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摘要：概述某城轨车辆的PIS系统通信功能的设计，介绍PIS系统相关功能控制及其与列车控制系统之间的数据交换通信情况。

关键字：PIS系统；城轨车辆；功能描述

中图分类号：TP39         文献标识码：A

1.引言

本文介绍某海外城轨车辆的乘客信息系统（简称PIS系统）相关功能及其与CBTC、TCMS之间数据交互，描述列车报站、客室线路显示/媒体播放、以及司机室信息显示及监控等功能。

2.PIS系统功能描述

2.1概述

每列车有两个PIS控制器，即车载列车广播系统主机ACSU，其中占有端司机室的ACSU为主，另一端则为从。

主从两端的ACSU都与TCMS保持通信，但有“Slave/Master”状态区别，表示各自是“Slave”还是“Master”。当“Master”ACSU发生故障，“Slave”ACSU会检测到故障，并自动切换为“Master”状态。此时发给TCMS的数据中，两端ACSU的“Slave/Master”状态自动互换。

PIS系统的ACSU 通过MVB与TCMS（VCM、HMI）及CBTC进行通信，数据流向示意如下图1所示。

2.1.1司机室占有

正常情况下，仅有1个司机室处于占有状态。

2.1.2操作器件

为实现PIS系统的广播、对讲、显示功能，列车上所设的人机界面有：

（1）HMI显示屏

通过操作HMI显示屏上的软按键实现报站、越战、显示等功能。

（2）广播控制盒DACU

DACU上布置“监听音量”调节旋钮、“Reset”、“PA”、“CAB”、“EMG”4个带指示灯的按钮以及鹅颈话筒，司机对PIS系统的控制通过DACU和HMI共同完成。

2.2操作模式

PIS系统有两种工作模式：全自动模式，半自动模式。HMI上设置有模式切换按键，模式选择后通过MVB传给PIS，系统默认为全自动广播模式。

（1）当信号系统可进行全自动报站时（ATO_mode=1 or SATO_mode=1），司机通过HMI可选择进入全自动报站模式还是半自动报站模式；全自动报站时由CBTC系统将信号通过MVB传给PIS实现报站等功能。

（2）当信号系统全自动报站功能失效时（ATO_mode=0 & SATO_mode=0），HMI自动设置广播模式为半自动广播模式。此时， HMI上的全自动/半自动报站模式软按键无法操作。

半自动广播模式下，PIS系统将根据VCM传输过来的车辆实际速度信号、门状态信号及开关门信号等触发站台信息广播。

2.3线路站点数据库

HMI中包含了一个存有"HMI_route_ID"、"HMI_line_ID"、"HMI_station_ID"和相关站名的数据库。

"HMI_route_ID"表示同一条线路上行/下行，例如从A站到B站 "HMI_route_ID"为1；则从B站到A站"HMI_route_ID"为2。

"HMI_line_ID"表示线路号，例如线路1的"HMI_line_ID"为1，线路2的"HMI_line_ID"为2。

"HMI_station_ID"是一组从1开始的数字，其中1表示起始站，最大的数字表示终点站。

站名显示和广播都可根据需求设定语言类型、显示效果。

2.4列车广播系统

2.4.1OCC广播

控制中心OCC可以对乘客直接广播，列车广播系统为车载无线通信系统提供语音接口和所需的触发信号接口来激活控制中心OCC对客室广播功能。

当OCC对乘客进行语音广播时，车辆上的任何广播活动将被停止，DACU上<PA>按键一直保持闪烁，乘客通过客室扬声器听到OCC的广播，司机通过司机室扬声器听到来自OCC的广播。广播结束后，<PA>按键自动熄灭。ACSU将反馈给TCMS状态字“Radio_to_PA”，表示正在进行OCC广播。

2.4.2司机室对讲

在有蓄电池供电的情况下，一列车两端的司机室可以通话。

DACU面板设置有司机对讲<CAB>按键。当一端司机室驾驶员需要与另一端驾驶员通话时，司机按下<CAB>按键，对讲通讯功能被激活，两端司机可以进行双向通话，两端司机室均可通过本方的司机室扬声器监听对方司机的讲话，通话过程中两端驾驶室内的<CAB>提示灯处于点亮状态。当任意一方需要结束本次通话时，可按下<CAB>按键结束本次通话，按键提示灯熄灭。司机对讲的通话内容不会传送到客室广播扬声器，也不会影响列车播放预录语音广播。

ACSU将反馈给TCMS司机对讲状态字“Cab_to_Cab”，表示正在进行司机对讲。

2.4.3司机与乘客紧急对讲

在紧急状况下，乘客可以按下设置在客室的紧急对讲装置PECU上的嵌入式按钮，并通过按钮旁的内藏式对讲装置实现与司机双向通话。

PECU内置麦克风和扬声器，显示面板有3个LED指示灯（<Wait>、<Speak>、<Listen>），用于指示通话状态。

紧急情况下，乘客与司机间紧急对讲流程为：

1）乘客按下PECU上紧急呼叫按钮，触发紧急呼叫连接。PECU上<Wait>指示灯闪烁，主控驾驶室的驾驶台DACU上“EMG”指示灯闪烁，广播扬声器中有报警音。

2）司机可决定是否与乘客进行通话，如果确定接收对讲，则按下DACU上<EMG>按键，触发紧急对讲功能，PECU上<Wait>熄灭，<Speak>和<Listen>指示灯变成常亮。如果司机不与乘客进行通话，则按下<Reset>按键，可以取消乘客触发的对讲请求，在没有其他紧急对讲请求存在的情况下，所有指示灯熄灭。

3）乘客可以与司机进行双向通话；乘客可以通过PECU内置扬声器听见司机的回复。

4）司机按下司机操作台上的<Reset>按键，可终止紧急呼叫连接，同时指示灯熄灭。

5）如果乘客发起紧急对讲请求后，司机在20s内未应答，该紧急对讲请求将自动转接到OCC，发起乘客与OCC通话。

ACSU将反馈给TCMS乘客紧急对讲状态字“Driver/OCC_to_PECU”，表示正在进行司机/OCC与乘客紧急对讲。

一列车上的乘客紧急通话点最多只能开通一个，对讲通讯模式的通话内容不会传送到客室广播扬声器。通话采用先到先通原则。

PIS系统将整列车的PECU状态反馈给TCMS，并在司机台HMI上一一显示，不同颜色代表不同状态，红色图标表示故障，橙色图标表示正在发起等待接通，绿色图标表示紧急对讲正在通话中，灰色图标则表示紧急对讲正常且未被激活。

2.4.4人工广播

司机可以用DACU上的鹅颈话筒对客室广播。

在司机室占有端，司机通过按下司机台上DACU的<PA>按键触发司机对客室人工广播功能。按下广播按键后，司机人工广播功能被激活，广播语音资源被司机人工广播功能占用，<PA>按键指示灯保持常亮。司机可以通过鹅颈话筒对客室进行广播，广播音从客室广播扬声器和另一端司机室扬声器中播放，而本端广播司机室为静音。在广播期间，<PA>按键指示灯保持常亮，司机完成广播后再次按下<PA>按键，<PA>按键指示灯熄灭。

ACSU将反馈给TCMS人工广播状态字“Cab_to_PA”，表示正在进行人工广播。

2.4.5紧急信息广播

当列车出现紧急情况时，司机可操作HMI运行界面上的“紧急广播”按键，进入紧急广播条目选择界面，选择确定之后，PIS系统可自动对全列车进行选定条目重复广播。

司机选择完成后，HMI将“Emergency_announcement_ID”发给PIS，PIS进行紧急信息广播；同时，ACSU将反馈给TCMS状态位“Emc_announce_activated”，表示正在进行紧急信息广播。

在HMI界面中可设定紧急广播重复播放次数，也可通过按下“停止”按键停止播放紧急广播。

2.4.6全自动报站广播

PIS工作在全自动报站模式时，实时接收来自CBTC信号系统的报站触发信号，所有从CBTC来的信息对VCM有效，所有这些信息将通过MVB传给PIS系统。

当全自动报站模式有效，且PIS系统通过车辆MVB总线收到来自CBTC的跳站信号时，PIS系统要将 “Cbk_current_station_ID”加1，PIS系统不触发广播。

在CBTC全自动报站模式下，HMI上的相应按钮都能使用，且功能与非ATC模式一致（如按钮、、、 ）。司机可以使用这些按键影响站点广播

2.4.7半自动广播

PIS工作在半自动模式时，实时接收TCMS系统发来的列车号、车辆速度信号、开/关门信号，实现列车半自动广播及显示。此时PIS将根据车辆从VCM传过来的速度信号、门状态信号和开关门信号计算距离或时间（距离和时间参数可通过软件设置），距上一站50m～100mm或离站20s时，PIS触发离站广播。

系统工作在半自动广播模式下，在起点站需要司机在HMI上设置列车号、线路、起点站、终点站。正常情况下，在列车运行过程中，无须司机操作。

（1）HMI上线路选择

当列车位于起始站时，司机必须操作HMI上的“光标”和“确认”键来定义线路。如果列车是从一端行驶到另一端，当前列车位置必须为“始发站”且目的地必须为“终点站”。

（2）HMI上人工干预

HMI上设置、、、 4个软按键。全自动/半自动报站模式下均可操作。

当司机发现PIS反馈给HMI显示的当前站站名错误时，司机可通过、调整当前站站名显示，并操作、人工触发离站/到站广播。

表示“无声的跳到上一站”功能， 表示“无声的跳到下一站”功能。

  表示“激活离站广播”功能， 表示“激活到站广播”功能。

（3）站点显示

HMI将在运行界面的上部显示站点信息，包括始发站、下一站、终点站。

无论工作在全自动或半自动模式，PIS将反馈起点站（Cbk_start_station_ID）、终点站（Cbk_terminal_Station_ID）、下一站（Cbk_next_station_ID）站点给HMI，从而能在HMI中相应的站名显示区域显示相应的站名。

若PIS工作在半自动模式下，司机需要在起点站设置起点站、终点站、线路等信息。

此模式下PIS将根据VCM传过来的速度信号、门状态信号和开关门信号来评估车辆在线路上所处的位置，PIS 产生相应的触发信号来触发相应的广播和乘客信息显示系统。

a） PIS反馈给HMI的"Cbk_start_station_ID"与"HMI_start_station_ID"一致，起点站的站名将被显示在HMI相应的起点站信息显示区域。

b）PIS反馈给HMI的"Cbk_terminal_station_ID"与"HMI_end_station_ID"一致，终点站的站名将被显示在HMI相应的终点站信息显示区域。

c）PIS反馈给HMI的"Cbk_ next _station_ID"与"HMI_next_station_ID"一致，相应的站名将被显示在HMI相应的站名信息显示区域，显示的内容为下一站站名。

2.5LED信息显示系统

2.5.1司机室目的地LED显示屏（集成列车号）

显示屏用于显示本列车运行的列车号和终点站信息。显示内容与数字广播同步。

PIS系统接收CBTC发出的列车号或HMI上手动调节发出的新列车号，并在LED显示屏上显示两位数字。

2.5.2客室铰接端LED显示屏

用于显示下一站站名、开门侧及其它宣传文字，显示内容与数字广播同步。

2.5.3列车外侧LED显示屏

用于显示目的地，显示内容与数字广播同步。

2.5.4门区LED动态地图显示屏

用于实时显示线路运行状况，包括已运行站点、将到达站点、未运行站点、线路运行方向、开门侧信息等。

2.6LCD媒体播放系统

在客室LCD显示屏上显示站点信息，如起点站、终点站、下一站等信息。

2.7视频监控系统

正常情况下司机室监控屏TLCD状态为黑屏。

在列车到达站点速度为零时，自动接收站台3个摄像头画面并在TLCD上显示；当司机手动操作或有紧急情况发生时可触发TLCD状态，显示列车内14个摄像头所在画面。

视频监控系统与乘客紧急对讲、客室车门紧急解锁、火灾报警系统联动，当上述功能被激活时，TLCD将自动显示客室摄像头画面；

“Call_PECU_11”表示D1车第1个紧急报警器呼叫，可作为乘客紧急对讲与视频监控系统联动的触发信号；

“Door_emergency_release_1_2”表示M车1号门的紧急解锁激活，可作为客室车门紧急解锁与视频监控系统联动的触发信号；

“Fire_alarm_2”表示M车有火灾报警，可作为火灾报警系统与视频监控系统联动的触发信号。

2.7.1站台摄像头画面显示

当列车到达站点且速度为零时，站台上的三个摄像头画面将通过车地无线射频传输系统传输到车辆上，车辆PIS系统接收到相关画面并直接显示到TLCD上，方便司机观察乘客上下车情况。

2.7.2火灾报警监控和状态显示

当列车某辆车发生火灾时，MVB 总线将相应（D1/M/D2）车辆的火灾信号传送给PIS系统主机ACSU，由PIS系统主机ACSU传给视频监控系统主机DVR，此时TLCD全屏显示发生火灾车厢内的图像。同时，HMI上根据MVB总线发送的FAS信息进行相应的状态显示并有声音提示。

2.7.3紧急对讲监控

当列车的某个紧急对讲被激活后， PIS将此信号传送给视频监控系统，TLCD将全屏显示激活的紧急对讲装置周围的图像。

2.7.4门紧急解锁监控

当列车某个门的紧急解锁被释放后，MVB总线将相应的门紧急解锁信号传送给PIS，PIS将此信号传送给视频监控系统，视频系统将拍摄门紧急解锁相应车厢的画面，并将此画面显示在司机室TLCD上。

2.8PIS故障诊断显示

根据PIS发送的相应诊断字信息在HMI上进行相应的故障显示，且相应的故障记录在ERMe中。

2.9PIS工作状态显示

根据PIS发送的状态信息在HMI上显示相应的状态。

2.10软件版本显示

HMI显示屏根据PIS发送来的相应软件版本号来显示PIS版本信息。

3.结束语

本文介绍了一种海外城轨车辆PIS系统通信功能的设计，详细阐述了PIS、TCMS、CBTC之间的信号传输及相关设置，对后续类似项目具有一定的参考性。

参考文献：

[1]孙运奇，展晓义.南京地铁一号线大小交路运行方式分析与探讨[J].上海铁道科技.2008，（2）.106-107.

作者简介：

袁玲，工学硕士，2010年毕业于南京理工大学控制理论及控制工程专业，现从事轨道交通教学工作。