上海市轨道交通车载乘客信息系统设计

刘 璠

（中铁上海设计院集团有限公司，上海 200071）

目前，上海市轨道交通领域各条线列车车厢内均未设置实时车载乘客信息系统，但在国外发达城市和国内部分城市，实时车载乘客信息系统已经得到应用，如在北京和广州已经招标选择了车载乘客信息系统设备，并正在建设中；而上海市轨道交通在进行车载乘客信息系统设计时，则考虑通过接收东方明珠移动电视信号等方式，实现实时车载乘客信息系统图像下播和车载监控图像上传等方案。

上海市轨道交通车载乘客信息系统可直接接收东方明珠移动电视、重新调制后的数字电视广播或其他流媒体信号，通过车载LCD显示控制设备实现在列车车厢内视频和文本信息的发布，实现车站信息与车载信息的一致性和实时性，也可以通过车站级编播中心实时编辑发布视频信息或插播经过审核的紧急信息，使车载乘客信息系统信息的显示更具灵活性。

1 上海市轨道交通车载乘客信息系统功能

（1）车载乘客信息系统设备接收专用WLAN传输的信息，并经处理后可实时地在列车车厢内LCD显示屏上进行视音频播放。车载乘客信息系统所包含东方明珠移动电视引入系统，可以直接接收车站转发或电视台直接广播的东方明珠移动电视信号。

（2）车载乘客信息系统设备具有录播功能。在当天的运营结束后，可将第二天需要播放的内容传输到车内的车载视频控制服务器预存储，车辆段和停车场集中接收存储控制中心下发的次日播放列表及节目内容。列车第二天运营时，车载乘客信息系统可按照接收到的播放列表或其他触发信号，自行播放预存的节目内容，且当无线系统出现故障时，缓存10 s后即可进入录播模式。

（3）车载乘客信息系统设备具有准实时模式。当车载乘客信息系统由于特殊原因(如区间AP或车载AP故障等)无法与地面进行不间断实时通信时，该系统进入准实时播出模式。车载乘客信息系统设备在列车进站停靠期间或列车回库期间，通过无线网络在非移动的情况下高速传输并预存显示信息，供车载系统组织播出。

（4）车载乘客信息系统设备具有降级模式（应急模式）。当控制中心故障或网络通信中断以及系统检测到非法入侵时，受到影响的车站子系统迅速自动转入降级模式，按已接收到的播放列表和节目内容自行组织播放；通信中断的车载乘客信息系统设备也应按预定义节目内容迅速自行组织播放。

（5）通过专用WLAN系统，车载乘客信息系统设备接收车站和控制中心发送的实时信息（包括流媒体、视音频、文字和图形），经车站乘客信息系统子系统或车站级编播中心处理后，以无线方式传至列车车厢内的LCD显示屏显示播放。当列车广播启动时，弱化或关闭乘客信息系统伴音；列车广播关闭时，恢复乘客信息系统伴音。

（6）车载乘客信息系统设备具有车内监控信息的实时上传功能。列车车厢内视频监控信息在列车司机室可实时显示并能实时上传。多路视频监控信息需要同时上传，每一路视频监控信息分辨率不低于D1标准，帧速率不低于25 fps。

（7）车载乘客信息系统设备具有实时信息的接收功能：车载乘客信息系统的接收设备具有同一传送内容的断点续传功能，能实现运行列车通过专用WLAN及时有序接收信息内容，而不破坏内容的完整性和数据质量。不同组别列车可显示不同的视频信息且不出现明显断点、失帧、抖动和马赛克等，音频播放不出现明显噪音、滑码等。

2 上海市轨道交通车载乘客信息系统结构

车载乘客信息系统可分为2部分：车载显示发布系统和东方明珠移动电视引入系统。

2.1 车载显示发布系统结构

车载设备主要通过数字移动电视机顶盒或车地宽带无线通信系统的车载无线接收设备（AP方式）接收发布自车站或控制中心的列车运营信息、紧急信息、乘客服务信息以及东方明珠数字电视信号等内容，通过车载LCD多媒体显示控制器进行解码合成后，在本列车的所有LCD显示屏上实时播放。车载信息显示系统能实时播放各种信息，包括实时电视转播、节目录播、准实时播出等视频播出，也能实时接收由控制中心传输的各种通告、紧急信息和运营信息等。

车载显示发布子系统为轨道交通车载子系统的一部分，车载子系统主要包括车载信息显示部分、车载监控部分、车载网络部分等，车载子系统结构如图1所示。

2.2 东方明珠移动电视引入系统

在上海市轨道交通车载乘客信息系统设计中主要采用了AP方式，即将东方明珠移动电视信号在控制中心或车站重新调制，将其转换成车载乘客信息系统可以接收的信号源，随车载乘客信息系统的信号通过AP发送到运行的列车上，并可实时加载部分运营信息，根据控制中心或列车车载乘客信息系统控制设备的控制命令，在所有或部分车载LCD显示屏上显示。上行数据通道也可利用车载乘客信息系统的WLAN无线传输网络传输。

3 列车设备结构

车载乘客信息系统车上部分从结构上可分为：车载显示控制部分、车载显示终端部分和车载布线部分，主要由车头主交换机、车载服务器、LCD显示控制器、LCD液晶显示屏、车厢内交换机、SDI传输转换器、SDI传输线和屏蔽网络线等设备和线缆构成。列车每节车厢均安装1台以太网交换机和SDI传输转换器，构成车内布线网络的各个节点，在传输流媒体信号的同时，为预留的车载无线上网系统及车载视频监控系统提供传输通道。系统采用对称式结构，在首尾端2个司机室内安装完全相同的2套设备，互为备用。每节车厢安装8台LCD显示屏。

车载显示设备主要负责利用WLAN设备将车上监控视频、互联网数据、火灾报警信号、车辆故障信息上传至控制中心或车辆段等需要的地点。列车通过车载数字移动电视机顶盒接收DVB-T实时数字电视信号、WLAN设备接收转发的流媒体信号、TETRA设备接收发布紧急信息和乘客服务信息等内容，以上信息再通过车载LCD显示控制器进行解码合成后，在本列车所有LCD显示屏上实时播放。

车载显示控制部分主要包括车载服务器、显示控制器、数字移动电视机顶盒以及SDI信号传输器等设备，如图2所示。所有的信息（视频信息、广告信息及其他所需的图文信息）在控制中心进行统一采编、管理及任意修改终端显示屏内容并设置相应的信息源设备。实时性信息能通过TETRA和WLAN无线网络由控制中心向各线路运行的列车同时实时广播传送。列车运行期间，如遇WLAN带宽空闲，则采用断点续传的方式接收控制中心传送的录播视频信息，也可在列车入库后，通过车辆段WLAN进行录播视频信息的下载。列车需要播出的信息存放在控制中心的车载服务器数据库，运营列车的车载服务器定期通过网络访问车载中心服务器数据库以获取需要的信息，如公告信息。为防止无线网络发生故障，列车在读取网络数据的同时，也要将相应的信息实时更新到本地数据库内。车载显示控制器读取数据库信息进行播出，在紧急情况下，也可以在控制中心使用手工输入信息方式将紧急信息发送至指定的列车进行播出。

正常情况下，车尾司机室的车载设备，包括车载无线控制器、车载视频控制器、车载服务器等均正常工作，车头司机室的车载设备为备用，开机但不工作。

车载显示控制器与车载服务器主机之间通过TCP协议保持通信，以监测设备工作状态是否正常。

列车车厢内LCD显示屏采用远程控制开关的方式，在乘客信息系统控制中心、车载管理中心操作员终端或司机操作触摸屏，操作人员可以通过手动指令方式或根据预先设置好的时间系统自动触发。

列车车载系统采用RS-422接口对所有列车车厢的LCD显示屏进行开关控制。车载LCD控制器内置RS-422控制模块，同时，继电器开关具有RS-422控制电路，车载显示控制器通过RS-422接口对继电器电源输出的开关控制，以实现LCD显示屏的开关控制。由于继电器开关具有地址，因此在应用中，操作人员可开关所有列车LCD显示屏，也可以对列车某个或某几个车厢LCD显示屏进行开关控制。

由于系统采用总线式RS-422控制方式，因此，通过1根控制电缆，首尾司机室都可对列车任意车厢LCD显示屏进行控制。为避免列车所有LCD显示屏同时开关造成的电流冲击，系统以默认的开屏方式为各车厢LCD显示屏顺序开机。