浅谈数字广播在南京地铁的首次应用

丁国平

摘要：該文介绍了数字广播的一些特点和优势，以及南京地铁宁高线二期广播系统的组成和功能，并对其在轨道交通行业中的应用进行简要分析。

关键词：地铁；以太网；数字；广播系统

中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）15-0196-02

1 引言

广播系统是轨道交通工程重要组成部分，是控制中心调度人员和车站值班员向旅客通告地铁列车运行及安全、向导等服务信息、是发布作业命令和通知的通信设备。在发生紧急情况时，广播系统发挥指导疏散旅客的作用。车辆段广播单独设置信号楼行车值班员、停车列检库运转值班员向库内流动生产人员发布作业命令等。

随着广播技术进入数字化时代，无线数字广播电视技术的应用领域呈现出多种业务形态。南京熊猫信息产业有限公司正在积极研究和探索如何将广播电视信号与移动通信信号集成共缆传输。本文以南京地铁宁高线二期的数字广播系统为案例，对系统的设计和参数选择进行了分析和研究，并对实际系统的应用效果进行了测试与分析。

2 系统构成及功能

2.1 控制中心广播系统构成功能

控制中心广播系统配置广播服务器软件及客户管理端软件用于对整个系统进行管理及第三方系统的接口。控制中心广播系统配有网管终端，具有系统网络管理功能，并对整个广播系统进行监控，直接连接以太网，通过内部通信协议获取整个系统中各种设备状态，并进行广播控制。

1）与ATS系统连接

广播系统服务器通过RS-422接口或RJ-45与ATS系统连接，接收ATS系统发送过来的信号，解析后下发至对应车站的广播系统，并启动相应的广播语音向相应的广播分区进行广播。广播语音存储在各车站广播系统控制器X-DCS3000或主机HN-CP500中。

2）与ISCS系统连接

广播系统对ISCS系统开放相关协议，接口类型：RJ-45，ISCS系统可控制广播系统，并可获取广播系统的运行状态信息。在综合监控操作端配置麦克风，可满足综合监控操作端对广播系统的寻呼功能要求，在网管室安装广播客户管理端软件，可实时查看广播系统的运行状态。

3）与时钟系统连接

为使广播系统的时间与其他子系统时间一致，广播系统与时钟系统通过RS-422或网络RJ45，NTP网络时钟接口连接。控制中心广播系统服务器读取时钟系统信号并校正时间，然后下发至各个车站的广播系统进行校正，校正时间的设备包括硬件及软件。

4）与录音系统连接

广播控制盒X-NPMS有模拟音频输出通道，可把语音送至录音设备。同时通过MC-Z10的麦克风输出的音频可以通过广播系统控制器X-DCS3000输出进行录音。

5）与集中告警系统连接

广播系统通过网络接口与集中告警系统连接，并对其开放相关的接口协议，并在网管监控电脑安装广播客户管理端软件，可实时把广播系统状态信息发送至集中告警系统，当集中告警系统发现有故障告警信息时会发出告警信号，并确定故障发生的时间、地点、设备故障位置、告警等级等，使通信系统维护人员能够及时准确的了解整个通信系统的运行状况和故障信息。

2.2 车辆广播构成及功能

1）与控制中心通讯控制管理

车辆段广播机柜设备与OCC控制中心进行通讯，受与控制中心管理控制，车辆段广播系统配置了3个广播控制盒，可实现选区广播的功能；在控制电脑安装广播服务器软件及客户管理端软件可满足所需的功能。接收控制中心发起控制信号，车辆段广播系统接收到信号后向相应的分区播放紧急广播，紧急广播语音存储在X-DCS3000中。在控制电脑上安装服务器软件及客户管理端软件，可对广播系统进行监测及控制，并显示各种状态，同时可获取广播分区在广播的音频，并以模拟音频输出至后备控制盒X-NPMS的监听音箱，实现监听功能。广播控制盒X-NPMS直接与交换机或X-DCS3000连接，将广播声音转换为数字音频信号传输到系统中进行广播。高架站台的广播分区安装广播线路防雷模块达到避雷的效果，保护广播设备。

2）与FAS系统连接

广播系统留与FAS系统连接的接口，接口通信方式为干接点信号。FAS系统通过干接点连接方式把信号传输给广播系统，广播系统接收到信号后向相应的广播分区播放消防紧急广播，可进行循环播放。

3）车库内声场覆盖方式

车库内空间大，声音容易有回响的情况，造成声音不清晰，如果使用普通的扬声器，广播的清晰度会很低，针对这一情况，采用强指向性的音柱型壁挂扬声器，并且均匀安装在车库内，安装距离为15米，安装高度为4～6米，且扬声器轴指向地面。

3 系统的可靠性

广播系统作为地铁广播紧急广播的主体必须具有高可靠性，为保证系统单一设备故障不引起整个系统的瘫痪，本系统对主要使用设备及易故障设备进行热备份设计，保证系统可靠。

模块输出隔离：扬声器线短路时，分布式智能控制器能隔离故障线路，保证其他线路正常工作。功放冗余技术：数字输出模块内置功入切换模块，能检测故障功放，并将其连接至备份功放。系统可7*24小时连续工作。

本广播系统采用网络数字广播系统，所有控制设备都有独立IP地址，通过网络连接，易于扩展，可以任意增加子系统、回路数量、呼叫站数量。该系统由车站广播设备和控制中心广播设备构成，车站节点之间的构成相互独立，互不影响；中心与车站是串联模型。

接上模型图，则控制中心的失效率为：

λ中心=λ主机 +1/[1/ λ呼叫站+1/ （2*λ呼叫站）+…+1/（8*λ呼叫站）] +λNRI+λDCS=（10.0+1.36+5+3.7）×10-6=20.06×10-6

车站的分析以最大失效率的车站进行分析MTBF，共14个通道，2台DCS，则车站广播系统可靠性模型

其中

λa= λDCS+1/[1/ λ2250+1/ （2*λ2250）+…+1/（10*λ2250）]= （5+2.29）×10-6 =7.29×10-6

λb= λDCS+1/[1/ λ2250+1/ （2*λ2250）+…+1/（4*λ2250）]= （5+3.21）×10-6 =8.21×10-6

则两个以上图的并联模型λc=1/[1/λa +1/λb - 1/（λa +λb）] = 1/[1/7.29 +1/8.21- 1/（7.29 +8.21）] ×10-6 = 5.14×10-6

则车站级λ车站=λ主机+λNPMS +λc =（10.0+3.7+5.14）×10-6 =18.84×10-6

由于控制中心与车站为串联连接，则有：

λ系统 =λ中心 +λ车站 =（20.06+18.84）×10-6 =38.90×10-6

则MTBF系统=1/λ系统 =1/（38.90×10-6 ）=25707小时

4 结束语

纵观近十年的城市轨道交通广播系统技术的发展.技术正在朝着前端智能化、平台数字化、应用智能化的方向发展。该系统经过测试可实现对某一区域个性化广播，传输质量高，扩展性强，具有较高的市场前景。这种基于数字网络化技术和智能化控制的广播系统，是今后地铁行业不断完善和发展的必然要求。