旅客列车智能广播信息系统的设计与实现

唐新成 中国铁路上海局集团公司合肥客运段

1 引言

随着高铁动车组列车的开行，旅客列车智能广播开始服务于高铁乘客；然而，由于普速旅客列车在投入运营时，不具备智能广播的软、硬件条件，只能人工广播，存在因列车广播员业务水平参差不齐，不同列车播音质量差别大，难以严格、完整、统一地执行旅客列车广播作业规范，容易出现播音差错等，迫切需要采取科技手段，以智能广播替代人工劳动，提高普速旅客列车广播质量。

2 列车智能广播概述

普速旅客列车智能广播是指通过采集列车运行的位置信息、感知列车运行状态，实现多方式智能处理播音内容，按照不同播音等级确定广播顺序，按规范向旅客推送正常和应急播音内容。以上功能需要通过开发普速旅客列车智能广播管理系统来实现。系统基于普速旅客列车运行状态的智能感知，通过对列车广播内容播报等级的设定和迭代运算，实施普速旅客列车按照规定顺序向各车厢推送广播内容。

3 列车智能广播特点

普速旅客列车智能广播主要通过自动识别列车位置、开停信息、正晚点、临时停车等状态，实现自动预报和确报到站时间，自动播报晚点信息、临时停车信息等；将前方到站预确报、临时停车、晚点致歉、旅行注意事项介绍、娱乐内容等设定若干等级，按设定秩序转换各等级播放内容；实现普速旅客列车运行全过程自动化播音；正常情况下无需人工干预。

4 列车智能广播的系统结构

普速旅客列车智能广播系统由设在企业列车广播管理中心的“智能广播管理子系统”和设在各次普速旅客列车播音室的“智能播放子系统”两个部分组成。系统釆用M/S和B/S混合体系结构，总体架构由功能服务层、广播表现层和业务逻辑层三个层面结构组成。系统总体结构如图1所示。

图1 普速旅客列车智能广播信息系统结构原理图

4.1 功能服务层

系统采用目前流行的SOA提供面向服务的体系架构，播音终端设备与服务器之间，利用4G通信技术，采用Socket方式通过TCP/IP协议进行数据通信。系统将智能广播所需的办客站地理位置信息，列车上下行方向区间变化顺序，以及各种播音模板合成存放在应用服务器上，利用JAVA语言进行逻辑运算，为整个广播系统提供数据服务基础。

4.2 广播表现层

列车智能广播系统采用客户端的形式，利用Flex实现地图浏览，利用Ext实现业务相关功能。安装在广播管理中心的智能广播管理终端控制若干趟列车播音室的智能广播终端。各广播终端从中心服务器下载播音数据后，通常情况下自行管理广播内容，管理终端监控各广播终端的开机运行状态；遇非正常情况时，管理终端能够向各智能广播终端推送统一的播音内容。

4.3 业务逻辑层

系统采用Struts与Spring相结合的架构设计，将业务逻辑层与广播表现层和功能服务层区分开来，实现系统各层级之间的“低耦合”，以提高系统的灵活性。系统收集列车地理位置、惯性导航、迭代算法、数据传输、参数设置等信息，经过逻辑运算进行广播内容的编排，再通过web及无线4G网络实现播报内容的准确传输，构成旅客列车智能广播的业务逻辑。

5 列车智能广播的系统功能

列车智能广播管理系统的广播管理平台运行于广播管理中心PC服务器上，承担智能广播的管理功能，包括：办客站管理、车次管理、区间管理、广播模板、语音设置、背景音乐管理、新闻插播、优先级管理、广播监控管等。

列车智能广播管理系统的智能广播终端独立运行于Android系统的平板电脑上，主要功能包括：对列车进行GPS定位、办客站经纬度采集、区间切换、优先迭代、判断正晚点信息、判断当前列车运行状态、下载新闻、插播应急广播等，最终实现列车智能广播播出。如图2所示。

图2 普速旅客列车智能广播管理系统结构示意图

5.1 管理平台的功能

广播管理平台主要对车次、站点等基础信息进行有效管理，合成播报语音文件，对广播作业流程进行规范管理，对列车运行状态进行监控。具体功能如下：

5.1.1 信息采集与管理

根据铁路旅客列车运行图，按车次采集、存储办客站经纬度信息，供系统调用；管理列车的始发站、终到站、各车厢位置、始发终到时间等需要在音频模版中自动生成相关变量的参数数据；管理列车运行区间发车站、到达站、到发时间，中间站办客时间、区间运行时间等信息。

5.1.2 播音内容制作

根据铁路旅客列车播音规范，利用TTS文本-语音转换软件编辑音频播放模版，调整播音语速、音调、停顿等，并提供在线试听功能；编辑用于铁路特殊词汇的发音，如K1395次中的“K”需要读“快”等；编辑语音播报所需的背景音乐，并根据需求设置背景音乐的淡进淡出时间；录制并上传调频广播新闻节目、企业应急播报音频，推送新闻、应急播报音频至各智能广播终端。

5.1.3 确定播音等级

根据铁路旅客列车播音需求，进行语音播报优先级管理，旅客列车将前方到站预报（确）报设为第一优先级、临时停车设为第二优先级……。系统通过逻辑运算优先播报高等级的广播内容、顺延续播等级低的广播内容；同时，系统按规定时间、地理位置播报特定等级内容。

5.2 播放终端的功能

智能播放终端通过比对列车所处和预先采集的地理位置信息，感知旅客列车开停车状态，智能化组播音频内容，满足旅客出行需求。具体功能如下：

5.2.1 列车运行状态感知

智能播放终端能够自动识别列车地理位置，利用GIS功能显示列车具体位置，并且能够根据列车的不同位置，自动播报到站信息；系统通过智能播放终端的采点APP来采集各办客站的经纬度信息，并上传至广播管理平台；智能播放终端通过地理位置比对和对列车运行方向的感知，自动切换运行区间，保证广播的自动化播报。

5.2.2 智能管理播音方案

智能播放终端通过迭代算法与状态转移算法，实现复杂的优先级播报方案；通过比对列车所在地理位置与办客站关系，比对列车在办客站的正点到达时间与实际到达时间，判定是否需要播报晚点信息，是否需要顺延相关广播作业流程等；当列车在区间非正常停车时，智能播放终端根据当前GPS信息和INS惯性导航，实时播报临时停车，提醒列车乘务人员看守车门，提醒旅客不要下车。

5.2.3 智能下载与智能插播

智能播放终端能够与广播管理平台通过4G网络进行无线对接，将新闻节目、广播管理中心特别制作的播音内容自动下载、自动播报；还能够根据列车当前需要，实时插播为列车内突发疾病的旅客寻找医生等应急广播内容，应急广播模板可修改、可在线由文本转换成语音播出。

6 结束语

普速旅客列车智能广播系统是铁路普速旅客列车提高广播质量、优化列车服务管理的有效手段。如果普速旅客列车内建立了稳定的无线WIFI，智能广播终端还能够根据旅客需求推送供餐信息，能够利用微信支付方式进行企业产品的广告宣传。如果广播管理中心梳理了主要大城市的中转换乘、公交地铁、天气形势等，管理平台能实现定时向广播终端推送，普速旅客列车智能广播程度会更加完善。