旅客信息系统综述

杨旭生

【摘要】 对地铁旅客信息系统（PIS）的系统组成、逻辑层次、各子系统的硬件组成和各子系统的功能等进行了详细的描述，并介绍了旅客信息系统的现状和发展方向。

【关键词】 地铁 旅客信息系统 无线传输

一、前言

随着信息时代的来临，以及人们生活水平的日益提高，乘客对于地铁的要求已经不再仅仅局限于单一的交通工具。因此迫切的需要一套能够为乘客提供实时、准确、内容丰富的资讯系统，这样旅客信息系统（Passenger Information System ，简称PIS）就应运而生了。

旅客信息系统主要是利用在地铁列车内的液晶显示屏和沿线地铁站台的大型等离子显示屏，发布各种信息，准确预报运营车辆到站时间，沿线车站、人文景观，新闻时事等资讯，为乘客提供一个更加舒适，更加人性化的乘车环境。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、政府公告、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。

二、系统结构与功能

按照旅客信息系统提供的空间环境不同，可以分为站外旅客信息系统、站内旅客信息系统和车载旅客信息系统。站外乘客资讯包括路线、运营计划、票价等信息。这些信息可支持乘客做出初步的出行计划。站内旅客信息系统为乘客提供实时的交通信息。这些信息包括列车的到达时间、列车的离开时间、列车车次信息等。车载旅客信息系统为列车的乘客提供信息服务。乘客可以通过列车内的显示和通信设备获得线路换乘、进站时间、离站时间、实时新闻和其它相关信息。

旅客信息系统从逻辑层次上分三层结构：第一层是OCC运营控制中心的子系统，第二层是车站子系统，第三层是车载子系统。各子系统设备相对独立，但又具有应用接口，具有高稳定性、可靠性、可扩展性（如图1）。

2.1 中心子系统

中心子系统主要设备有中心服务器、中心视频流服务器、中心播控工作站、中心操作员工作站和网管工作站等。

该子系统能够实现的功能：集中管理整个PIS系统、实时监控整个PIS系统、外部视频信息源的导入、外部系统数据的导入和导出、中心公共信息的编辑保存、中心集中发放信息、中央集中控制终端显示设备的显示模式/开关、中心发放实时网路视频流数据等。

2.2 车站子系统

车站子系统主要由站台设备、站厅设备和机房设备构成。站台层设备包括中继服务器、媒体控制器、分屏器、AP设备、PDP等离子显示终端、电源配电盘、UPS、交换机等。站厅设备主要包括分屏器、PDP等离子屏、吸顶喇叭等。机房设备主要包括媒体控制器、光交换机、车控室维护终端等。

该子系统负责实现集中监控、管理车站内的旅客信息系统设备；接收中心子系统的数据并分发至车站旅客信息系统的显示终端；外部系统数据的导入和导出；控制车站内显示终端播放指定信息；站内的站务信息的编辑和保存等功能。

2.3 车载子系统

车载子系统主要由两部分设备组成，一部分是车载信息显示系统设备，另一部分是车载监控系统设备（一般属于安防系统实施）。PIS负责的车载设备主要由车载控制器、无线网络车载接入设备（含天线）、LCD播放控制器、分屏器、LCD显示屏、交换机、摄像机、视频记录服务器、视频显示器（带触摸控制功能）等设备组成。

该子系统主要负责接收从控制中心传输的各种信息，包括数据量小的文本信息和数据量大的媒体文件信息，并有选择性的在车厢内的LCD上播放出来。同时还要向车站及控制中心上传驾驶室和车厢内的视频信息，以便能够实现车—地之间保持实时的通信，保证行车安全。

2.4 节目制作子系统

节目制作子系统主要包括：图像存储服务器（可无限扩容）、非线性编辑设备（用于节目的串编）、视频合成工作站（用于高端广告片、形象片的制作）、数字编辑录像机、数字编辑放像机、数字和模拟摄像机、网络系统、合同管理软件系统及屏幕编辑预览系统等。

该系统实现的功能：广告节目的编辑和保存、时间表的编辑和保存、屏幕布局的编辑和保存、集中控制发布播放时间表至显示设备、节目播放日志的报表显示和打印等。

2.5 网络传输子系统

网络传输子系统逻辑上可以分为三级：

第一级：连接控制中心、各个车站的环形或星形光纤骨干网。

第二级：车站局域网，车站播控设备通过自适应以太网相连或其它能达到同等功能要求的网络。

第三级：车载无线系统，车载播控设备通过无线网络接口与站台无线接入点连接。网络要满足列车与车站的高速率数据传输，以确保车载系统的数据更新。

车载无线传输系统应用较多的技术实现方式主要有两种：一种是基于网络流媒体技术；一种是基于数字视频广播（Digital Video Broadcast， 简称DVB）技术。随着科学技术的发展，这两种技术也相互吸收对方的长处，不断扩展各自的应用领域。

三、PIS系统实现的难点

目前，对于整个PIS系统的实现存在以下几个难点

（1）旅客信息系统是一个非常大型的信息系统，包含很多个子系统。要使整个PIS系统能够实现预期的功能，各个子系统之间必须具有良好的接口，能够互相协调的工作。而且还应针对可能遇到的各种安全威胁和风险，采取行之有效的安全措施，保障系统中信息的保密性、完整性和可用性。确保系统能够安全、稳定、可靠地运行。

（2）在无线网络的设计和实现当中，由于需要实现车-地通信，首先需要进行带宽分析，计算出传输多媒体信息、文本信息等需要的带宽。目前应用较为普遍的车地无线系统标准是802.11g，它工作在2.4G频带，物理层速率可达54Mb/s，传输层可达25Mbps。在实际的地铁运行过程中，由于列车高速移动，25Mbps的理论带宽是很难实现的，必须在进行不断的调试才能基本上满足系统功能的需要。同时由于隧道的特殊情况，为了避免互相的干扰和能够实现无线信号的均匀覆盖，在布置AP的时候必须进行实地勘探。勘测的时间越晚，轨道区间越接近正式运营时的实际情况，勘测定位的效果越好。但时间越晚，施工环境越不利于定位勘测，尤其是轨道车开始在区间中测试运行后，定位勘测的危险性加大，这就使勘测时间与安全性之间产生了矛盾，因此需要权衡利弊，紧密跟踪现场施工情况，选择最佳时机进行无线接入点的定位勘测。除了上面提到的两个难点，在整个系统的设计和建设当中还有很多困难，比如：如何保证无线通讯过程中的安全性问题、中心控制中心（OCC）的管理软件和其他子系统管理软件的接口问题、各个设备与设备之间的兼容性和重要信息的冗余备份问题、规避与CBTC之间的相互干扰问题等等。

四、技术发展方向

车-地无线系统是PIS车载子系统的实施基础，是PIS的重要子系统。目前的地铁PIS建设中，以基于802.11标准的车-地传输系统应用较为广泛，但COFDM技术和LTE技术也得到了尝试性运用，且取得了良好效果。在新技术方面，基于移动宽带网状网（MESH）具备应用的条件。MESH是由曾经创立互联网和分组无线电技术的DARPA（美国国防部高级研究计划局）研究和开发的移动宽带通信技术。该系统的移动速度为400 km/h；突发数据速率为6 Mbit/s；工作频段为2.4 GHz ISM频段（2.4GHz～2.483 5 GHz）；内置定位功能可实现非GPS定位，定位精度优于10 m。该系统结构简单，网络仅由终端设备、无线路由器WR、智能接入节点IAP和移动交换控制中心MiSC等4个基本网络单元组成。MESH作为一种先进的无线传输技术，在条件具备时，也将在旅客信息系统应用中占据一席之地。

五、结束语

目前，我国大约有20多个城市正在编制城市轨道交通发展规划，形成了城市轨道交通建设高潮。据不完全统计，全国已经规划的轨道交通线路已超过80条，2000余公里长，总投资约8千亿元人民币以上。而旅客信息系统作为城市轨道交通最具服务和商业价值的新系统，发展前景广阔。同时，旅客信息系统作为极具商业潜力的电子媒体，预计每年至少都能产生上亿元广告收益。以人为本，人性化设计，以为乘客服务为宗旨，提高地铁公司的总体服务水平是旅客信息系统内在要实现的根本功能。旅客信息系统凭借其完善的功能、很好的社会效果和显著的经济效益已经成为地铁公司树立公司形象和支撑运营收支平衡的一套不可或缺的应用系统。

参考文献

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