第八章 乘客信息系统

第八章乘客信息系统第一节概述乘客信息系统（PIS）是依托多媒体网络技术，以计算机系统为核心，以车站和车载显示终端为媒介向乘客提供信息服务的系统。乘客信息系统在正常情况下，提供乘车须知、服务时间、列车到发时间、列车时刻表、管理者公告、政府公告、出行参考、股票信息、媒体新闻、赛事直播、广告等实时动态的多媒体信息；在火灾、阻塞及恐怖袭击等非正常情况下，提供动态紧急疏散提示。车载设备通过接收无线传输的信息经处理后实时在列车车厢LCD显示屏进行音视频播放。使乘客通过正确的服务信息引导，安全、便捷地乘坐轨道交通。本系统兼有列车车厢乘车情况的监视功能，通过监视器采集的运营中列车车厢内旅客乘车情况视频信息在司机室记录、显示并能实时上传至控制中心，其上传信息可作为管理部门安全决策支持信息。乘客资讯系统在正常情况下，可提供列车时间信息、政府公告、出行参考、股票信息、媒体资讯、广告等实时多媒体信息；在火灾及阻塞、恐怖袭击等情况下，提供动态紧急疏散指示。充分体现以人为本、以为乘客服务为宗旨，提高地铁运营总体服务水平和质量。同时，提高媒体宣传的利用率，提升社会经济收益水平。一、 设计范围全线20座车站及区间、控制中心、车辆段、停车场及22列4辆编组的轨道交通列车内的乘客信息系统设计。涉及的系统设备包括全线（控制中心、车辆段、停车场、各车站）的各种可动态更新信息的乘客信息显示设备，交互式多媒体信息查询设备以及相关支持设备等的安装设计。全线PIS系统的维护管理系统以及与相关系统的接口设计等。乘客信息系统（英文简称PIS系统PassengerInformationSystem）二、 主要设计原则1、 控制中心可监测和采集车站设备运行和检测的结果。2、 系统应具有高可靠性，可支持7x24小时连续运行的能力，并符合节能环保的要求，3、 PIS系统采用的无线传输频段不得干扰其他运营设备，保证运营安全。4、 PIS系统所有设备、设施的安装、位置要合理，便于维修、维护，并符合运营和乘客需求，室外的单元和组件应根据轨道交通环境特点和气候条件考虑抗电磁干扰、防尘、防潮、防霉、防振等性能。地面线设备应具备防雷功能。5、 系统供电为一级负荷，采用综合接地方式，其接地电阻不大于1欧姆。6、 系统设备应适应地面和隧道条件，选用体积小、重量轻、耗能少、防尘、防锈、防震、防潮、防晒的设备和材料，并不得侵入设备限界。7、 系统设备应充分考虑地下电气铁道特性，应采用抗电气干扰性强的设备和缆线，在地下环境中，缆线要采用阻燃、低烟、无毒、防蚀的产品，并注意防鼠害的防杂散电流腐蚀。8、 信息丰富、实用性、满足运营需要的原则：根据人员流动情况设置显示屏，满足宁波市轨道交通一号线一期工程的业务需求，提供丰富的频道资源，提高乘客注目度，增加经济收入需要；确保运行列车上可收看流畅的画面；具有多路实时视频处理能力，可针对不同车站发送不同的信息，确保乘客出行观看需要、经营方监控需求、广告业主三位一体的需求。9、 系统应本着组网灵活、技术先进、便于扩展、运行可靠、管理方便、节约投资的原则进行系统设计。三、 系统功能1、显示列车服务信息车站子系统的车站服务器实时从ATS接收列车服务信息，再控制指定的终端显示器显示相应列车服务信息，如下班车的到站时间、列车时间表、列车阻塞/异常、特别的列车服务安排等信息。2、 时钟显示的功能PIS可以读取时钟系统的时钟基准，并同步整个PIS所有设备的时钟，确保终端显示屏幕显示时钟的准确性。屏幕可以在播出各类信息的同时提供时间和日期显示服务。3、 实时信息的显示功能屏幕不同区域的信息可根据数据库信息的改变而随时更新。实时信息的更新可以采用自动的方式或操作员人为的干预。实时信息包括新闻、天气、通告等。通过车站操作员工作站或中心操作员工作站，操作员可以即时编辑指定的提示信息，并发布至指定的终端显示屏，提示乘客注意。操作员可以设定实时信息是否以特别信息形式或者紧急信息形式发放显示，发放高优先的信息可以即时打断原来正在播放的信息内容，即时显示。移动列车应能实时接收多媒体制作中心发布的多媒体视频信号。4、 广告播出功能PIS可为轨道交通引入一个多媒体广告的发布平台，通过广告的播出，为轨道交通带来经营效益。广告可以分为图片广告、文字广告和视频广告。广告可与其它各类信息同步播出，提高系统的工作效率。商业广告的多媒体播放方式支持：DVD视像播放、VCD视像播放、AVI、GIF等动画效果播放、文本动画显示、图像动画显示、网页显示、常用文件播放显示。5、 车载监视功能在列车上设置车载监控系统，从使用上满足中心和列车对相应的管辖区域的监视。监视目的主要是运行列车车厢内的旅客活动情况，保障乘客旅行安全。控制中心可对所有运营列车的所有车厢进行实时监视，具备自动循环监视等功能。除各种监视功能外，其它功能还包括：预览、录像、回放功能；报警功能；视频回放功能；网络功能；综合控制功能。6、 预置报警功能PIS可以预先设定多种紧急灾难报警模式，当发生异常情况时，PIS自动或人工触发进入报警模式。此时，相应的终端显示屏显示报警信息及人流疏导信息。7、 即时编辑功能可在多媒体制作中心和车站操作员工作站即时编辑发布紧急灾难告警信息，发布至指定的终端显示屏，对人流进行疏导。8、 查询和检索功能旅客应能在车站设置的旅客信息服务终端以触摸屏方式查询和检索所需信息，车站工作站应能提供多种信息以供旅客查询。9、 集中网管维护功能为了确保系统的正常运行，PIS系统能提供完备网管功能。可实时监控各终端节点的状态，车站服务器管理各自车站的PIS设备。中心网管工作站可动态显示系统各设备的工作状态，实时监控系统，实现智能声光报警，并能自动生成网络故障统计报表，智能分析故障。第二节系统构成及运行模式一、 系统构成PIS系统从结构上可分为：中心子系统、车站子系统、车载子系统、网络子系统、广告制作子系统；从控制功能上分，系统可分为四个层次：即信息源；中心播出控制层；车站播出控制层和车站播出设备宁波市轨道交通一号线一期工程乘客信息从物理结构上分为控制中心子系统、广告制作子系统、车站子系统、车载子系统及传输网络（有线/无线）、电源及接地等五部分组成。乘客信息系统信息播控分为信息源、中心播出控制层、车站播出控制层和车站播出设备。（一） 中心子系统中心子系统是整个系统的神经中枢。运营人员通过中心子系统，实现各类媒体数据的整理、定制、发布和推送，监控系统的运行状态，收集列车的播放记录，完成系统数据库的存储、备份和维护等操作。中心子系统主要负责外部信息流的采集、播出版式的编辑、视频流的转换、播出控制和对整个PIS系统设备工作状态的监控一级网络的管理。主要设备有：中心服务器、视频流服务器、中心操作员工作站、中心网管工作站、播出控制工作站、数字电视（DVB-IP）设备、外部信号源和集成化软件系统等。同时，中心子系统还提供多种与其他系统的接口。中心子系统主要负责外部信息流的采集、播出版式的编辑、视频流的转换、播出控制和对整个PIS设备工作状态的监控以及网络手管理。PIS控制中心设备主要由中心服务器、磁盘阵列、音视频矩阵、视频服务器、编控工作站、编辑/辑室控制工作站、内容审核工作站、内容监播系统、故障报告工作站、广告编辑工作站、操作员工作站、网管工作站、核心交换机、打印机及有关软件。中心设置车载图像显示和控制终端，能实时监视12幅列车图像。整个控制中心设备构成了一个完整的播出和集中控制系统。同时，中心子系统还将提供多种与其它系统的接口。控制中心局域网设计双网络结构，中心设置三层以太网交换机，使控制中心的PIS设备连接成一个系统。（二） 广告制作子系统广告制作子系统配和中心子系统完成节目的制作、模版设计、外部多媒体资料的编辑，控制指定的显示屏或显示屏组显示指定的节目，并将制作好的素材经审核通过后经网络传输到控制中心和各车站进行播出。广告制作子系统与中心子系统联网，保证节目的随编随播。与中心子系统建立数据共享通道。广告制作子系统对播出内容、策略、质量、技术适配状况进行审核监控。审核模块中设置与播放终端完全一致的显示和控制设备（包括站厅台屏、车载屏、LED屏等）。（三） 车站子系统车站子系统通过传输通道转播来自控制中心的实时信息，并在其基础上叠加本站的信息，如列车运行信息和各类个性化信息等。主要构成为：车站数据服务器、车站播控服务器、车站操作员工作站、屏幕显示控制器、网络系统和集成化软件系统等。车站子系统包括一台车站服务器、一台车站操作员工作站、一台接口服务器和相应数量的显示控制器(根据车站不同，PIS系统覆盖的区域不同，显示控制器的数量不等)、网络设备，同时包括不同类型的显示终端，显示终端类型包括LED和42英寸显示终端；车站子系统可以播出自行编制的内容和通过传输通道转播来自控制中心的实时信息，也可其基础上叠加本站的信息，如列车运行信息，如各类个性化信息等等。目前供选择的显示终端主要有LCD显示屏和PDP显示屏两种。车站操作员工作站、车站服务器、接口服务器和显示控制器分别接入车站交换机，建立成车站局域网；根据轨道交通实际情况，其中车站操作员工作位于车产站综合控制室内，车站服务器、接口服务器、显示控制器、接口模块和传输设备均位于专用通信设备室PIS系统机柜内，各显示屏分别安装在不同的运营区域：站厅、站台层上下行、出入口、换乘通道、站厅环形显示屏。每车站站厅两端各设置触模查询机，为乘客提供行车指南，如果AFC设置了查询机，可以考虑与PIS的查询机功能合并，统一设置。通过中心和车站子系统的控制，在指定的时间，将指定的信息显示给指定的人群。紧急疏散功能。广告播出功能。多区域屏幕分割功能。实时信息显示。显示屏幕可提供显时服务，也可为时间显示系统提供后备支援。显示方式支持数字和模拟时钟两种方式。系统能够兼容多种终端信息显示设备，如：PDP、LCD、LED、电视墙、投影机等。多语言支持。系统具有网管功能。网络子系统网络子系统分为有线网络和无线网络两部分。1、有线网络子系统概述有线网络子系统是为PIS提供控制中心与车站间数据信号和控制信号传输的通道。主要提供车站设备与控制中心的服务器之间的通信。通过组建一个典型的IP网络来传输从控制中心到各车站的各种数据信号和控制信号。方案比选有线网络主要有以下两种方案：方案一：利用通信传输网提供的通道组网通信专业在轨道交通中建设了2.5G光传输网。其为轨道交通中其他专业提供数据传输通。PIS系统可根据自身网络需求，提出所需带宽，由通信传输网提供传输通道，从而组成PIS数据传输的有线网络。PIS系统只需在OCC和车站、车辆段、停车场设置交换机等网络设备。本方案由于传输通道由通信专业提供，PIS系统视频流的实时性传输取决于通信专业的QoS保证；同时最大传输带宽受限，扩容受限。方案二：自建以太网车站的以太网交换机通过光纤链路分别连接到控制中心的两台交换机上。构成中心和链路备份的星型网络。采用基于光纤的以太网解决方案，无需利用轨道交通传输骨干网传输乘客信息。只需通通信专业为PIS预留一定数量的光缆芯数。该方案的优点是网络带宽不受其他专业影响，便于系统扩容升级。推荐方案：考虑至运营对显示路数的要求，同一个车站不同的显示器可以有不同的显示内容，下传的信息量将有较大传输带宽要求，本设计推荐采用方案二，即利用通信专灶提供的光纤自建以太网。（3）组网方案本次设计采用设置中心核心层、设置集中站二级汇聚层、其余车站作为接入层三级网络结构。本工程控制中心设置PIS控制中心，并作为网络核心层。控制中心连接6个二级汇聚车站（西三路、芦港站、天一广场站、江厦桥车站、福庆路站、盛莫路站）剩余14个车站及停车场、车辆段通过光纤网分别连接至这6个汇聚车站。在轨道沿线部署无线接入点（人？）和天线，通过光纤连接至车站有线网络，与车载无线单元及天线协同工作，实现地车无线通讯。2、无线网络子系统（1） 概述无线网络作为有线局域网的延伸，提供了地面与列车的通信，满足列车视频及信息的双向传输。无线网络子系统（RNS-RadioNetworkSubsystem）包括在接入网中控制无线电资源的无线网络控制器（RNC）。RNC具有宏分集合并能力，可提供软切换能力。每个RNC可覆盖多个NodeB。NodeB实质上是一种与基站收发信台等同的逻辑实体，它受RNC控制，提供移动设备（UE）和无线网络子系统（RNS）之间的物理无线链路连接。同样，基站系统（BSS）由基站控制器构成，基站控制器控制一个或多个基站收发信台，与NodeB不同，每个BSS对应于一个蜂窝。IuCS与IuPS接口将接入网中的所有移动设备分别接入核心网中的电路交换域和分组交换域。（2） 对无线通信网络的传输及带宽要求根据车载乘客信息系统的功能，要求移动的列车与地面之间具有实时数据传输的能力，在列车高速运行下，应保证图像质量，不会出现马赛克、中断等现象，无线通信系统应能支持快速移动通信及漫游切换。（3） 无线通信网络的技术1）802.11无线局域网技术由IEEE制定的802.11无线局域网标规定了客户端与基站或接入节点（AP）间的空中接口，以及两个客户端设备间的接口。网络拓扑结构支持包括点对点（客户端之间）和点对多点结构（集线器）的通话。使用直接序列扩频（DSSS）或跳频（FHSS）技术，工作在2.4GHzISMII频繁段。其中802.11b定义了11个信道，同时有3个不重叠（即不相互干扰）的信道可以选择。最大突发数据率是11Mbit/s。802.11b工作于单信道媒体接入控制（MAC）层，即在一个AP上，所有的用户都使用同一个无线信道，并承载着所有的系统开销、信令信息和用户数据。2）WiMAX无线宽带接入技术WiMAX作为一种新兴的无线宽带接入技术，具有大带宽、广覆盖、可移动、非视距传输等优势，802.16标准是为在各种传播环境（包括视距、近视距和非视距）中获得最优性能而设计的。即使在链路状况最差的情况下，也能提供可靠的服务。采用OFDM调制方式，可以在2km〜40km的通信距离上支持高频谱效率，在一个射频内速率可高达75Mbit/s，可以采用先进的网络拓扑（网状网）和无线技术（波束成形、STC、天线分集）进一步加强覆盖。这些先进技术也可用来提高频谱效率、容量、复用以及每射频信道的平均与峰值吞吐量，具有支持较长距离传输和处理多径或反射的能力。3）技术比较802.16标准工作在3.5GHz宽带无线固定接入频段和5GHz的公共频段，传输带宽大、距离远，目前价格较高。可以根据该项技术的应用发展情况，如果在系统招标时，具有在轨道交通中应用的可实施性，可以考虑采用该方案。WLAN技术的成熟，加之有效的克服移动性及自由频段带来的抗干扰问题，有着较广泛的应用环境，目前在轨道交通行业的信号系统、PIS系统得到广泛的应用，设备性价比高。（2）无线网络构成无线网络设备包括在轨旁设置的无线接入点（AP）和天线、在停车场和车辆段的停车库内的无线接入点（AP）和天线，在控制中心的WLAN控制器，以及列车上的车载无线单元和天线。在全线轨旁设置的无线接入点（AP），通过单模光纤连接至车站以太网交换机；在控制中心设置无线网络的无线交换机，管理和控制本线无线网络，中心WLAN控制器通过有线网络与车站以太网交换机相连；在列车两端司机室各设置一套车载无线单元和天线，以达到在全线范围内实时无缝的列车与地面间的图像和数据传递，可以实现快速切换。原则上隧道内按200m间隔布放1套AP和天线（遇到弯道处需要增加布点），每套AP要求的覆盖半径是150m，区无线AP采用PIS系统敷设12芯光缆分别接入相邻的两个车站，组成链路冗余星型以太网络。二、 系统运行模式1、 正常播放模式系统正常模式工作状态指系统由控制中心直接组织信息播放并控制终端显而易见示设备，车站子系统在接收同步播放列表和节目内容的同时处于热备份状态。2、 准实时播放模式当本系统使用的信道受到干扰或其它原因导致车载系统无法与地面进行不间断实时高速通信时，车载系统进入准实时播出模式。车载子系统在列车进站停靠期间或车辆回库期间，通过采取有效的准实时传输设备或必要的手段在非移动的情况下自动高速传输并预存一定时间的显示信息，供车载系统组织播出，以保证列车在整个运行期间，播出节目不间断。3、 录播模式车辆运营时，车载系统按照预存的素材和播放列表自行组织播放，在正常情况下预存的素材和播放列表可在列车在线运营时利用富余无线带宽接收下载。车载设备同时应提供相关接口能够使列车在入库后在线或通过移动存储设备下载素材和播放列表，至少满足次日播放要求。4、 降级模式当控制中心故障或网络通信中断以及系统检测到非法入侵时，受到影响的车站子系统迅速自动转入降级模式，按已接收到的播放列表和节目内容自行组织播放；通信中断的车载子系统也应按预定义节目内容迅速自行组织播放。5、 单点故障模式单点故障模式是指当个别终端显示设备与系统通讯中断时，通讯中断的终端设备按照无输入显示方式运行。其余设备按照原有模式运行。三、 系统接口1、与传输系统的接口传输系统为PIS系统提供控制中心、车站、停车场和车辆段组网用光纤，接口位置在控制中心、车站、停车场和车辆段通信设备室的光纤配线架上。传输系统为PIS系统提供AP接入光缆在区间的安装托架。2、与集中告警系统的接口乘客信息系统与集中告警系统之间的接口方式为以太网接口。乘客信息系统与集中告警系统在控制中心互联，接口100M以太网，分界点在乘客信息系统网管的通信出口。乘客信息系统向集中告警系统提供的数据主要是设备状态和设备故障报警信息。3、 与广播系统接口乘客信息系统与广播系统接口，采用串行接口或二次无源节点。乘客信息系统与广播系统的接口在车站广播系统设备的接线端子排外侧，传输方向为单向传输，从广播系统到乘客信息系统。广播系统向乘客信息传递广播关闭控制信息。车站系统根据来自广播系统的信息，控制车站乘客信息设备的伴音音量。当车站广播系统在某区域播音时，弱化或关闭乘客信息系统在该车站相应区域的伴音，当车站相应区域的广播停止后，恢复乘客信息系统伴音播出。4、 与时钟系统接口时钟系统在控制中心留有与乘客信息系统的接口，接口方式为标准RJ45，时间信息格式由时钟厂商提供。接口位置在控制中心通信设备室综合配线架上。5、 与闭路电视监视系统的接口PIS系统与闭路电视监视系统的接口方式为模拟视频接口。PIS系统与闭路电视监视系统的接口位置在控制中心通信设备的综合配线回架上。PIS系统向CCTV系统传送列车内监视视频信息。6、 与动力照明接口PIS系统按一级负荷供电，由动照专业引接两路独立交流电源接至专用通信机房双电源切换箱，双电源切换箱由动照专业提供，接口位置在双电源切换箱下口。7、 与综合监控系统接口乘客信息系统（PIS）与综合监控系统之间的接口方式为以太网接口。综合监控系统与乘客信息系统（PI