Q6W-2型轻轨车辆PIS系统升级设计

周 晓 张 建

(中车长春客车股份有限公司技术中心 吉林 长春 130052)

Q6W-2型轻轨车辆PIS系统升级设计

周 晓 张 建

(中车长春客车股份有限公司技术中心 吉林 长春 130052)

介绍了Q6W-2型轻轨车辆PIS系统原理及现存的问题，确定了升级设计方案，并针对升级后的系统组成及网络系统等进行了阐述。

Q6W-2型轻轨车辆；PIS系统；升级

1 概述

随着我国经济的发展和人民物质生活水平的提高，人们在选择快捷、便利的轨道交通工具出行的同时,对交通运输工具的舒适性和人性化的乘车环境也提出了更高的要求。城轨车辆的车载乘客信息系统(PassengerInformationSystem，以下简称PIS系统)作为面向乘客的系统，为乘客提供广播报站、图文显示、紧急事项报警等服务，是便捷、人性化服务的直接体现。

Q6W-2型轻轨车辆是早期湘潭电机厂为长春市轻轨运输设计的一款车辆，所采用的PIS系统由广播控制主机、扬声器、LED显示屏组成(见图1)。该系统为乘客提供乘车信息的方式有2种：一种是LED滚动字幕报站，由安装在客室内的LED点阵屏来完成；另一种是语音报站，由安装在客室内的10个扬声器来完成。此外，LED显示屏还可以在显示报站信息的同时播放简单的宣传语。随着时间的推移，早期车辆所采用的PIS系统已远远不能满足乘客的乘车需求。

图1 控制原理图

2 Q6W-2型轻轨车辆PIS系统存在的问题

Q6W-2型轻轨车辆原PIS系统虽然能够满足目前车辆的运用需求，但是无法为乘客提供更加人性化的服务。如车辆在运行的过程中出现紧急状况，司机与乘客间无法直接沟通，不能及时、有效地降低意外造成的损失。车辆报站信息仅能在车辆即将到站通过广播报站及LED点阵屏滚动报站，无法为乘客提供实时的车辆运行信息。此外，Q6W-2型轻轨车辆2动1拖的编组形式也无法满足日益增大的客流量，车辆重联改造已经成为用户目前的首要任务。在车辆的重联改造中，PIS系统作为车辆设备中的一个重要部分，其控制功能的升级改造亦刻不容缓。

3 Q6W-2型轻轨车辆PIS系统升级设计

3.1 系统组成

升级改造后的PIS系统将列车广播、信息显示、媒体播放和视频监控等功能综合到一个系统平台上，该系统包含了列车广播系统(PA)、乘客信息显示系统(PIDS)、视频监控系统(CCTV)3个子系统。系统通过播放列车到站动态音/视频运营信息，使乘客及时了解列车的运行情况、到站信息等，方便乘客换乘其他线路，减少乘客下错站的可能性。在发生灾害或其他紧急情况下，进行紧急广播，指挥乘客疏散，调度工作人员抢险救灾，减少意外造成的损失。

PA系统主要由广播控制盒、广播终端机柜、扬声器和紧急对讲器等设备组成，主要功能是为列车内部乘客提供语音通信与语音广播，为乘客提供高质量的视频、音频和文本信息。

PIDS系统通过客车前方目的地LED显示屏、客车车厢贯通道乘客信息LED显示屏以及LCD多媒体播放显示屏，为乘客提供高质量的视频和列车运行信息。能够及时准确地提供站点信息、路线信息、媒体广告信息等服务，是PIS系统里为乘客提供列车运行资讯的重要系统。

CCTV系统通过安装在客室与司机室车厢内的监控摄像机，对客室车厢内的人员活动情况、车门开关情况以及司机行驶操作进行监督记录，司机可通过驾驶室内监控一体机的触摸显示屏对车厢内乘客情况进行实时监控。

3.2 数字通讯网络设计

随着网络技术的迅速发展和广泛应用，多媒体信号经数字化处理后可在同一个网络平台上传输，实现音频、视频、数据传输网络的“多网合一”。改造后的PIS系统采用分布式控制，网络化管理，模块化结构，各系统接口连接简便，易于实现数据交换和全自动工作。整个系统的控制信号、媒体信号都采用了总线形式的网络拓扑结构，如图2所示。

图2 系统拓扑图

为了适应轻轨车辆应用环境和满足多媒体乘客信息系统多功能需求，该PIS系统采用了先进的现场总线控制技术和数字流媒体技术。总线式拓扑网络结构增加了网络的传输距离，增强了抗干扰能力，提高了网络的可靠性。采用3根双绞屏蔽电缆用于对讲通讯、广播音频、通信控制，采用以太网线进行数字信号传输(包括多媒体视频信号及视频监控信号)，接口使用差分式网络变压器平衡连接，从而保证了轻轨车辆上音、视频信号和数据传输的可靠性。

与此同时，控制网络使用可靠的对等式工业控制网络，为系统控制提供了最大的可靠性和方便性。改造后的PIS系统具有自由拓扑的网络结构，网络设备可在任意一点接入网络，网络上任何一台设备出现故障都不会影响其他网络设备的通信，传输网始终是畅通的，有效解决了传统网络的弊端。此外，外围设备通过网络连接器挂接在系统网络和多媒体网络接口设备VIU上，可交换多媒体信息流，与网络周边设备一起完成系统的全部功能。

3.3 列车广播通信及多媒体系统设计

列车广播及通信是PIS系统的重要功能，实现广播通信功能所涉及的设备和资源构成逻辑上的广播通信系统，它由系统主机PCU、司机控制面板DCP、控制网络线、语音线、车辆网络接口设备VIU、扬声器、乘客紧急报警器组成。列车广播系统采用模拟信号传输和数字流媒体传输相结合的方式，列车接口设备优先选用从数字端口传输的音频流媒体信号，以保证音频质量。同时，列车广播系统采用了模拟信号传输通道，将自动报站、半自动报站、话筒人工报站输出的模拟语音信号及影视节目的伴音传到各个客室，保证列车广播在任何情况下都可以正常播放。各客室的扬声器分两侧等间距布置，保证客室内广播清晰、声强均匀、无死角。PCU除提供列车PA系统的控制外，还提供自动广播的音源信号，使用SD卡存储介质(存储容量为2G)，同时可存储预录的紧急广播等信息。

列车多媒体播放系统采用先进的数字网络流媒体技术，可以通过媒体服务器MSS向车厢发送包括音频、视频的流媒体信号。流媒体信号可以多路发射，在接收端通过音频网络解码器和视频网络解码器分别得到广播系统和显示系统各自需要的信号。

3.4 系统可靠性设计

重联车辆的2个司机室各设置一套设备，互为备份，同时监控对方的“心跳”信号，以便在主控制设备出现故障时进行切换。系统除使用以太网数字网络来传输音频信号、控制信号之外，同时采用广播总线、对讲总线、控制总线传输模拟信号，作为广播对讲音频系统和控制信号的冗余传输。此外，除了使用数字网络传输控制信号，还使用了工业总线控制网络作为备份来完成显示系统的控制功能。

系统控制主机在接收广播和显示指令的同时，还可以连接门信号和速度信号来对报站进行判断，作为全自动广播时的控制备份。根据信号的组合逻辑控制数字报站器进行自动报站，并且控制LED屏显示相关信息。自动报站信号逻辑如图3所示，当满足出站逻辑时播放预报站信息，满足进站逻辑时播放进站信息。

图3 自动报站信号逻辑图

3.5 设计方案实施

此设计方案是在既有车辆设备基础上进行加装改造的，原车辆结构及安装空间严重制约着产品设计尺寸及安装方式。此次改造，原车设备仅保留了扬声器，LED显示屏、客室摄像头、广播控制盒及门监控屏全部更新，并在此基础上增加紧急报警装置、动态地图、LCD显示屏、车外扬声器、终点站显示屏、行车摄像头及司机室摄像头等设备。现已在2列车上进行了加装改造，改造后的效果如图4所示。

图4 改造后设备安装及效果

此外，由于原车采用视频控制盒及广播控制盒分别输出视频、音频信号，无集成广播系统控制主机，故车辆上无主机安装空间，针对此种情况结合现车结构，将广播系统控制主机安装至车辆重联端(即非驾驶端)气路柜内。从主机至其他车辆模块、驾驶端设备控制总线、音频总线、通信总线、视频网线通过跨车厢连接器进行连接，此种连接方式可以确保电缆连接的可靠性及安全性。

4 结论

近年来，随着城轨车辆集成技术、网络技术和多媒体技术的发展，以及城轨车辆人性化的设计需求，对城轨车辆车载乘客信息系统的功能需求也趋向于复杂多样化[1]。此次PIS系统升级设计不但满足了重联改造对PIS系统整体的功能要求，而且消除了车辆运营时列车广播系统设备出现死机、报站错误、LED屏显示错误等故障的可能性，提高了紧急报警和对讲的可靠性，优化了人机界面，简化司机操作，方便维护和管理。

[1] 张 亚.城轨车辆车载乘客信息系统的集成设计[J].电力机车与城轨车辆，2011(4):55-57.□

(编辑：林素珍)

2095-5251(2016)02-0023-03

2014-04-01

周 晓(1982-)，女，本科学历，工程师，从事城铁车辆电气系统检修工艺开发工作。

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