)展各自的應(yīng)用領(lǐng)域。

三、PIS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn)

目前，對(duì)于整個(gè)PIS系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)存在以下幾個(gè)難點(diǎn)

（1）旅客信息系統(tǒng)是一個(gè)非常大型的信息系統(tǒng)，包含很多個(gè)子系統(tǒng)。要使整個(gè)PIS系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的功能，各個(gè)子系統(tǒng)之間必須具有良好的接口，能夠互相協(xié)調(diào)的工作。而且還應(yīng)針對(duì)可能遇到的各種安全威脅和風(fēng)險(xiǎn)，采取行之有效的安全措施，保障系統(tǒng)中信息的保密性、完整性和可用性。確保系統(tǒng)能夠安全、穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行。

（2）在無線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)當(dāng)中，由于需要實(shí)現(xiàn)車-地通信，首先需要進(jìn)行帶寬分析，計(jì)算出傳輸多媒體信息、文本信息等需要的帶寬。目前應(yīng)用較為普遍的車地?zé)o線系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)是802.11g，它工作在2.4G頻帶，物理層速率可達(dá)54Mb/s，傳輸層可達(dá)25Mbps。在實(shí)際的地鐵運(yùn)行過程中，由于列車高速移動(dòng)，25Mbps的理論帶寬是很難實(shí)現(xiàn)的，必須在進(jìn)行不斷的調(diào)試才能基本上滿足系統(tǒng)功能的需要。同時(shí)由于隧道的特殊情況，為了避免互相的干擾和能夠?qū)崿F(xiàn)無線信號(hào)的均勻覆蓋，在布置AP的時(shí)候必須進(jìn)行實(shí)地勘探?？睖y(cè)的時(shí)間越晚，軌道區(qū)間越接近正式運(yùn)營(yíng)時(shí)的實(shí)際情況，勘測(cè)定位的效果越好。但時(shí)間越晚，施工環(huán)境越不利于定位勘測(cè)，尤其是軌道車開始在區(qū)間中測(cè)試運(yùn)行后，定位勘測(cè)的危險(xiǎn)性加大，這就使勘測(cè)時(shí)間與安全性之間產(chǎn)生了矛盾，因此需要權(quán)衡利弊，緊密跟蹤現(xiàn)場(chǎng)施工情況，選擇最佳時(shí)機(jī)進(jìn)行無線接入點(diǎn)的定位勘測(cè)。除了上面提到的兩個(gè)難點(diǎn)，在整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和建設(shè)當(dāng)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(tǒng)管理軟件的接口問題、各個(gè)設(shè)備與設(shè)備之間的兼容性和重要信息的冗余備份問題、規(guī)避與CBTC之間的相互干擾問題等等。

四、技術(shù)發(fā)展方向

車-地?zé)o線系統(tǒng)是PIS車載子系統(tǒng)的實(shí)施基礎(chǔ)，是PIS的重要子系統(tǒng)。目前的地鐵PIS建設(shè)中，以基于802.11標(biāo)準(zhǔn)的車-地傳輸系統(tǒng)應(yīng)用較為廣泛，但COFDM技術(shù)和LTE技術(shù)也得到了嘗試性運(yùn)用，且取得了良好效果。在新技術(shù)方面，基于移動(dòng)寬帶網(wǎng)狀網(wǎng)（MESH）具備應(yīng)用的條件。MESH是由曾經(jīng)創(chuàng)立互聯(lián)網(wǎng)和分組無線電技術(shù)的DARPA（美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局）研究和開發(fā)的移動(dòng)寬帶通信技術(shù)。該系統(tǒng)的移動(dòng)速度為400 km/h；突發(fā)數(shù)據(jù)速率為6 Mbit/s；工作頻段為2.4 GHz ISM頻段（2.4GHz～2.483 5 GHz）；內(nèi)置定位功能可實(shí)現(xiàn)非GPS定位，定位精度優(yōu)于10 m。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，網(wǎng)絡(luò)僅由終端設(shè)備、無線路由器WR、智能接入節(jié)點(diǎn)IAP和移動(dòng)交換控制中心MiSC等4個(gè)基本網(wǎng)絡(luò)單元組成。MESH作為一種先進(jìn)的無線傳輸技術(shù)，在條件具備時(shí)，也將在旅客信息系統(tǒng)應(yīng)用中占據(jù)一席之地。

五、結(jié)束語

目前，我國(guó)大約有20多個(gè)城市正在編制城市軌道交通發(fā)展規(guī)劃，形成了城市軌道交通建設(shè)高潮。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)已經(jīng)規(guī)劃的軌道交通線路已超過80條，2000余公里長(zhǎng)，總投資約8千億元人民幣以上。而旅客信息系統(tǒng)作為城市軌道交通最具服務(wù)和商業(yè)價(jià)值的新系統(tǒng)，發(fā)展前景廣闊。同時(shí)，旅客信息系統(tǒng)作為極具商業(yè)潛力的電子媒體，預(yù)計(jì)每年至少都能產(chǎn)生上億元廣告收益。以人為本，人性化設(shè)計(jì)，以為乘客服務(wù)為宗旨，提高地鐵公司的總體服務(wù)水平是旅客信息系統(tǒng)內(nèi)在要實(shí)現(xiàn)的根本功能。旅客信息系統(tǒng)憑借其完善的功能、很好的社會(huì)效果和顯著的經(jīng)濟(jì)效益已經(jīng)成為地鐵公司樹立公司形象和支撐運(yùn)營(yíng)收支平衡的一套不可或缺的應(yīng)用系統(tǒng)。

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