城轨交通路网乘客信息编播中心系统方案研究

■ 汪晓臣 阚庭明 孙同庆 黄志威

城轨交通路网乘客信息编播中心系统方案研究

■ 汪晓臣 阚庭明 孙同庆 黄志威

随着轨道交通线路由单线向网络化发展，建设协调指挥管理各线路城市轨道交通乘客信息系统（PIS）的路网乘客信息编播中心（PCC）将是未来发展的必然趋势。重点从PCC系统功能、建设原则、总体设计等方面对PCC系统总体方案进行研究。

轨道交通；PIS；PCC

城市轨道交通乘客信息系统（PIS）是城市轨道交通的重要组成部分，是利用现代成熟可靠的网络技术、多媒体技术和图像显示等技术，在指定的时间，将指定的信息（如列车到发、首末班车时刻表、运营公告信息、出行引导等信息）显示给指定的人群[1]。随着国内一线城市轨道交通线网的形成，乘客信息系统将由单线独立运营向线网统一运营管理转变，建设能实现全路网内PIS系统信息统一采集、编辑、分发、控制的路网乘客信息编播中心（PIS Control Center，PCC）系统将非常必要。

1 背景与意义

城市轨道交通发展初期由于线路较少，PIS系统的建设多按照单线建设、单线运营的管理模式，对线路之间的换乘以及形成路网后PIS系统的统一管理考虑较少[2]。随着城市轨道交通路网的成熟，逐步成为城市出行的首选，线网运营必须从路网的全局进行考虑，对乘客出行的相关信息在路网层进行汇总、分析，然后统一分发。因此，建设PCC系统具有较强的现实意义。

（1）规范管理。通过建设PCC系统，为各线路制定乘客信息发布规则、接口规则、技术标准，使该城市乘客信息制作、发布、管理统一并规范。

（2）网络化运营管理能力提升。从线网角度对各条线路PIS之间进行沟通、协调，基于全路网体系进行统一、规范的管理、操作和维护，通过PCC使各线路PIS系统之间能够彼此协调、密切配合，实现城市轨道交通网络化运营效果。

（3）共享信息发布。PCC为各线PIS提供统一的公共信息，例如气象、政府公告、公益信息、重大活动等信息，便于实现节目源、发布渠道的统一监督、审查，同时也有利于降低各线路PIS单独制作或采集节目引起的系统投资。

（4）紧急、突发事件信息通畅发布。城市轨道交通形成网络后，网络上任何一线或一点有紧急、突发事件发生时，都会对网络上原来有序的流动造成影响，PCC应从线网角度尽快地向乘客发布相关应急预案和信息通告，及时疏导客流，统一执行城市公共交通应急方案。

（5）城市地铁形象及商业开发。 建设统一的路网乘客信息编播中心，统一城市PIS终端版式，可以最大程度提升地铁品牌形象；另外，从资源开发价值利用最大化的角度，PCC应具备对各线路的PIS系统进行整体商业开发的能力，具备信息资源统筹、开发、利用和经营能力，节省新建线路PIS系统的投资，实现部分系统资源共享化。

2 系统功能

PCC系统的功能应定位于全线网的公共职能，将各线都涉及的媒体编播功能、设备管理及监视功能、运营管理功能、外部系统接口功能进行统一集成和集中，优化全线网管理，提升轨道交通全线网PIS系统运行效率，提高系统管理及操作处置的响应及时性。

2.1 统一编播中心

统一编播中心负责实现全线网的统一节目编辑、统一节目发布播出功能，实现全线网地面、车载PIS系统统一播出，预留未来建设地铁线路的接入条件，同时要将已有线路平滑接入PCC，完成全线网统一播出要求。统一编播中心包含如下主要功能：

（1）多媒体素材管理功能。实现多媒体素材的统一输入、存储、转换、制作、编辑、预览、审核及发布功能，满足全线网统一信息源管理。

（2）预定义运营信息管理功能。实现全线网预定义运营信息库的统一编辑、预览、审核和下发功能，满足全线网统一预定义运营信息管理。

（3）版式、节目制作功能。实现播表和版式的统一编辑、存储、预览、审核、发布功能，实现全线网车站、车载信息显示屏的统一播出功能，满足全线网统一播出管理。

2.2 统一发布中心

统一发布中心负责实现全线网统一运营信息发布，包含多媒体素材、预定义运营信息、播放节目等，预留未来建设地铁线路的接入条件，同时要将已有线路平滑接入PCC，完成全线网统一发布要求。功能包括：

（1）信息发布功能。实现全线网统一信息审核、发布，包含统一通信协议、发布规则，同时线路反馈发布信息的播放情况。

（2）信息安全功能。实现统一发布信息的加密处理，保证全线网信息的安全播出。

2.3 统一监管中心

统一监管中心负责实现全线网的统一权限、设备管理，全线网数据的统一采集，全线网的设备、接口、信息统一监视，线路入网统一测试验证，同时要将已有线路平滑接入PCC，完成全线网统一监管要求。主要功能包括：

（1）统一管理功能。实现PCC自身的用户管理、日志及报表管理、参数管理、素材管理、磁盘空间管理、网管等系统功能；实现统一设备管理功能，满足全线网统一设备管理；实现统一用户权限功能，满足全线网统一用户权限；实现线网下多运营商的分级管理，在同一个平台下实现不同运营商针对管理内的线路进行统一编播、发布、运营、监管、辅助决策功能。

（2）数据收集统计功能。实现全线网播出时段、播出素材及播出区域的统计功能，满足全线网统一播出统计；负责实现各条线统一设备故障采集功能，满足全线网统一设备故障统计。

（3）监视功能。实现PCC与各线路PIS间接口通信状态的监视功能，满足全线网接口统一监视；负责实现各线路发布信息监视功能，满足全线网对线路信息发布的统一监视。

（4）接入测试功能。实现各线路接入前的相关接口、功能、协议的验证测试，测试通过后才可接入PCC统一管理运营。

2.4 辅助决策中心

辅助决策中心负责实现全线网播放内容统一监管以及紧急情况下的全线网级应急发布和紧急信息发布，完成全线网统一决策要求。主要功能包括：

（1）播放内容监管功能。实现全线网播放内容的统一监管，各线路播放终端画面能通过电视墙等方式进行实时监看，出现播放内容异常可进行快速处理操作。

（2）应急发布功能。实现紧急、突发情况下一键式快速应急播放功能，支持预案模式下应急信息发布。

（3）紧急信息发布功能。实现全线网紧急信息编制、审核、发布功能。

2.5 日志管理中心

记录PCC系统产生的各种日志，各线路PIS通过与PCC的接口将日志反馈至PCC平台。日志包含设备日志、播放日志、操作日志。

2.6 权限管理功能

为了保证PCC管理平台的安全性，以及满足运营具体需求，PCC管理平台权限采用功能权限、设备权限，针对用户设置所属运营层级。

（1）功能权限：PCC管理平台相应功能的操作权限，只有当用户拥有该功能的操作权限后才能进行相应的操作。

（2）设备权限：划分角色控制设备范围，用户只能针对分配的权限进行相应的功能操作，从而保证整个PCC平台操作准确性。

（3）运营层级：设定用户运营层级，分别为PCC、线路、车站，用户所属运营层级具有唯一性，信息发布时根据相应的运营层级设置信息的优先级，从而体现信息发布的优先级。

3 系统建设原则

PCC系统建设应充分考虑各线路PIS系统的架构模式，在技术和管理模式上做到互不影响，为各线路PIS系统的运营创造条件，应具有较强的可塑性。PCC的建设应有利于更好发挥PIS系统辅助运营的优势，为运营管理部门提供服务，还要结合实现轨道交通运营现代化管理的要求。其建设原则如下：

（1）总体设计、标准先行。系统建设的成败取决于能否能快速、简单地接入各线路中心系统，实现建成、在建以及未来线路PIS系统的高效接入。因此，PCC系统的实施要坚持“总体设计、标准先行”的原则。首先从城市轨道交通运营管理的全局出发，结合自身系统需求，从顶层设计角度对PCC系统进行总体设计，对PCC系统的需求、功能、管理模式等方面形成指导。然后结合该总体设计方案，制定路网PIS系统相关标准规范，包括：系统设计规范、接口规范、管理流程、运营模式、数据发布规范、系统技术规范等。相关标准规范对整个系统的建设起到指导、约束作用，是路网PCC系统、各线路终端设备能够集成为一个有机整体的基础。

（2）开放架构、柔性设计。开放架构是指PCC系统本身架构开放，能灵活集成第三方软件产品，同时又能方便与线路PIS系统进行对接，能简单、方便接入路网各线路已有、在建、待建等线路厂商软件产品。柔性设计表示系统体系要具有开放、稳定、扩展性强等特点，各功能模块支持柔性集成到PCC系统中，对外部提供的接口标准、通用。

综上，建议系统采用基于面向服务架构（SOA）的架构体系，将系统的软件功能、数据等封装成服务的方式对外提供，PCC向线路提供的数据、资源都可以服务的方式向线路系统公开，按照路网中心、线路之间制定的交互契约，实现双方的功能接口。

4 系统总体设计

4.1 数据服务功能

PCC系统设计方案采用J2EE技术路线，基于SOA的架构体系，实现路网乘客信息采、编、播的统一数据管理[3]。PCC的核心功能定位是向路网内各条线路提供统一的媒体编辑发布服务，将路网编辑的PIS版式、播放计划、运营消息、设备状态及通信指令、接口数据等各类数据完整地下发给线路PIS系统，由线路PIS接收、解析，并在本线路进行信息发布。发布的数据服务功能主要包括：

（1）播出版式定义服务：为保证各线路PIS系统播出画面样式、画面分区布局的统一，PCC制作统一的播出版式，并按照季节周期（春季版式、夏季版式、秋季版式、冬季版式）或节假日等向各线路提供不同的版式定义，由各线路按照版式定义文件进行播出，实现路网内终端播出画面的统一。

（2）播放计划定义服务：播放计划定义服务描述PIS播放版式定义以及版式中各个分区播表的播放计划。通过该服务，PCC可实现各线版式以及播表计划的统一，实现全路网内PIS系统在同一时间节点播放同样的画面内容。

（3）消息服务：PCC需要向路网内指定线路、指定设备发送滚动/紧急消息时，PCC以消息服务的方式提供，由PIS终端设备进行轮循获取。

（4）PIS接口服务：在路网级实现PIS接口系统数据的统一采集，将各条线的接口数据在PCC进行统一加工梳理，由各车站、线路进行获取。该模式由于实现了路网内所有车站接口信息的统一接入，保证了换乘站能方便获取多条线路的运营信息。

（5）设备状态及通信指令服务：PCC采集来自各线路的PIS终端设备状态数据，在PCC实现对各终端设备状态的统一监视。PCC要向线路PIS下发设备通信指令，由线路PIS接收执行并向路网发送执行结果状态。

4.2 系统总体架构

PCC系统总体架构见图1。

4.2.1 管理平台

PCC系统搭建PIS业务服务WEB管理平台。

（1）接入安全管理：采用安全框架、接入认证、传输加密三重手段，保证终端接入合法、系统架构安全、数据/文件传输安全，为系统提供可靠的安全保障。

图1 PCC系统总体架构

（2）业务功能服务：提供多种PIS业务服务访问，将本系统对外提供的业务功能、数据以服务方式发布，以标准、通用的WebService接口向车站/车载系统提供访问接口，从而实现多类型终端的简单接入，提高系统的通用性。

（3）服务容器：包括Tomcat容器、MQ消息中间件平台、文件服务器软件、数据库软件以及系统集群软件Nginx，为系统提供基础软件容器平台；提供集群软件，支持多终端设备大并发数据访问。

（4）硬件基础架构：包括中心服务器、文件服务器、存储设备、网络设备、安全设备以及PIS业务中TCC/ ATS/ISCS/CLK等接口系统连接的接口服务器。

（5）协调中心：包括调度中心、配置中心、分布式锁等，提供定时调度业务、通用参数配置等，支持系统业务随需扩展。

（6）测试平台：塔建PCC测试平台，供线路接入时进行测试、数据模拟，保证各业务功能接口在正式实施时能顺利接入PCC平台。

4.2.2 线路接入

考虑各线路PIS系统在系统架构、软件框架上各不相同，因此，线路接入时采用线路接口适配器模式进行接入，线路通过标准访问接口获取路网PCC的数据，进行解析并在线路进行存储，然后按照线自身的技术路线进行数据转存、下发，并最终在播放终端进行节目输出。因此，最终实现了PCC平台自身架构的标准、开放，同时能适应不同线路自身特点。

5 系统模块设计

基于上述分析，系统建议设置媒体编播中心子系统、信息发布中心子系统、集中网管中心子系统、辅助决策中心子系统、日志管理中心子系统、权限设置中心子系统6个中心子系统模块（见图2）。

6 结束语

随着我国大中城市轨道交通运营路网的不断完善，传统的“一线一中心”PIS系统难以满足轨道交通网络化运营条件下协同管理、统一指挥的要求，PIS系统将向着网络化、集成化、智能化方向不断发展。通过建立路网乘客信息编播中心系统，将最大程度满足网络化运营后的集中管理、调度指挥和信息统一播放，实现全路网乘客信息系统的统一运营及协调管理，必将在规范运营、统一信息发布、提升城市地铁形象、信息共享等多个方面给PIS系统带来提升。

图2 PCC系统模块设计

[1] 朱胜利，佟丽华，蔡晓雷，等． 北京地铁5号线乘客信息系统网络平台关键技术研究[J]． 铁路计算机应用，2008，17(7)：42-45．

[2] 阚庭明，王富章，魏奇，等．城市轨道交通乘客信息系统集成播控平台的设计研究[J]．科技通报，2013(7)：54-59．

[3] 汪晓臣，于鑫，阚庭明，等．轨道交通路网编播中心系统建设方案研究 [J]．铁路计算机应用，2013，22(9)：43-46．

汪晓臣：中国铁道科学研究院电子计算技术研究所，副研究员，北京，100081

阚庭明：中国铁道科学研究院电子计算技术研究所，高级工程师，北京，100081

孙同庆：中国铁道科学研究院电子计算技术研究所，助理研究员，北京，100081

黄志威：中国铁道科学研究院电子计算技术研究所，研究实习员，北京，100081

责任编辑 卢敏

U29；U231

A

1672-061X（2015）04-0097-04