发表时间：2018-08-06T10:03:05.730Z 来源：《科技中国》2018年3期作者：老永新
[导读] 摘要：广州地铁四、五号线车载PIDS系统的核心设备为双套配置，但不具备自动切换功能，无法发挥故障应急处理的作用，加大了维护工作量和成本。利用自身系统的结构特点，四、五号线车载PIDS系统可对播控系统和CCTV系统进行优化，使系统所有功能正常实现的同时，系统拓扑及数据流向得到简化、统一，降低维护难度，减少设备维护量。
摘要：广州地铁四、五号线车载PIDS系统的核心设备为双套配置，但不具备自动切换功能，无法发挥故障应急处理的作用，加大了维护工作量和成本。利用自身系统的结构特点，四、五号线车载PIDS系统可对播控系统和CCTV系统进行优化，使系统所有功能正常实现的同时，系统拓扑及数据流向得到简化、统一，降低维护难度，减少设备维护量。
关键词：车载PIDS；自动切换；系统结构；优化
引言：广州地铁四、五号线运行时间较长，四号线运行已达13年，五号线运行已达8年，车载乘客信息显示系统（以下简称PIDS系统）设备性能已出现明显下降，设备故障上升趋势明显，部分列车车地无线通信功能无法稳定运行，对列车运行的监控、调度指挥均造成一定影响。另一方面，四、五号线车载PIDS系统
设计时期的技术功能满足不了现在的运营要求，无法自动切换的系统核心设备不能应急处置故障，同时增加了设备维护量和成本。因此，本文梳理了广州地铁四、五号线车载PIDS系统的状况，分析系统结构及其功能实现存在的问题，研究总结出优化方案，为故障修复提供方法，达到简化、统一列车PIDS系统结构的目的，为其他旧线路车载PIDS系统改造优化提供参考。
一、系统现状
广州地铁四、五号线车载PIDS系统包括播控部分和视频监控（以下简称为CCTV）部分。播控部分负责车载LCD显示，用于显示乘客信息。CCTV部分负责对驾驶室、客室进行录像监控。
1、车载播控系统
列车车载播控系统由两端车头的LCD播放控制器、PIDS交换机以及每节车厢的分屏器、LCD显示屏组成。其中，PIDS交换机负责把列车的LCD控制器、车载控制器、车载视频监控网络以及WLAN交换机连接在一起，从而通过WLAN网络实现PIDS系统的车地数据流交换。两端LCD控制器负责输出视频信号，并通过分屏器将视频信号分流给车厢显示屏。正常情况下，每端LCD控制器负责本端3节车厢的显示屏视频信号输出，部分列车则调整了分屏器的级联方式，使单端LCD控制器负责1节或多节车厢显示屏的视频信号输出。
2、车载CCTV系统
车载CCTV系统由两端车头的视频服务器、车载控制器及每节车厢的媒体网关、摄像头组成。其中，两端视频服务器负责存储整列车的录像，媒体网关负责将摄像头的模拟信号进行编码转发给两头的视频服务器，车载控制器提供远程调看的中转功能。
3、PIDS车地无线通讯方式
在广州地铁四、五号线WIFI功能上线后，车载PIDS网络如图1（以五号线旧车为例）所示。车载PIDS设备通过PIDS交换机与WLAN交换机连接，由两端WLAN交换机各提供的一路通道实现车地通讯。WLAN
做了隔离优化后，PIDS通过单边桥接实现车地通讯，因此，只有一端LCD播放控制器请求并接收PIDS直播流，而另一端LCD播放控制器则通过CCTV媒体网关组成的网络接收同步数据，实现两端LCD播放控制器同步直播。此外，CCTV远程调看功能则由地面中央的远程调看软件操作，通过列车任意一端车载控制器调看同一端视频服务器的录像。
二、系统存在问题
广州地铁四、五号线车载PIDS系统存在以下问题：
1、车地通信的数据流占用CCTV网络
由于PIDS系统使用单边桥接进行车地无线通信，其中一端LCD播放控制器必须通过CCTV网络接收直播流，这加重了CCTV系统媒体网关的运行负担，影响列车录像功能，增大CCTV系统隐患。
同理，如果列车CCTV远程调看功能正常，远程调看数据从非桥接端的CCTV主机提取，则远程调看的数据流也要占用CCTV网络，同样增大媒体网关运行负担，如图2所示。
2、LCD播放控制器冗余问题、分屏器级联问题
如图3所示，广州地铁五号线赠购车与五号线旧车的PIDS实现方式不同，整车LCD的视频信号只由其中一端LCD播放控制器提供，且可通过两端的北海服务器实现视频输出端的切换，但在主用LCD控制器故障时，需人工操作两端北海服务器编码器实现视频信号的人工切换。因此，两端LCD播放控制器并不能实现自动切换，没起到故障应急处理的作用，且增加了设备维护成本。
正常情况下，广州地铁四、五号线旧车两端LCD播放控制器均要输出视频信号到客室显示屏，参考图1。部分列车曾调整了分屏器的级联方式，使单端LCD控制器负责1节或多节车厢显示屏的视频信号输出，导致各列车的级联情况不统一，一定程度上加大了故障处理的难度。同时，旧车两端LCD播放控制器并非互为冗余关系。
3、CCTV远程调看问题
四、五号线列车CCTV远程调看用于地面中央的调度员实时监控列车运营情况，便于指挥列车运营及应对突发事件。四、五号线的车载控制器故障率较高，影响了CCTV调看功能的可靠性和稳定性。
三、优化方案
针对上述3点系统问题，四、五号线车载PIDS系统可利用自身的结构特点进行如下优化：
1、基于两端LCD播放控制器不具备热冗余功能，取消两端LCD播放控制器、车载控制器同时在线运行，统一四、五号线所有列车的PIDS结构。
（1）对于四、五号线旧车，修改分屏器的级联，把车尾的A车厢分屏器换位B车厢分屏器，统一由车头的LCD播放控制器作为全车LCD的视频信号源。
（2）对于五号线赠购车，切换到车头LCD播放控制器作为视频源。
（3）对于四、五号线所有列车，取消两端车载控制器同时在线运行，只保留车尾的车载控制器。
该优化实施后，每部车能减少一端LCD播放控制器、车载控制器的维护量和维护成本，方便了日常故障处理。
2、LCD播放控制器改造为车载控制器。
为解决车载控制器故障率高的问题，LCD播放控制器可改造为车载控制器，有以下两种实现方式：
（1）改造替换。将空闲出来的车尾LCD播放控制器改造为车载控制器。只需把LCD播放控制器的PIDS软件删除，再把车载控制器的列车监控软件安装在LCD控制器上，并做好数据配置，即可把LCD播放控制器改造为车载控制器。
（2）功能整合。在LCD播放控制器上添加车载控制器功能。保留LCD播放控制器的PIDS软件及原设置，把车载控制器的列车监控软件安装在LCD播放控制器上，同时增加车载控制器的IP。
方式1可确保LCD播放控制器和车载控制器完全独立、互不影响。方式2可节省LCD播放控制器数量，但存在车载控制器软件界面覆盖视频播放界面的风险，因此使用方式1更为可靠。
3、取消PIDS数据流占用CCTV网络
出于保护CCTV网络的考虑，统一将所有列车车头的媒体网关断开与PIDS交换机的连接，仅保留车尾的媒体网关与PIDS交换机连接，避免PIDS数据流占用CCTV网络，同时确保CCTV远程调看功能不受影响。
车头的媒体网关断开与PIDS交换机的连接后，PIDS车地无线通信需实行双边桥接，保证车头的LCD播放控制器和车尾的车载控制器
均能进行车地通信。
优化后，列车PIDS系统网络如图4所示。
结束语：上述优化方案把播控系统的车地数据流和CCTV系统的车地数据流独立到列车两端，使车地数据流不用占用CCTV网络，CCTV网络仅用于车载录像的车内传输，保证了CCTV系统相对独立地运行，并针对LCD播放控制器不具备热冗余自动切换功能，简化车载PIDS设备，使车载PIDS结构更为清晰、统一。对于未达到升级换代的车载PIDS系统，本文为在运营的车载PIDS系统的维护方式提供了参考，但由于技术发展的阶段性，本优化方案只能适用于同时期或同技术特点的车载PIDS系统。
参考文献：
[1]陈伦，刘庆超，操文元. 下一代车载乘客信息系统[J].电视技术,2016，40（8）：132-138
[2]漆瑾. 广州地铁四号线车辆车载乘客信息显示系统改造[J]. 电力机车与城轨车辆, 2009,1（32）：43-45
广州地铁3号线时间
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