深圳地铁罗宝线列车PIS系统研究与分析.doc

1、深圳地铁罗宝线列车 PIS 系统研究与分析中图分类号：U231+.4 文献标识码： A 文章编号： 一、系统研究与分析 深圳地铁罗宝线（一号线）含一期线路工程和续建线路工程，共有3 种列车，分别由不同的车辆供应商提供，而三种车型的乘客信息系统（PIS）也由不同系统供应商提供，其部件组成、与通信系统（TCMS）的通信方式、功能等均不相同。 1、深圳地铁一号线列车及 PIS 提供商 深圳地铁一期工程 22 列车由长春客车厂庞巴迪轨道车辆有限公司制造。它的乘客信息系统（PIS）由英国 Whiteley 公司提供。 续建工程 26 列车由南车株洲电力机车有限公司制造。它的乘客信息系统是由新钶电子（上海

2、）有限公司提供的。 增购项目 4 列车由长春轨道客车股份有限公司设计制造。它的乘客信息系统是由天津市北海通信技术有限公司提供的。 2、 三种列车 PIS 系统比较分析 1）PIS 系统的组成部件不同 一期工程 22 列车的乘客信息系统由英国 Whiteley 公司提供，其主要部件包括：司机室音频控制单元 CACU、司机台音频控制单元 DACU、客室音频控制单元 SACU、乘客紧急控制单元 PECU、鹅颈麦克风、司机室扬声器、客室扬声器、动态地图控制器 DMC、动态地图显示器、综合图纹显示器 WDS。每节车设置一个动态地图控制器 DMC，每个控制器分两路控制动态地图显器，每路控制 5 个动态地图

3、显示器，动态地图显示器通过 DMC与 SACU 相连接。 续建工程 26 列车的乘客信息系统是由新钶电子（上海）有限公司提供的。其主要部件与一期工程 22 列车不同的是：该系统没有动态地图控制器 DMC、综合图纹显示器 WDS，麦克风为手提式麦克风，每个动态地图自身安装有控制器，直接与 SACU 相连接，并且系统安装有 ANM 环境噪音检测功能。 深圳地铁一号线增购 4 列车的乘客信息系统是由天津市北海通信技术有限公司提供。其主要部件与一期工程 22 列车不同的是：该系统没有动态地图控制器 DMC、综合图纹显示器 WDS 并且每个动态地图自身安装有控制器，直接与 SACU 相连接。 2）PIS

4、 系统与通信系统的通信方式不同 一期工程 22 列车 PIS 系统通过通信控制器（Com C）可与 TCC 系统的 VTCU 通信 续建工程 26 列车 PIS 系统通过 RS485 总线与 DDC（MMI 的控制单元）相连接，DDC 通过 MVB 接口与通信系统相连接。 增购 4 列车 PIS 系统通过通过 MVB 接口实现与 TCMS 系统的通信。 3）CACU 与 SACU 之间三种连接线不同 一期工程 22 列车 CACU 与 SACU 之间采用了三种线连接：语音双绞线、控制信号线，PA/PIS 列车数据控制总线。语音双绞线上的语音信号用于所有的通信模式。控制信号线在整列车中建立操作模

5、式。CACU 和 SACU 之间通过 PA/PIS 列车数据控制总线传递的命令和信号主要包括：来自于SACU 的故障报告、乘客警告报告和呼叫处理、从激活司机室到非激活司机室之间的优先权覆盖命令、动态地图（FSM）显示器信息（包括开门侧指示） 、WDS 显示器信息、图形触发和图形/文字上载。 续建工程 26 列车 CACU 与 SACU 之间由三条列车级总线连接：广播语音总线、紧急对讲语音总线和 CAN 总线。广播语音总线的语音信号用于除乘客紧急对讲外的所有通信模式。紧急对讲语音总线为乘客紧急通信（P-C）的语音信号提供一条单独的通道。CAN 总线负责双向通信，CACU和 SACU 之间通过 C

6、AN 总线传递的命令和信号主要包括：乘客广播命令、PECU 状态命令、SACU 状态、LED 动态地图显示器指令。 增购 4 列车 CACU 与 SACU 之间由三条列车级总线连接，分别为：广播音频总线、对讲音频总线，通信总线。广播音频总线为除了乘客紧急通信和司机室对讲以外的所有通信模式。对讲音频总线为乘客紧急通信（P-C）和司机室对讲（C-C）的语音信号提供通道。RS485 总线负责双向通信，CACU 和 SACU 之间通过 CAN 总线传递的命令和信号主要包括：乘客广播命令、PECU 状态命令、SACU 状态和 LED 动态地图显示器指令。 4）广播语音线用采用通信模式不同 由于一期工程

7、22 列车的语音线用于所有的通信模式，一条单独的语音双绞线限制了系统操作，在某一给定的时间内只允许这些模式中的一种模式运行。 续建工程的语音线用于除乘客紧急对讲外的所有通信模式，用紧急对讲语音总线为乘客紧急通信（PC）的语音信号提供一条单独的通道。紧急对讲(PC)控制线与广播(PA)控制线相互独立，互不影响，两者可以同时通信。 增购 4 列车的语音总线除了乘客紧急通信和司机室对讲以外的所有通信模式，用对讲音频总线为乘客紧急通信（PC）和司机室对讲（CC）的语音信号提供通道。紧急对讲(PC)控制线与广播(PA)控制线相互独立，互不影响，两者可以同时通信。 5）系统的部件集成度不同 续建工程 26

8、 列车的 PIS 系统与一期工程 22 列车、增购 4 列车相比较，在系统实现的功能上基本一致，但 CACU 的部件集成度较高。 一期工程 22 列车的 CACU 由列车通信卡、乘客信息系统控制卡（PISC） 、CACU 中央处理器卡（CACU_CPU） 、音频控制矩阵卡、模拟列车配线接口卡、前部面板通信卡、数字列车配线接口卡、内部电源卡和电源接口模块 9 个模块组成。 续建工程 26 列车的 CACU 由电源模块、主处理器模块、多功能接口模块、语音控制模块和存储模块 5 个模块组成。 增购 4 列车的 CACU 由电源模块、接口单元、重联控制模块、控制盒模块、音频处理模块、中央控制模块、数字

9、报站器和 MVB 接口模块 6 个模块组成。 6）系统的用户接口操作方便程度不同 续建工程 26 列车、增购 4 列车的用户接口比一期工程 22 列车的用户接口操作方便。 设置客室与司机室广播音量的大小：一期工程 22 列车提供的用户接口不可以直接设置客室广播音量大小，要通过 RS232 公母头交叉线连接PTU 与 CACU CPU 卡串口，用 SSCOM3.2 软件设置客室与司机室广播音量的大小。续建工程 26 列车 CACU 前面板上安装有 1 个音量控制旋钮，6 个静音控制开关。音量控制旋钮用来调节整列车的广播音量，分 16 档。静音控制开关可以使对应车厢的广播静音。面板上还有一个用来调

10、节司机室扬声器音量的内沉式旋钮，设置客室音量大小操作方便。增购 4 列车CACU 面板上安装有调节音量的按键，包括预设、静音、手动、自动、测试及 60-100 分贝键。DACU 面板上安装有可以选择司机室扬声器监听广播的按键。 广播的测试，一期工程 22 列车没有提供广播测试的接口。续建工程与增购 4 列车的 CACU 上均安装有一个广播测试安键，可供用户做广播测试试验，操作方便。 7）系统各部件的地址码生成方式不同 一期工程 22 列车的每个 CACU、SACU、PECU、LED 动态地图显示器的地址由系统软件设置生成，每次更换新设备后需要通过Configurator.exe 软件重新设置生

11、成地址。 续建工程 26 列车和增购 4 列车的每个 CACU、SACU、PECU、LED 动态地图显示器都有一个唯一的地址。地址固化在连接插头里，通过接口插头进行跳接，因此在更换设备后不需要重新设置地址。 8）系统故障诊断功能的不同 一期工程 22 列车没有故障诊断功能，不方便对故障的查找与分析。 续建工程 26 列车的 PIS 系统和增购 4 列车的 PIS 系统有故障诊断的功能，但此功能目前还不完善。 二、系统改进措施及建议 1、增加 CACU 主从切换功能 CACU 部件故障是导致列车清客下线的 PIS 故障之一。目前一期工程22 列车、续建工程 26 列车、增购 4 列车的 CACU

12、 均无主从切换的功能，若增加 CACU 的主从切换功能，便能有效降低正线上因主 CACU 部件故障使整车无自动人工广播、无动态地图显示而导致列车清客下线事件发生的概率。 增加 CACU 主从切换功能技术方案：CACU 主备冗余，司机台音频控制单元 DACU 直接接入系统内部通信总线。 CACU 采用主从工作模式，一旦主机发生故障，从机将自动进行转换，执行对列车乘客信息系统的控制。司机室音频控制单元直接接入 RS485总线，广播音频列车线，对讲音频列车线，当主机发生故障时，在受控端司机室仍能实现司机对乘客的广播、自动广播和司机的对讲功能。 2、增加 P-C 模式独立于其它模式功能 一期工程 22

13、 列车当正线上 PECU 故障（按钮未被按下但 PECU 自动呼叫）时，由于列车的语音线用于所有的通信模式，一条单独的语音双绞线限制了系统操作，在某一给定的时间内只允许这些模式中的一种模式运行。而 P-C 模式又优先于其它模式，所以列车无自动人工广播，若复位无效，会导致列车清客下线。若将系统进行整改，使 P-C 独立于其它模式，则正线上不会发生因 PECU 故障导致列车无自动人工广播清客下线。3、增加相邻车辆 SACU 相互支援功能 若一个 SACU 部件故障会导致一节车无自动人工广播、无动态地图显示。这是地铁列车正线上常见故障之一。相邻 SACU 相互支援功能，就是在本节车 SACU 部件故

14、障时，可由相邻车辆的 SACU 支援，控制本节车广播与动态地图正常工作，等列车回库后再进行故障处理，这样就能有效减少正线上因 SACU 部件故障对列车运营带来的影响。 4、改变列车布线使一个 SACU 控制本节车一半客室扬声器和一半动态地图显示器 若一个 SACU 部件故障会导致一节车无自动人工广播、无动态地图显示。这是地铁列车正线上常见故障之一。若能改变列车布线使一个 SACU控制本节车一半客室扬声器和一半动态地图显示器，那么在本节车 SACU部件故障时，只影响本节车和相邻车辆一半客室扬声器的广播和一半动态地图的显示，不会导致整节车无广播无动态地图显示，有效减小正线列车因 SACU 部件故障

15、带来的影响。 5、采用以太网总线及 LCD 动态地图显示方式 1）列车有线广播系统、线路图动态显示系统共用以太网总线，以太网总线采用环网冗余接线方式 。系统设计硬线控制线及音频线，在网络总线失效的情况下仍可实现广播功能。 2）两端司机室各设一台列车 PIS 控制主机，互为热备分，即主从功能，当一端的控制主机发生故障，另外一端自动激活工作。 3）每个客室设置有两块完全相同的主处理器模块，一路处于工作状态另一路处于热备份状态,提高系统冗余度。 4）动态地图均配置独立处理器，存储需要显示的各项视频资料，接收客室主处理器单元下发的控制数据，完成动态显示功能，一个动态地图故障不影响其它动态地图显示。 5）系统具备自诊断功能，并能存储相关故障数据及操作历史数据。 三、结言 地铁列车 PIS 系统的运营状态取决于该系统的稳定性，影响系统稳定性的因素除了系统硬件的选用及软件编程之外，还有系统的冗余功能。因此该系统在设计或整改时必需注意系统的冗余功能，包括总线冗余设计、司机室主机主从切换功能、客室主处理器模块双备份设计、一个设备故障不影响其它设备运行的功能等。其次，用户密切关注的还有该系统的自我诊断功能、使用的方便程度及噪减功能等方面。