轨道交通自动广播系统研究

轨道交通自动广播系统研究

作者：沈娟娟

来源：《电子技术与软件工程》2013年第23期

摘 要：轨道交通向着高容量，高速率，更高可靠性的方向发展，那么轨道交通自动广播的实现方式有多种。本论文以南京地铁为例，阐述了具有典型性的两种自动广播的实现方式以及系统原理。并且结合典型的维护案例讲述关于自动广播系统的日常维护保养方法，通过列举平时在维护过程中的常见故障，讨论处理此类故障的基本思路和常用方法。 【关键词】自动广播系统 红外传感设备 专用计算机

在轨道交通通信系统中，广播系统作为城市轨道交通运营行车组织的必要手段，它的主要作用有三个方面，一方面服务运营，为乘客提供列车到站、线路换乘等信息，播放音乐改善候车环境；另一方面是出于安全考虑，在突发或紧急情况时，作为事故抢险，组织指挥的防灾广播，对乘客进行及时有效的疏导；此外，广播系统还可以对运营人员进行广播，发布有关通知信息，便于协同配合工作，提高服务质量。

地铁车站自动播音系统，是在原广播系统的基础上，根据用户需求，结合车站广播的特点来实现地铁广播的自动化，减轻值班人员的操作压力，提高工作效率。实现自动广播的方式有多种，本文主要介绍以下两种： 1 自动广播的实现方式 1.1 ATS信息触发

广播系统从轨道信号系统ATS专业获取行车信息，进行列车到站自动广播。可以使用一个非冗余的TCP/IP以太网连接或者RS422连接来实现广播系统与ATS网络通信设备之间的信息传输。

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ATS发送给广播系统的报文内容有：进站预告广播（列车到站前发送）、离站广播（列车离站时发送）以及跳站广播（列车跳停本站）信息。这些信息使得广播系统可以向站台上的乘客发布列车接近、列车发车和列车跳站等信息。

控制中心广播系统接受到ATS传来的列车到站信息后，将通过以太网将控制信号或者RS422信号传输到对应车站广播系统的控制单元，该控制单元并将控制信号转发给本系统内的语音合成等模块工作，自动启动预先录制在存储卡中的语音信号进行预告广播。 1.2 轨行区间传感器信息触发

在隧道内和车站头端墙上安装传感设备，并在隧道内、车站设备房和车控室铺设通讯电缆，根据安装在轨行区的传感器触发信息准确定位列车位置，发送相应的进站广播音频信号或到站广播音频信号到车站广播控制终端， 由该广播控制终端控制本站广播系统后台控制单元，该控制单元将控制信号及音频信号转发给本系统的音频汇接等模块工作，最后通过各个广播区的功率放大器进行预告广播。本论文重点阐述轨行区间传感器信息触发自动广播的实现方式。

2 自动广播系统简介 该系统具有如下特点： 2.1 准确的音频播放

该系统通过轨行区间传感器能够准确定位列车位置，并且自动播放列车进站、到站音频。系统由安装在轨行区内的红外传感器准确定位列车位置，通过线缆将信息传到数据采集板，再由数据处理板处理后由串口传到专用计算机，程序内部经过严谨逻辑处理自动播放相应音频。即使在繁忙的高峰期，也可以保证所有广播自动有序地进行，提高了广播服务质量。 2.2 高度的自动化 广播的类型可以分为： 2.2.1 列车进站/到站自动广播

从列车进站前1分钟（该时间可人工设定）开始，系统会按设定要求，自动播放进站广播；当列车到站停稳后，将会自动进行到站开门、关门广播。 2.2.2 定时自动广播

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针对一些有时间规律的广播内容，如列车尾班车预告、列车停止服务、停止购票广播、关站广播等，该系统可以采用定时编程的方法，进行自动广播。 2.2.3 空闲自动广播

主要针对没有固定时间而又需要经常播放的广播，如安全广播、乘坐扶梯广播、宣传广播和背景音乐等。所谓空闲自动广播，是指在没有任何列车进站或到站，也没有定时广播时，自动进行的广播。

空闲广播又分为两种：普通空闲自动广播、特殊空闲自动广播。普通空闲自动广播可以支持多个内容，设定普通空闲广播播放时，可选按顺序播放或随机播放；进行特殊空闲自动广播时，直接在操作界面选择框里选择即可。

当按自定义要求设置好所有参数后，所有广播内容都将自动进行，能够实现无人操作以及真正意义上的广播自动化。 2.3 高度保真的播音

该系统采用多媒体高保真数字录音技术、先进的音频压缩算法、音量控制程序以及降噪功能，使广播音频获得高保真、平衡、无噪音的效果，改善车站广播质量。 2.4 系统操作便捷

该系统具有方便的人机操作界面、操作方法便捷灵活。丰富的图形显示界面及列车轨道图显示，能够在运营不正常的情况下（如信号故障、列车晚点等），依然能够正确地显示列车的位置，并进行准确地广播，保证行车和乘客的安全。 3 自动广播系统的设计原理 3.1 系统硬件组成

该系统主要由红外传感设备、数据采集及处理模块、专用计算机以及电源模块四部分组成。图1为自动广播系统模块结构图。

（1）红外传感设备：主要用于采集列车进站、到站信号，通过在不同类型的轨行区间（地下站、高架站以及地面站）安装红外传感设备，感应列车进站、到站信息。

（2）数据采集及处理模块：列车进到站信息通过红外传感设备触发，触发信息发送到数据采集板，数据采集板的主要作用就是提供红外传感设备的驱动电路，将触发信息发送给数据处理板进行处理。数据处理板将处理后的触发信息由串口发送给专用计算机。

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（3）专用计算机：专用计算机上装有自动广播系统软件，该软件程序内部经过严谨逻辑处理后自动播放相应音频。

（4）电源模块：由于广播系统作为城市轨道交通运营行车组织的必要手段，它的作用非常重大。UPS设备作用是当自动广播系统设备供电停电时，可以不间断的保障电源供电，直到自动广播系统设备供电恢复正常。所以自动广播系统电源系统中应该引入UPS不间断电源，提高系统的可靠性和稳定性。 3.2 系统软件组成

自动播音系统软件部分用户登录模块、参数设置模块、音频编辑模块、音频播放模块及数据处理模块五个模块组成。

（1）用户登录模块：自动广播系统中，不同的用户有不同的权限。系统用户分为三种类型：普通用户、普通管理员、超级管理员，不同的密码将有不同的操作权限，在登录时输入该密码以保证操作安全。

1.普通用户：无法进行密码设置，以及主界面上的播放选择，总音量控制以及定时广播编辑等操作。

2.普通管理员：无法进行系统参数设置，主界面上播放选择等操作。

3.超级管理员：操作权限最高，可进行全部系统操作，并可以观察到数据通讯情况。 （2）参数设置模块：对于自动广播，参数设置非常重要，若设置错误将不能正常自动广播。车站定义为选择当前车站名。通讯设置开启，延迟时间n秒之后，如果没有收到传感器信息，将提示通讯故障。常用的参数设置有：进站广播设置、防止抖动/延迟时间、时间/日期设置、密码设置。

1.进站广播设置：是指进站广播的时间距离到站时间差。

2.防止抖动/延迟时间：表示对防抖动校验的精确度，越大则越精确，但延时越长；该值也用于调整自动广播的播放延迟时间，以调整到最佳播放时机。 3.时间/日期设置：更改专用计算机的时间、日期。 4.密码设置：只有管理员级别，才可进行密码设置操作。

（3）音频编辑模块：该软件系统可以对音频文件进行增加、删除以及修改。

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（4）数据处理模块：该软件系统的核心部分，具备复杂的数据处理逻辑，处理音频文件的播放等功能。

（5）音频播放模块：该模块主要负责音频文件播放的控制。 4 自动广播系统的不同触发方式

自动广播系统依靠轨行区间（地下站、高架站以及地面站）安装红外传感设备，感应列车进站、到站信息，因此地下站和高架站的红外传感设备安装方式不同，导致触发方式不同，分为实际触发和虚拟触发两类。

地下站区间一般情况下采用4个红外传感器，上行区间和下行区间各2个，分别定位上行、下行的列车进站、到站信息。那么地下站属于红外传感器实际触发模式。

高架站区间由于无法在区间固定红外传感器，那么实际使用2个传感器，上行区间和下行区间各1个，分别定位上行、下行的列车到站信息。而进站信息的触发采用虚拟触发的方式，通过在软件系统中设置，每个专用计算机都有IP地址，各个站点组成TCP/IP局域网，根据网络传输邻站到站信息判别本站进站信息。这样解决了高架站区间无法固定红外传感器的问题。 5 自动广播系统日常维护方法 5.1 硬件设备维护保养 5.1.1 专用计算机

检查电源联线连接牢固，外观是否有明显的损伤；检查是否能正常开关机；检查电源开关，复位按钮，能否正常使用；检查鼠标、键盘能否正常使用；检查显示器是否显示正常显示；检查系统时间是否正确；检查软件系统IP地址是否正确；检查软件系统功能是否正常，包括上行进站、上行到站、下行进站以及下行到站广播是否播放。 5.1.2 传感器

1.检查传感器是否正常触发。正常情况传感器触发亮红灯，不触发传感器不亮灯。在传感器正前方2米范围内遮挡，正常情况传感器的指示灯显示红灯，表示触发，若不亮灯或者一直亮红灯表明传感器故障；2.检查传感器安装是否牢靠。没有松动的情况，检查安装螺丝是否生锈，安装牢固；3.检查传感器是否出现老化、或者触发不灵敏。使用寿命达到三年，或者最大检测距离不足1米都可视为故障，需要进行更换。 5.1.3 UPS不间断电源

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1.检查电源联线是否连接牢固，包括各个设备与UPS不间断电源的连接是否牢固；2.检查UPS能否正常开机。

5.1.4 数据采集板及数据处理板

1.检查数据处理办卡是否能够正常通讯。使用串口调试助手进行数据测试；2.检查九针串口线是否损坏。

5.2 使用串口调试助手进行数据测试 调试方法如下：

5.2.1 自动广播系统通讯协议默认为 串口：1

波特率：9600bit/s 校验位：无 数据位：8位 停止位：1位

5.2.2 广播系统数据传输与返回

点击打开串口，选择“十六进制发送”和“十六进制显示”，在右侧发送框内输入数据，选择“自动发送”。则可以在上方发送框内接收到的相应的数据。 5.3 自动广播系统故障处理

现阶段自动广播系统的故障主要有四类： 5.3.1 自动广播系统数据采集板及数据处理板问题

如果故障现象为本站进站广播、到站广播都没有，那么可以判定为数据采集板或处理板故障。需要将专用计算机关闭，才能更换。拆开主机之后查看数据采集板上电源指示灯是否亮，若果不亮，那么判断为电源问题，更换完成之后连接好串口，进入电脑系统打开广播软件，查看是否正常。 5.3.2 传感器问题

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可根据列车上下行进站广播和到站广播故障现象，判断是否为传感器故障，如果上行或者下行进站或到站部分自动播音故障，即可排除数据采集板和数据处理板故障，可以判断为传感器故障，需要更换轨行区红外传感器，如果传感器接头松动，那么重新焊接接头即可。 5.3.3 线缆类问题

通讯故障主要是串口线是否松动，重新插拔串口线，还可以使用串口调试助手进行数据测试。

5.3.4 播音软件问题

查看专用计算机IP设置要设置正确，不正确会导致高架站没有进站广播；如果软件无法正常开启，那么重装电脑系统，使用一个移动光驱或者U盘启动盘进入GHOST还原电脑系统即可， 然后重新安装系统软件. 6 结束语

轨道交通向着高容量，高速率，更高可靠性的方向发展，那么轨道交通自动广播的实现方式有多种。自动广播系统在轨道交通中密切关系着运营质量和服务质量。本文全面阐述了自动广播系统的系统原理及实现方法，平时的日常维护与故障处理，希望在平时的日常工作中，提升自动广播系统的维护水平，从而提高运营质量。 参考文献

[1]吴汶麟.城市轨道交通信号与通信系统[M].北京：中国铁道出版社，1998. [2]夏德春，吴卉，张洪宇.地铁列车广播系统的设计与开发[J].铁路计算机应用，2011（01）.

[3]王焱林，城市轨道交通广播通信系统设计[J].软件导刊，2009（08）. 作者单位

南京地铁运营有限责任公司 江苏省南京市 210012