关于智能乘客信息系统（IPIS）的研究

关键词：智能乘客信息系统；设计方案；系统功能

中图法分类号：U239 文献标识码：A

1引言

随着我国城市化的发展及信息化的日新月异，乘坐轨道交通已成为缓解城市通行压力、解决城市出行高峰期拥堵的最佳解决方案。乘客信息系统主要是借助现代计算机科技，以网络为传输手段，将信号传输、多媒体显示等多种技术融为一体，在车站和车载设备向人们提供信息服务的系统。由于原有乘客信息系统呈现的信息较为单一，在现有的城市轨道交通运营模式下，已经很难满足人们对信息服务的需求。而目前的方案在功能或者设计上还需要改进。基于此，泰弗思科技（安徽）有限公司针对原有的乘客信息系统的缺陷，研制出系统稳定、功能全面、用户界面全新清晰，且能够实现高分辨率，数字信号传输以及多界面切换，丰富图文信息的多功能智能乘客信息系统（IPIS）。

2系统目标

IPIS系统针对当前轨道交通乘客信息系统出现的情况和问题，对功能进行进一步的细化与提升：IPIS系统在实现乘客信息系统基本功能的基础上，充分利用网络资源，并与轨道交通运营信息相结合，为乘客提供丰富、完备、创新的信息服务。其全新且清晰的用户界面，能够提供丰富的图文信息，实现全动态信息播报效果。

3 IPIS系统研究和设计

3.1系统概述

智能乘客信息系统（后简称IPIS）主要是借助现代计算机科技，以网络为传输手段，将信号传输、多媒体显示等多种技术融为一体，在车站和车载设备上向人们提供信息服务的系统。

3.1.1车站乘客信息系统

该系统的所有信息由控制中心直接发布播放，车站PIS系统实时播放内容。如遇到突发情况导致控制中心出现故障，或者是网络中断，则车站PIS系统会立即自动切换到“降级模式”，即按事先安排的本地存储的节目内容播放。当某一个设备出现故障，该设备会按照事先安排的本地存储的节目内容播放，并且保证该故障设备不会影响其余设备的正常运行。

3.1.2车载乘客信息系统

车载PIS系统实时播放内容，当车载PIS系统因故障与地面控制中心无法实时通信，车载PIS系统会在车辆进入下一站时，通过无线网络与控制中心同步所有相关信息，供车载PIS系统设备终端播放，以确保列车在运行时，车内播放的内容正确且连续。当不在运营时间时，在车辆段的集中控制中心下载后续需要的播放列表和节目。

乘客信息系统主要由广播系统、多媒体信息播放系统及视频监视系统等组成，其具有系统稳定、功能全面、用户界面清晰友好，实现了高分辨率，全数字信号传输以及多界面切换，多媒体信息丰富的特点。

3.2系统设计方案

IPIS系统主要由以下部分组成：广播系统：多媒体信息播放系统；视频监视系统。采用数字信号传输方式的各个子系统均处于同一局域网内。

广播系统以骨干以太网为主传输通道，音频总线技术为冗余通道，实现了车辆报站、出行信息提示等内容的全自动、半自动以及人工3种模式的语音播报。

多媒体信息播放系统的主控单元是播放控制器，主要用于乘客信息显示系统的场景生成、数据处理和相关控制信息的管理。系统的性能、稳定性和兼容性决定了1个单元设备的功能有效性。该模块采用ARM主板，基于Linux操作平台开发，开发工具为最先进的动画制作工具QT。

视频监控系统包括摄像头单元、NVR模块以及视频监控显示终端等设备，具有视频播放、下载存储、回看等功能。主控系统对整个地铁PIS进行控制处理。

如图1所示，列车当前的运行状态信息由TCMS（列車管理控制系统）通过MVB（多功能车辆总线）发送给乘客信息系统的主控模块，主控模块再经由客室交换机将控制指令发送至各个子系统，后由子系统播放控制器进行相应的数据处理和场景切换。

主控系统模块包括供电接口、以太网接口、LVDS接口、MicroUSB调试口等接口以及电源控制芯片组、音视频放大芯片组等配套芯片组。控制模块的设计图如图2所示。

控制模块的视频输出采用LVDS接口，因为LVDS线分辨率较高，画面清晰，应用于动态地图能够显示界面的图像信号并输出到视频编码器，该界面可

以根据不同的控制信号显示不同的信息。

控制模块的通信方式采用以太网连接到交换机的组网方式。动态地图系统中的各个子模块均属于同一个局域网，因此每个模块需要有自己的独立lP地址：又由于同类设备出厂时均为默认lP地址，因此系统调试时，需要设定每个设备的lP地址。

本系统的软件框架由上而下由3大部分组成：初始化、系统功能实现和结束。系统的初始化过程包括串口通信初始化、网络通信初始化、显示界面初始化和数据管理链表的初始化。系统的结束过程包括以上4部分的内存空间释放和各线程的退出。系统功能的具体实现如图3所示。

3.3系统功能说明

3.3.1广播系统

广播系统顾名思义是对乘客进行可控制的广播。具体分为如下几种方式。

（1）全自动广播：系统接收列车管理系统（TMS）的“列车运行”signal、开／关signal，触发预存储语音进行报站。多媒体信息播放系统的伴音信号也可自动地通过车载广播系统进行广播，具体在设计联络确定。

（2）半自动广播：在自动报站基础上，司机可以在司机室的显示屏上进行播报信息的选择，实现实时报站的广播方式。必要时，司机也可以选择播放优先级更高的紧急信息广播。

（3）人工广播：司机通过司机控制台的麦克风可以对客室乘客进行人工广播，预告前方到站及有关信息[3]。

广播系统应具备冗余功能。即两头司机室内的主机互为热备冗余，当主控制器不能正常工作时，主／从广播控制器将进行自动转换，从控制器将接手列车广播系统的控制。

3.3.2多媒体播放系统

列车多媒体信息播放系统的设备主要包括：多媒体LCD播放控制系统、列车LCD信息显示系统、LCD门区动态地图、LED目的地显示器。具体如图4、图5所示。

（1）多媒体LCD信息播放系统：每节车厢都会配置独立的车载视频播放系统，为乘客提供服务。多媒体信息播放系统包括LCD播放控制器（带有录播和存储功能）、LCD显示屏、列车多媒体信息播放网络和网络交换机等设备。

（2） LED/LCD信息显示系统：列车信息显示系统由客室贯通道上方LED显示屏、客室内车门上方的LED/LCD动态电子地图、列车司机室外部前端上方LED显示屏组成。司机室各配1套动态地图播放控制器（控制播放器画面播放与广播系统同步），并冗余设计。

3.3.3视频监控系统

CCTV系统由车辆视频监控服务器、监控PIS触摸屏、视频存储装置（数字视频硬盘）、车辆以太网和交换机、摄像头及配线和电源等组成。与多媒体系统一样，放置在司机室的视频监控服务器也要冗余设计。该系统需具备以下功能。

（1）监控功能：实现司机监控，每节车厢都会配置独立的视频监视系统，让司机可以实时监视车上的异常情况，也能在控制中心和车辆段监视。

（2）录像功能：列车上的所有监视视频应能存储在视频监视存储设备，列车上的所有监视视频应能存储在视频监视存储设备，每列车至少配置2个视频记录仪（存储服务器），实现2个司机室备份功能。

（3）数字水印：CCTV图像存储需具备水印技术，以辨别图像真伪，方便取证。当擅自修改一段录像时（删除／添加／编辑其中图像），此段录像的水印消失。

（4）上传功能：列车上传的监视视频应能通过车地无线通信单元传到控制中心和车辆段，供值班员人员查看和记录。

综上可知，IPIS系统在实现乘客信息系统基本功能的基础上，充分利用网络资源，并与轨道交通运营信息相结合，为乘客提供丰富、完备、创新的信息服务，同时提供多种格式的视频播放功能，是向乘客提供准确运营信息和媒体信息的综合信息系统。其性能稳定、功能全面，还有全新且清晰的用户界面，能够实现高分辨率，数字信号传输以及多界面切换，丰富的图文信息。在火灾、恐怖袭击等各种非常状况下，通过广播和屏幕提供实时的紧急疏散信息，有助于提高服务及各种信息传递效率。

4结束语

根据相关文献调查研究，有的PIS方案采用模块化设计（可插拔板卡设计）；有的PIS方案提出了轨道交通线网播控中心（PCC）的集成播控平台设计方案；有的PIS方案设计了基于网络技术的服务框架。但是上述研究的局限性较强，并没有达到批量投产的条件，无法满足实际应用需求。泰弗思研发的IPIS的优势和特点：在基本功能的基础上将网络资源与轨道交通运营信息相结合，提供丰富、完备、创新的信息服务；利用跨平台的QT開发框架开发图形界面，实现全动态信息播报效果，同时提供多种供运营方选择视频格式的播放功能：且该系统的使用能够最大限度地提升运营服务水平、降低人工成本，同时可以在运营期间进行不间断地工作，能够播放海量的资讯，进而提高应急处理能力，提高城市地铁的科技形象。

作者简介：

许亮（1985—），本科，工程师，研究方向：机电工程。