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1中低速磁浮列車PIS系統(tǒng)要求及設(shè)計方案

1.1中低速磁浮列車對PIS系統(tǒng)的要求中低速磁浮列車是一種全新的軌道交通形式，最高運行時速100km/h，具有轉(zhuǎn)彎半徑小、噪聲低、環(huán)保安全等特點，為人口密集的城市和對環(huán)保要求高的風(fēng)景名勝地提供了新的軌道交通解決方案。南車中低速磁浮列車采用3節(jié)車輛固定編組的形式，Mc車為帶司機(jī)室的車輛，M車為不帶司機(jī)室的車輛。中低速磁浮列車PIS系統(tǒng)應(yīng)實現(xiàn)磁浮列車公共廣播、列車兩端司機(jī)對講、客室乘客與被激活端司機(jī)室司機(jī)的緊急對講、客室內(nèi)部情況監(jiān)控等功能。傳統(tǒng)輪軌列車PIS系統(tǒng)主要控制設(shè)備分布在車輛兩端司機(jī)室內(nèi)，中間車每節(jié)車廂有一個控制器負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)換，但中低速磁浮列車采用3節(jié)車輛固定編組的新形式，并且對整車各系統(tǒng)提出了輕量化的要求，若按照傳統(tǒng)城軌列車的PIS系統(tǒng)設(shè)計方案進(jìn)行設(shè)計，將無法滿足中低速磁浮列車的要求。1.2磁浮列車PIS系統(tǒng)方案說明針對中低速磁浮列車的技術(shù)要求和輕量化要求，我們設(shè)計了一套3節(jié)編組中低速磁浮列車專用的PIS系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括車載廣播系統(tǒng)、司機(jī)對講系統(tǒng)、乘客緊急報警系統(tǒng)及列車視頻監(jiān)控系統(tǒng)四大部分，設(shè)計了磁浮列車專用的列車廣播與視頻控制單元（ACSU）、司機(jī)廣播控制盒（DACU）、司機(jī)室話筒（MIC）、客室視頻服務(wù)器（DVS）、客室揚聲器（SAP）、緊急報警及對講裝置（PECU）、客室內(nèi)部攝像機(jī)（CAM）、數(shù)碼硬盤錄像機(jī)（TDVR）等部件，實現(xiàn)了磁浮列車對PIS系統(tǒng)的公共廣播、司機(jī)室對講、緊急對講等功能。1.2.1公共廣播公共廣播和列車兩端司機(jī)對講系統(tǒng)合稱車載廣播系統(tǒng)，包括揚聲器、廣播控制盒、數(shù)字報站器、放大器等。PIS系統(tǒng)根據(jù)車輛控制計算機(jī)發(fā)送來的線路信息、距離（或速度）信息、車站代碼信息和控制指令，進(jìn)行相應(yīng)的計算處理后自動向客室播放所需的語音片斷（包括音樂、提示音、各種語言的語音等可聽到的音頻信息）；該語音片段是事先錄制好并經(jīng)過數(shù)字化處理后存放于設(shè)備內(nèi)的線路信息、車站信息、乘客注意事項、應(yīng)急信息、廣告、換乘信息和緊急信息等需要公開告知的信息。當(dāng)需要播放時由系統(tǒng)自動調(diào)用并通過數(shù)字合成處理，還原為音頻信號。緊急信息包括預(yù)錄緊急信息和OCC通過車載無線（TETRA）發(fā)送的語音信息。1.2.2列車兩端司機(jī)對講列車兩端司機(jī)對講功能由DACU、ACSU和另一端司機(jī)室的DACU共同完成，可以實現(xiàn)司機(jī)室之間的對講通信。只要有一個駕駛臺受控，任何一個駕駛臺都可通過操作DACU的對講鍵觸發(fā)兩個司機(jī)室之間的對講。1.2.3客室乘客與被激活端司機(jī)室司機(jī)的緊急對講在每節(jié)客室安裝2套乘客緊急報警及對講裝置，用于車廂內(nèi)出現(xiàn)緊急情況時乘客向司機(jī)報警，乘客與司機(jī)之間可進(jìn)行半雙工雙向通話。在客室內(nèi)出現(xiàn)緊急情況或發(fā)生突發(fā)事件時，乘客按下安裝在客室車廂在靠近側(cè)門處的乘客緊急對講裝置上的報警按鍵，PECU指示燈亮，同時司機(jī)室DACU顯示報警指示，司機(jī)可通過DACU選擇是否與報警點進(jìn)行通話，乘客根據(jù)PECU上的狀態(tài)指示（通話或等待），與司機(jī)進(jìn)行通話。當(dāng)有多個乘客同時報警時，司機(jī)可按照乘客報警次序輪流選擇與乘客進(jìn)行通話，在通話完成后，司機(jī)復(fù)位緊急報警按鈕時記錄結(jié)束。當(dāng)司機(jī)應(yīng)答乘客的報警后，系統(tǒng)可對乘客報警的時間、地點及通話的內(nèi)容進(jìn)行存儲，存儲文件采取“先進(jìn)先出”機(jī)制循環(huán)存儲。存儲的文件可通過相應(yīng)接口（USB或以太網(wǎng)）進(jìn)行下載。1.2.4客室內(nèi)部情況監(jiān)控與記錄列車視頻監(jiān)控系統(tǒng)在每個客室安裝兩個攝像頭，以監(jiān)控客室狀況，攝像頭與DVS相連接，經(jīng)過編碼后通過以太網(wǎng)傳輸?shù)絋DVR中存儲。列車視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要是對運行列車司機(jī)室、客室內(nèi)部進(jìn)行實時視頻監(jiān)控，并對運行列車車廂、司機(jī)室的所有攝像頭記錄的視頻圖像信號在TDVR中進(jìn)行連續(xù)的記錄，為事件事后的調(diào)查提供依據(jù)，TDVR為冗余管理的智能控制單元，它可以控制視頻監(jiān)控系統(tǒng)的所有操作。操作人員可以控制視頻監(jiān)控系統(tǒng)的所有操作和錄像。1.3磁浮列車PIS系統(tǒng)特點磁浮列車PIS系統(tǒng)在滿足列車對PIS系統(tǒng)基本功能需求的前提下，優(yōu)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了單主機(jī)PIS系統(tǒng)的集中控制，提高了系統(tǒng)的可靠性。本系統(tǒng)的設(shè)備均采用模塊化、一體化的設(shè)計方案，主要的控制器和輔助設(shè)備設(shè)計為插入式的板卡模塊，集成于3U19寸標(biāo)準(zhǔn)的車載防磁機(jī)箱中，做到了系統(tǒng)優(yōu)化及集中控制，為安裝、檢修工作提供了方便。

2中低速磁浮列車PIS系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計

2.1中低速磁浮列車PIS系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計方案為實現(xiàn)中低速磁浮列車對PIS系統(tǒng)設(shè)備數(shù)量和重量的要求，設(shè)計過程中采取了優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計和集中控制等優(yōu)化設(shè)計方案。2.1.1PIS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化中低速磁浮列車PIS系統(tǒng)方案將原本布置在兩端司機(jī)室的主要控制器ACSU、PACU合并，并移至中間車控制柜中，這樣PIS系統(tǒng)的主要控制機(jī)箱就由最初設(shè)計方案的5個變?yōu)?個，質(zhì)量更是在整個列車PIS系統(tǒng)的基礎(chǔ)上減少了40kg。但此優(yōu)化方案若不采取措施，將會導(dǎo)致司機(jī)室兩端DACU無法順利實現(xiàn)換端，為此，我們研究出兩種方案解決這一問題：方案1為在DACU設(shè)備上安裝撥碼盤ADDR，通過控制撥碼盤，激活在線端司機(jī)室的PIS系統(tǒng)設(shè)備，從而實現(xiàn)換端；方案2為通過接入列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，根據(jù)控制系統(tǒng)的信號，實現(xiàn)PIS系統(tǒng)的換端。但方案1操作要打開司機(jī)室操縱臺側(cè)面板，操作不便，方案2操作簡單，但依賴網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，若網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)故障，將無法實現(xiàn)，然而中低速磁浮列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用成熟的MVB列車通信網(wǎng)絡(luò)，可靠性高，出現(xiàn)問題的概率較小。因此，該項目采取了優(yōu)先采用網(wǎng)絡(luò)控制，撥碼盤方案作為備用的措施，提高了系統(tǒng)的可靠性。2.1.2PIS系統(tǒng)集中控制優(yōu)化PIS系統(tǒng)所有電纜與顯示器連接都采用簡單可靠的插頭、插座，主要設(shè)備采用模塊化的接插式印刷電路板座，安裝和拆卸方便、簡易，同時采用集中控制方案，將PIS系統(tǒng)主要設(shè)備安裝在一個電器柜中，經(jīng)過系統(tǒng)改造，實現(xiàn)了對PIS系統(tǒng)設(shè)備數(shù)量和重量的控制；同時實現(xiàn)了PIS系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備的集中供電，即列車只提供PIS系統(tǒng)主機(jī)一個DC110V的電源接口，其他PIS系統(tǒng)各設(shè)備電源由系統(tǒng)內(nèi)部電源變換而得，這樣就避免了列車網(wǎng)壓波動和列車其他系統(tǒng)頻繁開關(guān)對PIS系統(tǒng)設(shè)備造成的干擾，優(yōu)化了PIS系統(tǒng)電氣結(jié)構(gòu)，增加了系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性。2.2中低速磁浮列車PIS系統(tǒng)的改進(jìn)效果城軌列車PIS系統(tǒng)（以深圳地鐵5號線PIS系統(tǒng)為例）與中低速磁浮列車PIS系統(tǒng)的區(qū)別。中低速磁浮列車PIS系統(tǒng)經(jīng)過系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計及輕量化設(shè)計，在實現(xiàn)相同功能的情況下，設(shè)備數(shù)量及設(shè)備重量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于城軌列車現(xiàn)有PIS系統(tǒng)，其中設(shè)備數(shù)量比傳統(tǒng)城軌列車PIS系統(tǒng)少44.6%，設(shè)備重量比傳統(tǒng)城軌列車PIS系統(tǒng)少47.2%。

3中低速磁浮列車PIS系統(tǒng)功能擴(kuò)展

中低速磁浮列車PIS系統(tǒng)在滿足現(xiàn)有功能的前提下，預(yù)留了司機(jī)室觸摸屏、動態(tài)地圖、LED動態(tài)顯示等多項功能的接口，為中低速磁浮列車PIS系統(tǒng)功能的升級擴(kuò)展預(yù)留了空間。另外，中低速磁浮列車PIS系統(tǒng)還預(yù)留了列車增擴(kuò)編及列車連掛的接口，當(dāng)列車需要增擴(kuò)編時，在新增的車廂增加客室廣播放大與控制單元（PACU）、乘客緊急通話裝置、客室揚聲器、客室攝像頭等相應(yīng)的設(shè)備可按照要求實現(xiàn)PIS系統(tǒng)功能擴(kuò)展，列車需兩列以上連掛時，增加連掛電纜、升級DACU及系統(tǒng)軟件后可實現(xiàn)PIS系統(tǒng)的重聯(lián)。

4結(jié)束語

中低速磁浮列車PIS系統(tǒng)在滿足列車功能要求的前提下，精簡了設(shè)備、優(yōu)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了中低速磁浮列車特殊編組形式PIS系統(tǒng)的量身定做，同時，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化和設(shè)備優(yōu)化，比按照傳統(tǒng)方法設(shè)計的PIS系統(tǒng)成功減重47.2%，為中低速磁浮列車的輕量化設(shè)計做出了貢獻(xiàn)。中低速磁浮列車PIS系統(tǒng)裝車調(diào)試后至今，系統(tǒng)運行穩(wěn)定。其設(shè)計思路可作為其它城軌車輛PIS系統(tǒng)設(shè)計的參考。（本文來自于《電力機(jī)車與城軌車輛》雜志。《電力機(jī)車與城軌車輛》雜志簡介詳見.

作者：鄭文文胡偉周力單位：南車株洲電力機(jī)車有限公司磁浮系統(tǒng)研究所