无人驾驶城轨车辆乘客信息系统的研究

袁玲 何英彪 李时民 佘瑶 罗靖

摘 要 对马来西亚KVLRT3项目无人驾驶城轨车辆乘客信息系统进行介绍，该系统基于H型网络架构及全数字化广播、信息显示、媒体播放、视频监控。描述了系统的主要功能和技术特点，为国内后续即将实施的无人驾驶项目提供良好的借鉴及参照。

关键词 乘客信息系统 无人驾驶 H型网络 数字化

中图分类号：TP13 文献标识码：A

1概述

全自动无人驾驶列车采用先进的全自动控制解决方案，无需司机操控，即可实现列车自动唤醒、自检、自动发车离站、上下坡行驶、到站精准停车、自动开闭车门等全自动操作，无人驾驶项目乘客信息系统高度匹配无人驾驶车辆属性，为车辆运营提供稳定可靠的广播、信息显示和视频监控服务。

常规乘客信息系统由3个关键子系统组成：广播对讲系统、多媒体播放系统、视频监控系统组成。

1.1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。

1.2多媒体播放系统功能

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传输系统车载设备的接口获取实时直播的信息。

1.3视频监控系统

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，司机可人工选择触發显示屏显示（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传输车载设备的接口，将列车上的视频监控录像实时上传给地面控制中心。

KVLRT3项目无人驾驶车辆乘客信息系统同有人驾驶车辆相比，同样由上述3个关键子系统组成，如下系统框图所示。

但与传统的系统功能仍然存在一些区别，如下对比所示：

2无人驾驶项目乘客信息系统的关键技术

作为KVLRT3项目无人驾驶城轨车辆，不但有着一般有人驾驶地铁列车的普遍技术功能，而且还具有一些特殊设计的功能以适应无人驾驶高技术、高可靠性的要求。

2.1系统全数字化

采用全数字化广播、信息显示、媒体播放、视频监控。数字化是电子与通讯技术发展的必然趋势，以数字化、集成化、模块化和标准化为主要特征的现代电子通信技术将以更快的速度发展。未来几年，电子与通信技术将由模拟向数字化全面过渡。信息数字化具有模拟信号无可比拟的优点， 主要表现在如下几个方面：

（1）数字信号传送具有稳定性好、可靠性高的优点。

（2）数字电路简单。数字电路大多为集成电路和大规模集成电路构成，而且处理器易于处理数字信号，没有模拟电路里的各种调整，因而电路工作稳定。

（3）数字信号易压缩和纠错。列车电子与通讯系统也同样正在经历从模拟系统到数字化的快速发展。作为地铁列车的主要子系统之一，马来西亚KVLRT3项目列车乘客信息系统实现了音频、视频传输的全数字化，引导了列车车载乘客信息系统技术的发展方向。

2.2系统H型网络架构

关于马来西亚KVLRT3项目无人驾驶项目，乘客信息系统采用有别于其他项目的网络架构，其所有部件均连接在列车的以太网上。整个列车以太网采用H型结构设计，主干网使用CAT7的千兆网络进行数据传输，子系统同样使用CAT7网络连接，所有以太网设备均连接在交换机上，并通过主干网进行车与车之间的数据交换。

与简单的线性结构相比，该结构具有如下优点：其容许至少一个电缆连接出现故障而不丧失功能。 在大多数情况下，可以容忍更多的电缆故障。 只有连接到一台交换机的所有电缆同时断开，才会导致网络故障。与简单的环形结构相比，“H”结构的主要优点是由于交叉连接而使传输时间更短。

2.3系统以太网技术

高标准的以太网硬件设备是保证数据安全、可靠、实时地在网络上不同设备之间进行传输的关键之一。

乘客信息系统的以太网网络同时被车辆中不同的系统使用，用于传输各系统的故障诊断数据，作为维护通道使用。它符合IEEE 802.3和其他普遍接受的以太网通信规则和标准。

系统提供的所有交换机都是管理型交换机。列车承载分为三个VLAN。配置如下：

（1）VLAN700：列车管理系统。

（2）VLAN800：网络管理。

（3）VLAN900：PIS / CCTV设备。

每个VLAN由一个子系统使用。这可以防止从一个系统到另一个系统的干扰，从而提高可用性。它还允许使用QoS（服务质量），比如，可以防止一个系统内的故障导致另一个系统内的通信丢失。

以太网主干的标称数据速率为1000MBit / s，即它是千兆网络。这个速度留下了网络未来扩展的容量。

2.4车地语音通讯

车辆与地面及时的语音通讯是无人驾驶广播系统的主要特点之一，主要包括两方面：

（1）地面控制中心可根据视频监控情况及时中断车载自动广播，对客室内进行人工语音提示。列车广播系统为车载无线通讯系统提供以太网接口激活OCC广播；OCC广播无需司机操作。

（2）OCC与乘客的紧急对讲，列车通讯系统提供接口与无线通讯设备接口，通过无线通道与OCC间通讯； 同时乘客紧急对讲设备集成摄像头，可将对讲语音和监控画面同步传送到OCC。

2.5客室快速语音传输指数（RASTI）

每个客车配备8个扬声器，其响应频率可以达到高质量的广播。

同时每辆车中有两个客室主机，每个主机驱动客室一侧的四个扬声器，这样的设计可以增强廣播功能冗余度，同时客室内的广播音量可以通过噪检装置进行自动调整。

客室广播系统满足如下指标：

（1）在距离地面1.5米高处测量时，整个列车的声音覆盖范围均匀在dB以内（背景为81db）。

（2）良好的可听性{快速语音传输指数（RASTI）水平> 0.6}（0.6 <0.740≤RASTI≤0.833）。

2.6系统维护及诊断

KVLRT3无人驾驶项目较常规项目的维护及诊断软件，功能更为强大，包括如下两个方面：

在地面媒体编辑器中安装系统维护软件，用于实现如下功能：

LCD媒体显示屏及LCD动态地图显示屏显示模板编辑、车站和线路配置（包括站点信息的添加、编辑、预览，线路信息的新建、编辑、预览）、特殊和紧急信息配置、播放列表配置、日志管理、媒体内容上传、用户管理。

同时为列车配置诊断测试软件，用于实现数据检索和浏览、系统故障诊断、配置/校准和设置；系统自检；软件升级；系统管理员功能。

3结束语

无人驾驶城轨车辆乘客信息系统采用全以太网的结构和相关关键技术的运用能简化系统对外接口，减少车辆设计的复杂性和成本。马来西亚KVLRT3项目乘客信息系统的全数字化、以太网架构共用化都将很好的为国内新兴的无人驾驶项目提供良好的借鉴和参考。

参考文献

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