基于透明OLED显示技术的车窗在城轨交通中的应用

贾 涛，李培远，徐雪原，梁锦发，林更泽，匡如华，张维久

(1.中车青岛四方车辆研究所有限公司, 山东 青岛 266031；2.深圳市地铁集团有限公司，广东 深圳 518026； 3.武汉地铁集团有限公司，湖北 武汉 430035)

在当前新一轮科技革命和产业变革的浪潮下，国内城轨交通行业信息化及服务多元化快速发展，对现有传统服务模式尤其是在服务手段、运营方式、交互方式方面带来较大改变。与此同时，随着OLED新型显示技术、物联网、云计算、毫米波通信、大数据、人工智能、5G、增强现实(AR)等新兴技术的飞速发展，多元化、个性化的运营服务模式将不断涌现，从而为乘客提供更优的乘车体验。

当前由于地铁运行环境较为单一，车外多为幽闭环境，在列车行驶区间传统车窗可视化区域多为隧道管廊，窗外视觉观感体验不友好。出于商务考虑，部分城市在站台及隧道区域部署排式广告显示推广屏来投放广告，由于参照物原因，在列车行驶过程中因人眼视觉快速切换屏幕易导致乘客视觉眩晕，极大地影响乘客的乘车体验，同时存在维护清洁不便等困难。

随着透明OLED显示技术的快速发展，如果将传统车窗与透明OLED显示屏贴合形成具备一定透光率的透明车窗，将完美实现图像、视频与车外风景的融合。透明车窗以透明OLED显示技术为载体，借助既有车载系统及3/4/5G通信技术，实现通过3D图层渲染视频向乘客展示列车实时运行信息、实时位置服务信息、轨道交通换乘信息、实时航班信息、路面交通拥挤度信息、天气预报信息、紧急服务信息、线路景点、站内商圈/娱乐指引等一系列资讯。透明车窗可有效提升车载信息可视化水平，拓展运营商新媒体渠道，增加新媒体价值，极大程度地提高乘客的视觉满足感。同时，结合图像视觉技术及5G技术应用，可显著提升车辆的乘客信息服务智能化水平，满足城市轨道交通的信息服务发展需求。

本文将对透明车窗的系统拓扑、系统特点、产品结构、车地通信链路及云服务平台进行介绍。该系统的研制及应用将进一步提高国内城市轨道交通系统的智能化信息服务水平，为后续同类产品或系统深入研究提供设计参考。

1 透明车窗系统特点

透明车窗系统应用于城市轨道交通打破了传统的单向传播媒体介质，兼顾普通车窗的透明显示与视频、图像等娱乐信息显示需求，同时集成触摸功能，更好地实现与乘客交互，对未来城轨列车发展有着重要的创新和应用意义。

透明车窗系统具有以下特点：

(1) 对比度极高，显示效果更好。透明OLED显示屏对比度达150 000∶1，分辨率达1 080 P，其55 in(1 397 mm)尺寸可与常见车窗玻璃较好地融合。透明OLED显示屏本身最高透光率达40%，与车窗玻璃、触摸膜等贴合后可实现最高32%的透光率，相较传统LCD显示屏显示效果更好，更具新媒体价值[1]。

(2) 科技感更强。透明车窗总成除透明OLED显示屏外，可集成纳米触摸屏，实现通过车窗内表面玻璃进行触摸的功能，同时可在2层车窗玻璃之间贴合3/4/5G天线，实现车地无线链路通信功能，极大地提升产品科技感。

(3) 更具人性化。透明车窗系统采用安卓操作系统，使用主流交互设计语言展示列车实时运行信息、实时位置服务信息、轨道交通换乘信息、实时航班信息、路面交通拥挤度信息、天气预报信息、紧急服务信息、线路景点、站内商圈/娱乐指引信息等，及时关联乘客必要的出行信息，为乘客提供更加人性化的出行服务。同时，界面本身具备一键息屏功能，可根据乘客爱好选择是否关闭信息显示功能。

(4) 可提供更多的创新服务。随着5G技术应用不断增加，可将实时位置服务、空铁联程信息服务、手势识别、AR/VR交互、5G视频直播等新型服务更好地融入透明车窗系统，以提供更多创新服务[2]。

2 透明车窗系统拓扑

以国内某地铁项目为例，考虑到列车车窗布局，建议每节车厢安装透明车窗数量不超过2台，本项目按照每节车厢安装1台透明车窗布置，透明车窗系统拓扑图见图1。

图1 透明车窗系统拓扑图

透明车窗系统由交换机及透明车窗构成。交换机用来实现与列车其他系统如网络控制系统、乘客信息系统等接口，可获取站点、紧急服务等信息；透明车窗可实现服务信息及相关图像、视频等的播放功能，播放的信息类型可分为本地数据、列车数据、互联网数据。本地数据存储在透明车窗总成内的控制盒中，透明车窗总成通过交换机获取列车数据，透明车窗总成控制盒内部集成3/4/5G通信模块、3/4/5G天线等，用于获取互联网数据。

3 透明车窗系统结构组成

透明车窗由透明车窗总成和电源模块构成，透明车窗总成外观见图2。透明车窗总成由控制盒、透明OLED显示屏、车窗玻璃、纳米触摸膜、紫外线屏蔽膜等部件构成，控制盒包含核心控制模块及透明OLED显示屏驱动模块，实现软件功能及显示驱动；纳米触摸膜、透明OLED显示屏实现触摸及信息显示功能[3]；紫外线屏蔽膜可遮挡99%以上紫外线，为透明OLED显示屏提供更好应用环境，避免因紫外线照射影响透明OLED显示屏寿命。电源模块为透明车窗总成供电，需满足轨道交通行业应用各项标准，保障在车载复杂电磁环境下透明车窗系统工作正常。

图2 透明车窗总成外观

以地铁车窗中空结构为基础，在不影响车窗安全、结构、密封等性能前提下，将透明OLED显示屏全贴合在地铁车窗中空区域，与车窗内侧玻璃完全贴合，并将触摸层、紫外线屏蔽层也集成在中空区域内，实现车窗普通显示功能与透明OLED显示及交互功能的完美结合。

4 透明车窗系统车地通信链路

为更好地实现对各个透明车窗终端产品的远程控制，需要搭建车地通信链路。利用车地通信链路，列车各透明车窗终端可实现与地面控制中心远程通信。图3为透明车窗系统车地通信链路原理图。

图3 透明车窗系统车地通信链路原理图

列车所有透明车窗终端均可通过各车载骨干网交换机同步访问列车相关信息，实时显示站点信息、站台信息、车次信息等，同时，所有透明车窗终端均支持全网通3/4/5G公网访问功能，实现互联网实时数据访问。地面播控服务器可对各透明车窗终端进行远程更新及统筹管理，为列车维护人员提供远程控制、远程更新、远程开/关透明车窗等功能，极大地提高运营效率，减少运营维护成本，符合轨道交通未来车地一体化发展方向[4]。

5 透明车窗系统云服务平台

随着国内外云服务平台应用的不断增加，可考虑搭建透明车窗系统云服务平台(图4)，将地面播控系统软件统一部署在公有云或私有云上，各透明车窗终端通过3/4/5G技术直接与云服务平台交互，维护服务人员可通过电脑终端直接与云服务平台接口，极大提升系统的安全性以及使用便捷性。

图4 透明车窗系统云服务平台

6 结束语

本文研制的透明车窗系统已在国内某地铁线路正线运行车辆上使用，目前运行结果表明该系统的各项功能完备，为乘客提供更多必要出行信息的同时也给乘客带来了较强的视觉冲击感，为乘客出行提供了全方位立体化感知服务。该系统的研制可为轨道交通系统信息化及数字化的深入研究及性能提升提供参考，未来随着5G商用化的不断深入，移动端及云端算力的不断提升，显示技术的不断革新，期待更多的智能交互产品能够在城轨交通中应用，为乘客带来更优的出行服务。