袁玲 何英彪 李時(shí)民 佘瑤 羅靖

摘 要 對馬來西亞KVLRT3項(xiàng)目無人駕駛城軌車輛乘客信息系統(tǒng)進(jìn)行介紹，該系統(tǒng)基于H型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及全數(shù)字化廣播、信息顯示、媒體播放、視頻監(jiān)控。描述了系統(tǒng)的主要功能和技術(shù)特點(diǎn)，為國內(nèi)后續(xù)即將實(shí)施的無人駕駛項(xiàng)目提供良好的借鑒及參照。

關(guān)鍵詞 乘客信息系統(tǒng) 無人駕駛 H型網(wǎng)絡(luò) 數(shù)字化

中圖分類號：TP13 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1概述

全自動無人駕駛列車采用先進(jìn)的全自動控制解決方案，無需司機(jī)操控，即可實(shí)現(xiàn)列車自動喚醒、自檢、自動發(fā)車離站、上下坡行駛、到站精準(zhǔn)停車、自動開閉車門等全自動操作，無人駕駛項(xiàng)目乘客信息系統(tǒng)高度匹配無人駕駛車輛屬性，為車輛運(yùn)營提供穩(wěn)定可靠的廣播、信息顯示和視頻監(jiān)控服務(wù)。

常規(guī)乘客信息系統(tǒng)由3個(gè)關(guān)鍵子系統(tǒng)組成：廣播對講系統(tǒng)、多媒體播放系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成。

1.1列車廣播對講系統(tǒng)功能

列車廣播對講系統(tǒng)主要包含以下功能：（1）運(yùn)營控制中心對車輛的廣播；（2）司機(jī)室對講；（3）司機(jī)與乘客的緊急通話；（4）司機(jī)對乘客的廣播；（5）緊急信息廣播；（6）數(shù)字化報(bào)站廣播。

1.2多媒體播放系統(tǒng)功能

在客室適當(dāng)位置安裝LED和LCD顯示屏，可進(jìn)行以下功能的顯示：（1）LED 信息顯示：包括目的地顯示屏、客室兩端顯示屏、LED 動態(tài)地圖顯示屏等，可以顯示列車運(yùn)行線路、方向、下一站、換乘站等信息，到站顯示與數(shù)字 廣播報(bào)站同步；（2）LCD 多媒體播放信息顯示：包括廣告、實(shí)時(shí)新聞直播和錄播，并能夠在LCD 多媒體顯示屏上插入報(bào)站相關(guān)的乘客信息內(nèi)容；系統(tǒng)能夠通過與車地?zé)o線傳輸系統(tǒng)車載設(shè)備的接口獲取實(shí)時(shí)直播的信息。

1.3視頻監(jiān)控系統(tǒng)

通過在司機(jī)室設(shè)置 LCD 顯示器和視頻服務(wù)器，在司機(jī)室和客室設(shè)置適當(dāng)數(shù)量的攝像機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）司機(jī)可通過顯示器監(jiān)控司機(jī)室和客室的狀況，錄制的視頻圖像可在列車上進(jìn)行本地存儲；（2）視頻聯(lián)動功能：當(dāng)發(fā)生如乘客應(yīng)急對講、車門緊急解鎖裝置、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)等緊急事件時(shí)，司機(jī)可人工選擇觸發(fā)顯示屏顯示（可選全屏顯示或四分屏顯示）事件發(fā)生所在車廂圖像，輔助司機(jī)對事件的處理；（3）視頻監(jiān)控錄像可通過與車地傳輸車載設(shè)備的接口，將列車上的視頻監(jiān)控錄像實(shí)時(shí)上傳給地面控制中心。

KVLRT3項(xiàng)目無人駕駛車輛乘客信息系統(tǒng)同有人駕駛車輛相比，同樣由上述3個(gè)關(guān)鍵子系統(tǒng)組成，如下系統(tǒng)框圖所示。

但與傳統(tǒng)的系統(tǒng)功能仍然存在一些區(qū)別，如下對比所示：

2無人駕駛項(xiàng)目乘客信息系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

作為KVLRT3項(xiàng)目無人駕駛城軌車輛，不但有著一般有人駕駛地鐵列車的普遍技術(shù)功能，而且還具有一些特殊設(shè)計(jì)的功能以適應(yīng)無人駕駛高技術(shù)、高可靠性的要求。

2.1系統(tǒng)全數(shù)字化

采用全數(shù)字化廣播、信息顯示、媒體播放、視頻監(jiān)控。數(shù)字化是電子與通訊技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，以數(shù)字化、集成化、模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化為主要特征的現(xiàn)代電子通信技術(shù)將以更快的速度發(fā)展。未來幾年，電子與通信技術(shù)將由模擬向數(shù)字化全面過渡。信息數(shù)字化具有模擬信號無可比擬的優(yōu)點(diǎn)， 主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

（1）數(shù)字信號傳送具有穩(wěn)定性好、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。

（2）數(shù)字電路簡單。數(shù)字電路大多為集成電路和大規(guī)模集成電路構(gòu)成，而且處理器易于處理數(shù)字信號，沒有模擬電路里的各種調(diào)整，因而電路工作穩(wěn)定。

（3）數(shù)字信號易壓縮和糾錯。列車電子與通訊系統(tǒng)也同樣正在經(jīng)歷從模擬系統(tǒng)到數(shù)字化的快速發(fā)展。作為地鐵列車的主要子系統(tǒng)之一，馬來西亞KVLRT3項(xiàng)目列車乘客信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了音頻、視頻傳輸?shù)娜珨?shù)字化，引導(dǎo)了列車車載乘客信息系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展方向。

2.2系統(tǒng)H型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

關(guān)于馬來西亞KVLRT3項(xiàng)目無人駕駛項(xiàng)目，乘客信息系統(tǒng)采用有別于其他項(xiàng)目的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其所有部件均連接在列車的以太網(wǎng)上。整個(gè)列車以太網(wǎng)采用H型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主干網(wǎng)使用CAT7的千兆網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，子系統(tǒng)同樣使用CAT7網(wǎng)絡(luò)連接，所有以太網(wǎng)設(shè)備均連接在交換機(jī)上，并通過主干網(wǎng)進(jìn)行車與車之間的數(shù)據(jù)交換。

與簡單的線性結(jié)構(gòu)相比，該結(jié)構(gòu)具有如下優(yōu)點(diǎn)：其容許至少一個(gè)電纜連接出現(xiàn)故障而不喪失功能。 在大多數(shù)情況下，可以容忍更多的電纜故障。 只有連接到一臺交換機(jī)的所有電纜同時(shí)斷開，才會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)故障。與簡單的環(huán)形結(jié)構(gòu)相比，“H”結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)是由于交叉連接而使傳輸時(shí)間更短。

2.3系統(tǒng)以太網(wǎng)技術(shù)

高標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)硬件設(shè)備是保證數(shù)據(jù)安全、可靠、實(shí)時(shí)地在網(wǎng)絡(luò)上不同設(shè)備之間進(jìn)行傳輸?shù)年P(guān)鍵之一。

乘客信息系統(tǒng)的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)同時(shí)被車輛中不同的系統(tǒng)使用，用于傳輸各系統(tǒng)的故障診斷數(shù)據(jù)，作為維護(hù)通道使用。它符合IEEE 802.3和其他普遍接受的以太網(wǎng)通信規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)。

系統(tǒng)提供的所有交換機(jī)都是管理型交換機(jī)。列車承載分為三個(gè)VLAN。配置如下：

（1）VLAN700：列車管理系統(tǒng)。

（2）VLAN800：網(wǎng)絡(luò)管理。

（3）VLAN900：PIS / CCTV設(shè)備。

每個(gè)VLAN由一個(gè)子系統(tǒng)使用。這可以防止從一個(gè)系統(tǒng)到另一個(gè)系統(tǒng)的干擾，從而提高可用性。它還允許使用QoS（服務(wù)質(zhì)量），比如，可以防止一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的故障導(dǎo)致另一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的通信丟失。

以太網(wǎng)主干的標(biāo)稱數(shù)據(jù)速率為1000MBit / s，即它是千兆網(wǎng)絡(luò)。這個(gè)速度留下了網(wǎng)絡(luò)未來擴(kuò)展的容量。

2.4車地語音通訊

車輛與地面及時(shí)的語音通訊是無人駕駛廣播系統(tǒng)的主要特點(diǎn)之一，主要包括兩方面：

（1）地面控制中心可根據(jù)視頻監(jiān)控情況及時(shí)中斷車載自動廣播，對客室內(nèi)進(jìn)行人工語音提示。列車廣播系統(tǒng)為車載無線通訊系統(tǒng)提供以太網(wǎng)接口激活OCC廣播；OCC廣播無需司機(jī)操作。

（2）OCC與乘客的緊急對講，列車通訊系統(tǒng)提供接口與無線通訊設(shè)備接口，通過無線通道與OCC間通訊； 同時(shí)乘客緊急對講設(shè)備集成攝像頭，可將對講語音和監(jiān)控畫面同步傳送到OCC。

2.5客室快速語音傳輸指數(shù)（RASTI）

每個(gè)客車配備8個(gè)揚(yáng)聲器，其響應(yīng)頻率可以達(dá)到高質(zhì)量的廣播。

同時(shí)每輛車中有兩個(gè)客室主機(jī)，每個(gè)主機(jī)驅(qū)動客室一側(cè)的四個(gè)揚(yáng)聲器，這樣的設(shè)計(jì)可以增強(qiáng)廣播功能冗余度，同時(shí)客室內(nèi)的廣播音量可以通過噪檢裝置進(jìn)行自動調(diào)整。

客室廣播系統(tǒng)滿足如下指標(biāo)：

（1）在距離地面1.5米高處測量時(shí)，整個(gè)列車的聲音覆蓋范圍均勻在dB以內(nèi)（背景為81db）。

（2）良好的可聽性{快速語音傳輸指數(shù)（RASTI）水平> 0.6}（0.6 <0.740≤RASTI≤0.833）。

2.6系統(tǒng)維護(hù)及診斷

KVLRT3無人駕駛項(xiàng)目較常規(guī)項(xiàng)目的維護(hù)及診斷軟件，功能更為強(qiáng)大，包括如下兩個(gè)方面：

在地面媒體編輯器中安裝系統(tǒng)維護(hù)軟件，用于實(shí)現(xiàn)如下功能：

LCD媒體顯示屏及LCD動態(tài)地圖顯示屏顯示模板編輯、車站和線路配置（包括站點(diǎn)信息的添加、編輯、預(yù)覽，線路信息的新建、編輯、預(yù)覽）、特殊和緊急信息配置、播放列表配置、日志管理、媒體內(nèi)容上傳、用戶管理。

同時(shí)為列車配置診斷測試軟件，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)檢索和瀏覽、系統(tǒng)故障診斷、配置/校準(zhǔn)和設(shè)置；系統(tǒng)自檢；軟件升級；系統(tǒng)管理員功能。

3結(jié)束語

無人駕駛城軌車輛乘客信息系統(tǒng)采用全以太網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)的運(yùn)用能簡化系統(tǒng)對外接口，減少車輛設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和成本。馬來西亞KVLRT3項(xiàng)目乘客信息系統(tǒng)的全數(shù)字化、以太網(wǎng)架構(gòu)共用化都將很好的為國內(nèi)新興的無人駕駛項(xiàng)目提供良好的借鑒和參考。

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