城轨车辆车载乘客信息系统的集成设计
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Abstract： Aiming at the diversified functional requirements of the present passenger information system for mass transit vehicles， this paper analyzes the different projects of passenger information system， and puts forward an idea of system integration design. System integration design makes passenger information system structure simpler and more modular， and can solve simultaneously the problems of passenger equipment installation and wiring on mass transit vehicles.
可以看出，这种系统设计结构和连线较为复杂，有 多种系统控制设备和多种通信协议， 给车辆的设备安 装、布线和系统调试都带来不利影响。 3.2 系统集成设计方案分析
图 3 为广州地铁三号线北延段车辆乘客信息系统 的主要设备结构框图。 广州地铁三号线北延段车辆为 6 编组列车，系统设计基于中间车 C 车车钩完全对称， 每个客室都采用相同的设备，因此，A 车司机室客室和 B 车客室设备与武汉 1 号线二期车辆有可比性。 相比 图 2 的系统结构，图 3 的系统结构具有以下特点：
通过在司机室设置 LCD 显示器和视频服 务器，在 司机室和客室设置适当数量的摄像机， 可以实现以下 功 能 ：1）司 机 可 通 过 显 示 器 监 控 司 机 室 和 客 室 的 状 况 ， 录 制 的 视 频 图 像 可 在 列 车 上 进 行 本 地 存 储 ；2） 视 频 联 动功能：当发生如乘客应急对讲、车门紧急解锁装置、 火灾报警系统等紧急事件时， 司机可人工选择触发显 示屏显示（可选全屏显示或四分屏显示）事件发生所在 车 厢 图 像 ，辅 助 司 机 对 事 件 的 处 理 ；3） 视 频 监 控 录 像 可 通过与车地无线局域网系统（WLAN）车载设备的接口， 将列车上的视频监控录像实时上传给地面控制中心。 2.4 各子系统之间联系
摘 要： 针对目前城轨车辆乘客信息系统多样化的功能要求，对不同车辆项目的乘客信息系统设计进行
分析，提出系统集成设计的理念。 系统集成设计使乘客信息系统结构更加简统化、模块化，同时可解决城轨车
辆客室设备安装和布线问题。
关键词： 城轨车辆； 乘客信息系统； 集成化； 模块化
中图分类号： U270.38+2
第 34 卷 第 4 期 2011 年 7 月 20 日
◆ 研究开发 ◆
电力机车与城轨车辆 Electric Locomotives ＆ Mass Transit Vehicles
Vol. 34 No. 4 Jul. 20th，2011
城轨车辆车载乘客信息系统的集成设计 *
张亚
（南车株洲电力机车有限公司 技术中心，湖南 株洲 412001）
-56-
张亚·城轨车辆车载乘客信息系统的集成设计 *·2011 年第 4 期
图 2 乘客信息系统分散设计结构图
图 3 乘客信息系统集成设计结构图
从图 2 和图 3 可以看出， 在系统功能和系统终端 设备基本相同的条件下， 广州地铁三号线北延段车辆 乘客信息系统的结构设计相对紧凑，设备数量少，布线 简单。而且该乘客信息系统目前已通过运营考核，系统 设备稳定，故障率低。
-55-
电力机车与城轨车辆·2011 年第 4 期
屏、客室两端显示屏、LED 动态地图显示屏等，可以显 示列车运行线路、方向、下一站、换乘站等信息，到站显 示 与 数 字 广 播 报 站 同 步 ；2）LCD 多 媒 体 播 放 信 息 显 示：包括广告、实时新闻直播和录播，并能够在 LCD 多 媒体显示屏上插入报站相关的乘客信息内容； 系统能 够 通 过 与 车 地 无 线 局 域 网 系 统 （WLAN） 车 载 设 备 的 接 口获取实时直播的信息。 2.3 视频监控系统
文献标识码： A
文章编号： 1672－1187（2011）04－0055－03
Integrated design of passenger information system for mass transit vehicles
ZHANG Ya
（R&D Center，CSR Zhuzhou Electric Locomotive Co.，Ltd.，Zhuzhou 412001，China）
株 洲 ：南 车 株 机 公 司 ，2009. [7] 南车株 机公 司. 广 州地铁 三 号 线 北 延 段 车 辆 技 术 规 格 书[G]. 株 洲 ：
南 车 株 机 公 司 ，2009.
-57-
1）系 统 冗 余 设 计 ： 每 列 车 两 端 司 机 室 各 设 一 个 司 机室控制机柜互为冗余备份； 客室控制机柜采用总线 型连接，某一客室设备故障不影响其他客室功能；以太 网采用工业级冗余环网设计。
2）系统高度集成设计：机柜内部采用模块化设计， 视频监控系统所需的编码器、交换机模块，媒体播放系 统所需的分屏器模块都集成在客室控制机柜中， 客室 只需要 1 个 19 英寸的 3U 机箱。 司机室视频监控服务 器因采用大容量硬盘，需单独设计机箱，列车级的主控 器模块、对外接口模块均集成在 1 个 19 英寸的 3U 的 司机室控制机箱中。 各模块之间通过机箱背板完成互 相通信，不需要设备之间的连线。
在客室适当位置安装 LED 和 LCD 显示屏，可进行 以下功能的显示：1）LED 信息显示： 包括目的地显示
收稿日期： 2011－05－11 作者简介： 张 亚，2003 年毕业于北京科技大学电磁材料专业，工学硕士，现主要从事城轨车辆研发工作。 基金项目： 中国南车股份有限公司科技研发项目（2009NCK005）
各子系ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ之间的信息传输示意图如图 1 所示。
图 1 子系统间信息系统传输示意图 各子系统之间的信息传输简述如下：
列车广播对讲系统通过列车自动控 制系统（ATC） 和列车管理系统 （TMS）获取报站 相关的起始 站、终点 站、下一站、开关门等信号，并将其传输给多媒体播放 系统用于 LED 显示屏和 LCD 显示屏上报站相关内容 的显示。
4 结束语
通过以上分析研究表明， 对城轨车辆车载乘客信 息系统的 3 个子系统进行集成化、 模块化设计是可行 的，这对城轨车辆的系统集成设计有着重要的意义。
但是， 城轨车辆乘客信息系统集成化、 模块化设 计的发展需要各方的积极推动： 首先需要各地地铁公 司在招标时考虑在正确的功能界面划分前提下尽可能 地由车辆对各子系统进行统筹设计； 其次需要乘客信
城 市 轨 道 交 通 ，2006（4）. [4] 马 冲，邓红元. 地铁 PIS 系统中的视频技术[J]. 铁路通信信号工程
技 术 ，2008 （2）. [5] 刘伟中. 乘客 信息 系统在 城轨 交通 中的 应用浅 析[J]. 铁 路通 信信 号
工 程 技 术 ，2009（3）. [6] 南车株机公 司. 武 汉轨道 交通 1 号线 二期 工程车 辆技 术规 格书[G].
3 车载乘客信息系统不同设计方案比较
下面以武汉轨道交通 1 号线二期工程车辆和广州
地铁三号线北延段车辆乘客信息系统的设计方案，进 行比较和分析。 两个项目车辆的乘客信息系统均具有 上述功能。 3.1 系统分散设计方案分析
图 2 为武汉轨道交通 1 号线二期工程车辆乘客信 息系统的主要设备结构框图。 武汉轨道交通 1 号线二 期车辆为 4 编组列车。 3 个子系统的控制设备各自独 立，其中视频监控服务器、媒体网关、司机室广播机柜、 LCD 媒体播放控制器、分屏器等都是独立的设备。 各子 系统也分别用不同的列车线缆进行传输， 其中视频监 控系统列车线用以太网总线进行传输， 列车广播对讲 系统用音频总线和 RS485 通讯总线进行传输，LCD 播 放控制器到分屏器采用同轴电缆进行传输。 系统设备 之间又有以太网视频、音频、RS232 数据等信息的传递。
3）各子系统相对独立性设计：各模块作为最小可更 换单元相对独立，单一模块故障不会影响其他模块的功 能，比如编码器模块故障仅影响所连接的摄像机图像丢 失，而不影响广播系统和 LCD 播放系统的任何功能。
4）系 统 稳 定 性 设 计 ： 多 媒 体 播 放 系 统 和 视 频 监 控 系统共用一套交换机和以太网总线， 列车级传输和车 辆内传输均采用全数字 IP 传输技术，减少设备和连线 的同时增加系统可靠性。
城轨车辆车载乘客信息系统根据功能主要包含列 车广播对讲系统、 多媒体播放系统和视频监控系统等 3 个相对独立的子系统， 但各子系统间又有着密不可 分的联系，存在着多种通信协议和总线。如果各个系统 分别独立设计，必然导致系统设备繁多、设备之间的连 线复杂， 而城轨车辆客室每节车厢集中存放设备的安 装空间有限，设备只能分散布置在不同的地方，不仅降
低系统的稳定性， 后期的调试和维护难度也会大大增 加。 因此，基于系统集成化、模块化的乘客信息系统设 计是优化车辆设计、 增加系统稳定性和降低采购成本 的必要措施。
2 车载乘客信息系统主要功能要求
综合目前城轨车辆的车载乘客信息系统技术需 求，主要包含以下功能需求。 2.1 列车广播对讲系统功能
列 车 广 播 对 讲 系 统 主 要 包 含 以 下 功 能 ：1）运 营 控 制 中 心 对 车 辆 的 广 播 ；2）司 机 室 对 讲 ；3）司 机 与 乘 客 的 紧 急 通 话 ；4） 司 机 对 乘 客 的 广 播 ；5） 紧 急 信 息 广 播 ； 6）数字化报站广播。 2.2 多媒体播放系统功能
Key words： mass transit vehicle； passenger information system； integrated； modular
1 概述
城轨车辆车载乘客信息系统， 简称 PIS（Passenger Information System）系统，主要运用网络控制和 多媒体 控制技术， 以城轨车辆的客室车厢为载体为乘客呈现 多样化信息。 近年来，随着城轨车辆集成技术、网络技 术和多媒体技术的发展， 以及城轨车辆人性化的设计 需求， 对城轨车辆车载乘客信息系统的功能需求也趋 向于复杂多样化。
息系统供货商和车辆集成商不断提高系统集成能力， 增强系统稳定性。
参考文献：
[1] 阳宪慧. 现场总线技术及其应用[M]. 北京：清华大学出版社，2008. [2] 罗 铮. 地 铁列 车乘 客信息 系统 设备 界面 划分[J]. 电 力机 车与 城 轨
车 辆 ，2011 （2）. [3] 刘 刚，韩 熠，戴 未央. WLAN 在旅客 信息 系 统 中 的 应 用[J]. 现 代
视频监控系统从列车广播对讲系统获取乘客紧急 对讲、车门紧急解锁和火灾报警等紧急信息，用于视频 监控系统的联动。
多媒体播放 系统从车地 无线局域网 系统 （WLAN） 获取实时多媒体信息列表， 用于 LCD 显示屏的显示。 视频监控系统将列车视频监控摄像头的信息传给车地 无 线 局 域 网 系 统 （WLAN），并 最 终 传 至 地 面 控 制 中 心 。
可以看出，这种系统设计结构和连线较为复杂，有 多种系统控制设备和多种通信协议， 给车辆的设备安 装、布线和系统调试都带来不利影响。 3.2 系统集成设计方案分析
图 3 为广州地铁三号线北延段车辆乘客信息系统 的主要设备结构框图。 广州地铁三号线北延段车辆为 6 编组列车，系统设计基于中间车 C 车车钩完全对称， 每个客室都采用相同的设备，因此，A 车司机室客室和 B 车客室设备与武汉 1 号线二期车辆有可比性。 相比 图 2 的系统结构，图 3 的系统结构具有以下特点：
通过在司机室设置 LCD 显示器和视频服 务器，在 司机室和客室设置适当数量的摄像机， 可以实现以下 功 能 ：1）司 机 可 通 过 显 示 器 监 控 司 机 室 和 客 室 的 状 况 ， 录 制 的 视 频 图 像 可 在 列 车 上 进 行 本 地 存 储 ；2） 视 频 联 动功能：当发生如乘客应急对讲、车门紧急解锁装置、 火灾报警系统等紧急事件时， 司机可人工选择触发显 示屏显示（可选全屏显示或四分屏显示）事件发生所在 车 厢 图 像 ，辅 助 司 机 对 事 件 的 处 理 ；3） 视 频 监 控 录 像 可 通过与车地无线局域网系统（WLAN）车载设备的接口， 将列车上的视频监控录像实时上传给地面控制中心。 2.4 各子系统之间联系
摘 要： 针对目前城轨车辆乘客信息系统多样化的功能要求，对不同车辆项目的乘客信息系统设计进行
分析，提出系统集成设计的理念。 系统集成设计使乘客信息系统结构更加简统化、模块化，同时可解决城轨车
辆客室设备安装和布线问题。
关键词： 城轨车辆； 乘客信息系统； 集成化； 模块化
中图分类号： U270.38+2
第 34 卷 第 4 期 2011 年 7 月 20 日
◆ 研究开发 ◆
电力机车与城轨车辆 Electric Locomotives ＆ Mass Transit Vehicles
Vol. 34 No. 4 Jul. 20th，2011
城轨车辆车载乘客信息系统的集成设计 *
张亚
（南车株洲电力机车有限公司 技术中心，湖南 株洲 412001）
-56-
张亚·城轨车辆车载乘客信息系统的集成设计 *·2011 年第 4 期
图 2 乘客信息系统分散设计结构图
图 3 乘客信息系统集成设计结构图
从图 2 和图 3 可以看出， 在系统功能和系统终端 设备基本相同的条件下， 广州地铁三号线北延段车辆 乘客信息系统的结构设计相对紧凑，设备数量少，布线 简单。而且该乘客信息系统目前已通过运营考核，系统 设备稳定，故障率低。
-55-
电力机车与城轨车辆·2011 年第 4 期
屏、客室两端显示屏、LED 动态地图显示屏等，可以显 示列车运行线路、方向、下一站、换乘站等信息，到站显 示 与 数 字 广 播 报 站 同 步 ；2）LCD 多 媒 体 播 放 信 息 显 示：包括广告、实时新闻直播和录播，并能够在 LCD 多 媒体显示屏上插入报站相关的乘客信息内容； 系统能 够 通 过 与 车 地 无 线 局 域 网 系 统 （WLAN） 车 载 设 备 的 接 口获取实时直播的信息。 2.3 视频监控系统
文献标识码： A
文章编号： 1672－1187（2011）04－0055－03
Integrated design of passenger information system for mass transit vehicles
ZHANG Ya
（R&D Center，CSR Zhuzhou Electric Locomotive Co.，Ltd.，Zhuzhou 412001，China）
株 洲 ：南 车 株 机 公 司 ，2009. [7] 南车株 机公 司. 广 州地铁 三 号 线 北 延 段 车 辆 技 术 规 格 书[G]. 株 洲 ：
南 车 株 机 公 司 ，2009.
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1）系 统 冗 余 设 计 ： 每 列 车 两 端 司 机 室 各 设 一 个 司 机室控制机柜互为冗余备份； 客室控制机柜采用总线 型连接，某一客室设备故障不影响其他客室功能；以太 网采用工业级冗余环网设计。
2）系统高度集成设计：机柜内部采用模块化设计， 视频监控系统所需的编码器、交换机模块，媒体播放系 统所需的分屏器模块都集成在客室控制机柜中， 客室 只需要 1 个 19 英寸的 3U 机箱。 司机室视频监控服务 器因采用大容量硬盘，需单独设计机箱，列车级的主控 器模块、对外接口模块均集成在 1 个 19 英寸的 3U 的 司机室控制机箱中。 各模块之间通过机箱背板完成互 相通信，不需要设备之间的连线。
在客室适当位置安装 LED 和 LCD 显示屏，可进行 以下功能的显示：1）LED 信息显示： 包括目的地显示
收稿日期： 2011－05－11 作者简介： 张 亚，2003 年毕业于北京科技大学电磁材料专业，工学硕士，现主要从事城轨车辆研发工作。 基金项目： 中国南车股份有限公司科技研发项目（2009NCK005）
各子系ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ之间的信息传输示意图如图 1 所示。
图 1 子系统间信息系统传输示意图 各子系统之间的信息传输简述如下：
列车广播对讲系统通过列车自动控 制系统（ATC） 和列车管理系统 （TMS）获取报站 相关的起始 站、终点 站、下一站、开关门等信号，并将其传输给多媒体播放 系统用于 LED 显示屏和 LCD 显示屏上报站相关内容 的显示。
4 结束语
通过以上分析研究表明， 对城轨车辆车载乘客信 息系统的 3 个子系统进行集成化、 模块化设计是可行 的，这对城轨车辆的系统集成设计有着重要的意义。
但是， 城轨车辆乘客信息系统集成化、 模块化设 计的发展需要各方的积极推动： 首先需要各地地铁公 司在招标时考虑在正确的功能界面划分前提下尽可能 地由车辆对各子系统进行统筹设计； 其次需要乘客信
城 市 轨 道 交 通 ，2006（4）. [4] 马 冲，邓红元. 地铁 PIS 系统中的视频技术[J]. 铁路通信信号工程
技 术 ，2008 （2）. [5] 刘伟中. 乘客 信息 系统在 城轨 交通 中的 应用浅 析[J]. 铁 路通 信信 号
工 程 技 术 ，2009（3）. [6] 南车株机公 司. 武 汉轨道 交通 1 号线 二期 工程车 辆技 术规 格书[G].
3 车载乘客信息系统不同设计方案比较
下面以武汉轨道交通 1 号线二期工程车辆和广州
地铁三号线北延段车辆乘客信息系统的设计方案，进 行比较和分析。 两个项目车辆的乘客信息系统均具有 上述功能。 3.1 系统分散设计方案分析
图 2 为武汉轨道交通 1 号线二期工程车辆乘客信 息系统的主要设备结构框图。 武汉轨道交通 1 号线二 期车辆为 4 编组列车。 3 个子系统的控制设备各自独 立，其中视频监控服务器、媒体网关、司机室广播机柜、 LCD 媒体播放控制器、分屏器等都是独立的设备。 各子 系统也分别用不同的列车线缆进行传输， 其中视频监 控系统列车线用以太网总线进行传输， 列车广播对讲 系统用音频总线和 RS485 通讯总线进行传输，LCD 播 放控制器到分屏器采用同轴电缆进行传输。 系统设备 之间又有以太网视频、音频、RS232 数据等信息的传递。
3）各子系统相对独立性设计：各模块作为最小可更 换单元相对独立，单一模块故障不会影响其他模块的功 能，比如编码器模块故障仅影响所连接的摄像机图像丢 失，而不影响广播系统和 LCD 播放系统的任何功能。
4）系 统 稳 定 性 设 计 ： 多 媒 体 播 放 系 统 和 视 频 监 控 系统共用一套交换机和以太网总线， 列车级传输和车 辆内传输均采用全数字 IP 传输技术，减少设备和连线 的同时增加系统可靠性。
城轨车辆车载乘客信息系统根据功能主要包含列 车广播对讲系统、 多媒体播放系统和视频监控系统等 3 个相对独立的子系统， 但各子系统间又有着密不可 分的联系，存在着多种通信协议和总线。如果各个系统 分别独立设计，必然导致系统设备繁多、设备之间的连 线复杂， 而城轨车辆客室每节车厢集中存放设备的安 装空间有限，设备只能分散布置在不同的地方，不仅降
低系统的稳定性， 后期的调试和维护难度也会大大增 加。 因此，基于系统集成化、模块化的乘客信息系统设 计是优化车辆设计、 增加系统稳定性和降低采购成本 的必要措施。
2 车载乘客信息系统主要功能要求
综合目前城轨车辆的车载乘客信息系统技术需 求，主要包含以下功能需求。 2.1 列车广播对讲系统功能
列 车 广 播 对 讲 系 统 主 要 包 含 以 下 功 能 ：1）运 营 控 制 中 心 对 车 辆 的 广 播 ；2）司 机 室 对 讲 ；3）司 机 与 乘 客 的 紧 急 通 话 ；4） 司 机 对 乘 客 的 广 播 ；5） 紧 急 信 息 广 播 ； 6）数字化报站广播。 2.2 多媒体播放系统功能
Key words： mass transit vehicle； passenger information system； integrated； modular
1 概述
城轨车辆车载乘客信息系统， 简称 PIS（Passenger Information System）系统，主要运用网络控制和 多媒体 控制技术， 以城轨车辆的客室车厢为载体为乘客呈现 多样化信息。 近年来，随着城轨车辆集成技术、网络技 术和多媒体技术的发展， 以及城轨车辆人性化的设计 需求， 对城轨车辆车载乘客信息系统的功能需求也趋 向于复杂多样化。
息系统供货商和车辆集成商不断提高系统集成能力， 增强系统稳定性。
参考文献：
[1] 阳宪慧. 现场总线技术及其应用[M]. 北京：清华大学出版社，2008. [2] 罗 铮. 地 铁列 车乘 客信息 系统 设备 界面 划分[J]. 电 力机 车与 城 轨
车 辆 ，2011 （2）. [3] 刘 刚，韩 熠，戴 未央. WLAN 在旅客 信息 系 统 中 的 应 用[J]. 现 代
视频监控系统从列车广播对讲系统获取乘客紧急 对讲、车门紧急解锁和火灾报警等紧急信息，用于视频 监控系统的联动。
多媒体播放 系统从车地 无线局域网 系统 （WLAN） 获取实时多媒体信息列表， 用于 LCD 显示屏的显示。 视频监控系统将列车视频监控摄像头的信息传给车地 无 线 局 域 网 系 统 （WLAN），并 最 终 传 至 地 面 控 制 中 心 。