CRH5旅客信息系统.docx

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CRH5旅客信息系统

第12章旅客信息系统

§12.1概要

旅客信息系统（PIS）是分布于动车组上的分布式信息服务系统，主要有四个子系统构成，分别是旅客信息显示系统，公共播音系统，列车内部对讲通信系统以及音频，视频娱乐节目播放系统，系统采用集中控制方式。

该系统主要作用是通过内外显示器为旅客提供列车的行车信息（列车车次，时间表，车厢号，列车速度，列车位置，到达车站等），车内外温度，由乘务人员编辑的信息，列车内部的广播、对讲、通信功能以及提供给旅客的娱乐功能（音频、视频娱乐节目播放等）。

本章描述了装载于CRH5型动车组上的旅客信息系统（PIS）的构成、性能和功能。

表12-1为本章涉及的术语，图12-1为系统总体示意图。

表12-1术语表

简写

英文全称

汉语

PIS

PassengerInfoSystem

旅客信息系统

ACU

Audiocontrolunit

音频控制单元

APU

AudioPowerunit

音频功率单元

GPS

Globalpositionsystem

全球定位系统

DVA

DigitalVoiceAnnouncement

数字语音通告

ASA

AudioAtSeat

座席声频系统

IDIS

Internaldisplay

内部显示器

EDIS

Externaldisplay

外部显示器

PMU

PISManagementUnit

旅客信息系统管理单元

DVD

DigitalVideoDecoded

数字视频解码

AVRU

AudioVideoReaderUnit

声频/视频读出器单元

PublicAddress

播音系统

Intercom

内部对讲通信系统

LRU

LineReplaceableUnit

线路运行替换单元

PCB

PrintedCircuitBoard

印刷电路板

TGR

TrainGroundRadio

地面广播

TBC

toBeconfirmed

证实

FBD

FunctionalBlockDiagram

功能组图

FCU

FunctionalControlUnit

音视频控制单元

图12-1旅客信息系统示意图

12.1.1功能描述

旅客信息系统是建立在UIC568总线的基础之上，通过RS485列车总线建立各车厢音频控制器（ACU/APU）之间的通信，并通过整列车唯一的中央管理单元（PMU）集中控制。

中央管理单元（PMU）还可通过CAN获取旅客信息系统（PIS）需要的信息。

车厢内部的通信采用RS485。

旅客信息系统的主要功能如下：

（1）通告广播系统：

本车通过音频控制器（ACU/APU）与全列相连，实现GPS自动定位广播、乘务员播报。

音频控制器（ACU/APU）内含音频控制单元（ACU）、音频放大单元（APU）、电话（PHONE）三个即独立又联系的单元。

（2）信息显示系统：

将来自中央管理单元（PMU）的文字信息，通过RS485总线送到音频器（ACU），由音频控制器（ACU）送至车内外显示器显示。

显示器位于车门附近和车厢内部，能够向乘客显示列车和相关服务方面的必要信息。

（3）列车电话系统：

电话（PHONE）与音频控制单元（ACU）组合使用可实现列车司乘人员间通话。

（4）音视频娱乐系统：

在一等车和吧车上的乘客可提供一套可经列车长选择的DVD视频节目，视频内容来自预先存在中央管理单元（PMU）的硬盘中或从DVD光驱获取。

并可在座位接收器（ASA）上收听到5套独立的音乐或视频伴音。

整个信息系统硬件主要由以下几部分组成：

（1）中央管理单元（PMU）；

（2）各车厢内音频控制器（ACU/APU）及扬声器；

（3）电话（PHONE）；

（4）音视频读出单元（AVRU）；

（5）音视频控制单元（FCU）；

（6）座位接收器（ASA）；

（7）车载LCD视频播放器（CTV）；

（8）车内外显示器（IDIS/EDIS）。

中央管理单元（PMU）。

位于列车长室的基于触摸屏的系统控制单元，配备合适的人机界面和管理工具。

作为系统的控制中心，通过多层菜单（图形和字母数字）的人-机接口，主要实现了以下功能和接口：

触摸屏人机界面（HMI）、管理音视频读出单元（AVRU）、自动和手动语音通告、背景音乐（MP3格式），GPS和GPRS信息接收、CAN接口、RS485接口、手动编辑显示文字信息、自动触发文字信息及可供本地下载或上传的USB通信接口。

中央管理单元（PMU）与GPS列车定位相连接。

中央管理单元（PMU）提供两种语言选择（中文或英文），可以用两种语言控制及发送信息，在屏幕接口中相应地预留两种语言。

播放列表包括收音机频道的选择、MP3节目的选择、自动语音通告、文本信息（如要闻播报、车内外显示内容）等，可通过地面站的编辑软件编辑。

播放列表既可通过本地接口下载到中央管理单元（PMU）上，又可通过GPRS模块，远程传输到中央管理单元（PMU）上。

可通过中央管理单元（PMU）的人机界面实现视频节目预览，并选择播放的视频节目。

人机显示界面如图12-2所示。

图12-2人机显示界面

能够在触摸屏上手动选择已储存的显示文本内容和显示样式并指定显示的时间（例如：

左移，15秒）。

文本内容以英文及中文形式储存。

收音机用于广播的频段，能够根据GPS信息自动调整。

需预先将运行线路上的频率录制为播放列表可选择的格式。

可通过地面站编辑软件编辑。

旅客信息系统具有自动故障诊断功能。

能够诊断出与实现本文件中指定功能相关的部件和设备的错误，故障检测能检测到最小可更换单元的水平。

故障诊断信息，能由中央管理单元（PMU）通过CAN总线上传至TCMS。

12.1.2系统工作环境条件

（1）额定电源电压：

DC24V，符合EN50155；

（2）机械特性：

冲击、振动，符合EN50155；

（3）环境温度：

工作环境：

-25℃~45℃，储存环境：

-40℃~45℃；

（4）电磁兼容：

满足EN50121-3-2；

§12.2系统组成

每列车安装的设备有：

（1）向公众的通告系统和对讲系统（PA/IC）；

（2）扬声器；

（3）带音量控制的音频功放单元（APU）用于扬声器扩音；

（4）通话所使用的电话听筒；

（5）带有耳机、频道选择器和音量控制的座席音视频播放系统；

（6）吧车视频单元；

（7）中央管理单元（PMU）。

动车组旅客信息系统设备的详细配置情况见表12-2。

表12-2设备位置及数量表

设备

位置

　　　　　单车内数量

总数量

Mc2

M2S

TPB

Mc1

司机扬声器

司机室天花板

１

－

１

２

列车长扬声器

列车长室

－

１

－

１

旅客区扬声器

客室

１３

１５

１３

１５

１３

１１４

APU

电气柜

１

８

ACU

电气柜

１

８

司机听筒

司机操纵台

１

－

２

乘务员听筒

电气柜

１

８

EDIS

列车外壁

２

４

２

４

２

２６

IDIS

乘客车厢

２

３

２

１７

ASA单元

一等车客室

－

６０

液晶视频监视器

一等车客室

－

AVRU

列车长室

－

１

－

１

声频/视频控制单元

一等车客室

－

１

吧车视频单元

吧车

－

１

－

１

GPS

TPB

－

１

－

１

PMU工作站及相关装置

列车长室

－

１

－

１

地面工作站

地面（车辆段）

１

§12.3系统设备

（1）内部显示器

（2）外部显示器

（3）信息输入设备

（4）公共广播设备

（5）收音机

（6）视频设备

（7）列车内部电话

（8）信息传播设备连接

12.3.1内部显示器

每个客室配备两个车内LED（单线发光二极管型）显示屏，单排、滚动式、可视面积约为480mmx80mm。

外形尺寸为570mmx92mmx135mm，外形如图12-3所示。

内部显示器屏幕侧防护等级为IP5４。

车内显示内容：

（1）来自播放列表的内容：

到达目的地、中间站、时刻表、车次编号、车厢编号、时间和日期、车内外温度、车速等，此外还有固定显示的信息（如欢迎，告别，服务信息等）。

（2）实时重要新闻和一些现场编辑的信息。

用中英文两种语言交替显示。

显示方式有静态、滚动、打字，滚动方式有左移、右移、上滚、下滚等。

车内显示器内的诊断装置将采用串行线路向中央管理单元（PMU）发送故障代码。

图12-3车内显示器外形图

技术指标：

可视角（水平）60°

光强300mmcd/m2（自动调节到一般亮度）

对比度0.8

字符标准尺寸（发光二极管）：

24x24像素

底色黑色

发光二极管可能显示的颜色黄色

车次和车厢号的字符高度为80mm

字符的可见距离为　　　10m

12.3.2车外显示器

外部显示器为发光二极管类型，显示器装在每个旅客车门的附近，车体的外壁上，其尺寸为547mmx371mmx42mm，参见图12-4。

显示内容包括始发站、终点站、车次编号（由6个字母数字字符构成）、车厢编号（为1-16）等，用中英文两种语言交替静态显示，参见图12-5。

显示的内容在制作播放列表时就用（汉英）两种语言定义好。

显示的持续时间可通过车上服务软件来调整。

当列车时速超过45km/h时，外部显示器将被关闭。

屏幕上的字可以在中文和英文间切换（一般为5s）。

外部显示器由中央管理单元（PMU）通过列车串行线路进行管理。

车外显示器内的诊断装置将通过串行线路向中央管理单元（PMU）发送故障代码。

车外显示器屏幕侧防护等级为IP67。

技术指标：

可视角（水平）60°

亮度800mmcd/m2（自动调节到一般亮度）

对比度0.6

字符标准尺寸（发光二极管）24x24像素

底色黑色

发光二极管可能显示的颜色黄色

字符的可见距离为　　　　10m

图12-4车外显示器外形图

图12-5车外显示器外形图

12.3.3显示信息输入设备

采用地面服务设备的硬件和软件工具，编辑一些显示列表和预存信息，如到站信息，欢迎信息，告别信息，车次，车厢号，始发站，终点站，中间站等常用信息和临时要显示的中英文和符号；

自动触发：

GPS信号自动触发报站信息，显示到站信息并自动语音广播；

实时信息：

如温度信息、速度信息、时间等。

中央管理单元（PMU）先将上述这些字符信息通过列车级RS485总线发送到各车本地的控制单元（ACU），控制单元（ACU）通过车辆级RS485总线发送到车内外显示器。

车内外显示器连接如图12-6所示。

车内外显示器作为终端设备，用中英文两种语言交替显示，有多种显示方式。

图12-6车内外显示器连接示意图

信息输入功能主要由中央管理单元（PMU）工作站完成,其包含下列信息输入设备或途径：

（1）键盘

（2）触摸屏

（3）USB2.0接口（连接列车计算机和手提电脑，用于维修、诊断、更新软件以及文件录入等）。

中央管理单元（PMU）提供两种语言选择（中文或英文）。

系统能够从手提电脑上传或下载语音及文字信息。

特殊的服务信息也可手动录入到中央管理单元（PMU）中，再传送到内部显示器。

12.3.4广播设备

（一）扬声器网络

扬声器设置在客室、通道、卫生间、列车长室和司机室中。

单车扬声器总功率约为30W。

扬声器外形图如图12-7所示。

图12-7扬声器

（二）中央管理单元（PMU）音频播放

系统包括以下设备：

（1）一个符合国家标准的DVD播放器

（2）一个硬盘及其控制单元

音频信号和控制信息连接至UIC568与RS485总线。

中央管理单元（PMU）能够自动根据位置信息播报预先录制好的到站播报信息（DVA），如：

下一站，当前站。

无报站信息时可播放MP3音乐、节目、风景介绍或当日整点新闻，供各车厢乘客收听，有报站信息时背景音乐暂停，收音机节目中断。

中央管理单元（PMU）播报到站信息（DVA）前，应通过RS485切断音视频读出单元（AVRU）其它音频的输入,保证座位接收器中的各声道音频只是报站信息（DVA）,并通过以太网（LAN）暂停所有音频的节目，到站播报信息（DVA）结束后，继续前一段节目。

中央管理单元（PMU）与音视频读出单元（AVRU）通过以太网（LAN）相连。

司乘人员临时广播可通过电话话筒实现。

通过车厢控制器和音频放大器（ACU/APU）切换到音频线路。

当一个乘务员发布全列通告时，其它车厢的全列播音功能必须锁定，其它乘务员不能再发布全列通告。

此时能够通过话机上的数码管（LED）来指示其锁定或占线状态。

但司机广播优先。

（三）音频控制器和放大器（ACU/APU）

APU具有冗余的功放单元，分别输出至两路扬声器，乘务员监听扬声器（在乘务员室），实现列车的音频放大。

ACU连接至UIC568总线，RS485总线等，完成本车控制功能，并可控制与电话网络连接。

在乘务员广播通告前先播放提示音，应由音频控制单元（ACU）触发。

司机室和列车长室的音量可手动调节。

12.3.5收音机

FM收音机单元，安装在音视频读出单元（AVRU）内，通过车外调频（FM）天线可接收88–108MHz的波段的调频（FM）立体声广播节目，数字调谐，左右声道音频输出。

12.3.6视频设备

音视频读出单元（AVRU）内安装有两个CD机，一个DVD机。

中央管理单元（PMU）内置一块至少120G的硬盘，可以存储数字音视频节目。

音视频读出单元（AVRU）通过以太网与中央管理单元（PMU）相连，将收到的数字音视频节目的数码流解码还原为音视频信号。

（一）音视频读出单元（AVRU）

通过中央管理单元（PMU）或音视频服务器实现一路DVD节目的双语播放、两路CD音频的播放、一路收音机的播放，并将音视频信号调制为5路视听信号，通过同轴电缆传输到其他车厢。

音视频服务器通过播放软件选择需要播放的各路音视频，然后分别调制为不同的射频信号，混合后送至邻车的音频控制单元。

加上一路收音机的调制信号，共5路可同时播放，在服务器选择播放的节目。

当需要将列车广播通告优先于其它五路音频播出时，需经过一个切换器进行自动或手动切换。

音视频读出单元（AVRU）的外形图如图12-8所示。

图12-8音视频读出单元（AVRU）

（二）音视频控制单元（FCU）

实现视频信号的解码和音频信号的处理、座位接收器的供电和音视频信号的分配和放大。

（三）座位接收器（ASA）

实现5路音频的耳机音频接收，并能选择频道和调节音量。

插上耳机自动供电，拔下耳机自动断电。

一等车的60个座位都装有座席音频系统（ASA）立体声系统的耳机。

系统安装于座位扶手上。

其外形图如图12-9所示。

图12-9座位接收器（ASA）

每一个座席音频系统（ASA）设备至少有5个频道可供选择,典型配备：

（1）一个双语电影频道（中英文）

（2）2个CD音乐频道

（3）一个广播节目

系统提供音量控制器,频道选择器以及耳机接口。

每一个旅客都可以随意切换频道并可以调节音量,音频设备适用于耳机。

所有节目都是立体声播放。

系统的频率响应在200Hz-12kHz范围内。

视频显示器是15”TFT可折叠式的液晶显示器，24V直流电压供电。

视频数据和声音数据同步匹配发送给座席音频系统（ASA）单元。

中央管理单元（PMU）管理音频视频读出单元（AVRU）的声音和图像，选择的节目经过音视频控制单元（FCU）,发送到座席音频系统（ASA）和液晶显示器，并启动声音和图像播放。

液晶显示器显示界面示例如图12-10和图12-11所示。

图12-10影片预览示例

图12-11播放列表选择示例

12.3.8列车内部电话

内部电话用于司机和乘务人员之间的通信，包括安装在各处的电话听筒和音频控制单元（ACU），电话音频信号和控制信息通过音频控制单元（ACU）连接至UIC568与RS485总线。

各车厢电话通过两对（4芯）线路连接，其中一对用于拨号和通话。

RS485上的通信信息主要用于实现列车广播的切换。

电话的外形图分别如图12-12和图12-13所示。

图12-12ACU+APU+电话

图12-13司机室电话

话机设置“群呼”、“乘务员”、“拨号确认”、“司机室通话”（仅司机室电话有此键）、“全列播音”、“本车播音”、“重联”、“地面”和各“数字号码”（0～9）键，及“通话结束”键，在话筒上有“通话接通”键。

群呼键（I）：

用于所有电话响铃，直到有一个接通。

用于司机和全体乘务员通话。

乘务员键（CT）：

每车均有。

用于组内所有乘务话机群呼，通话前在广播里播放一个提示音（或铃声），直到有一个人先拿起电话，并接通。

重联键（CV）：

用于重联列车之间通话，仅司机室有。

单车键（IN）：

与号码键组合使用，用于拨号后呼叫确认。

拨号后需等待几秒，然后按“通话接通”键。

司机室通话键（IC）：

仅用于司机室通话优先。

地面键（R）：

用于接地列车无线电话使用，仅司机室有。

全列播音键（TA）：

用于对全列乘客通告。

本车播音键（C）：

用于对本车乘客通告。

通话结束键（END）：

用于通话结束。

在话筒上有通话接通键（ON）。

用于开始通话，并保证独占线路，优先级除外。

12.3.7信息传播设备连接

广播、收音机占用广播线，由中央管理单元（PMU）进行仲裁谁优先播放，经过各个车厢的音频功放单元（APU）进行功率放大，通过扬声器播放。

受中央管理单元（PMU）的控制，音视频读出单元（AVRU）将选择DVD输出的PAL制式视频信号中的一路，调制成射频电视信号，并将其中英文伴音音频信号，CD播放机的音频信号，数字音频信号、收音机音频信号分别通过音视频读出单元（AVRU）调制成5个不同波段的调频（FM）信号，并与RF电视信号一同混频为射频信号通过两路同轴电缆进行列车级传输，头等车厢（MC1）的音视频控制单元（FCU）通过同轴电缆接收到来自音视频读出单元（AVRU）的射频信号，将其中的电视节目和FM调频广播节目分离，经分配器（SPLITTER）和同轴电缆送达各个座位接收器（ASA），FCU将其中的视频节目解调还原成视频信号并通过同轴电缆送至10台LCD液晶显示器。

TPB车上的LCD的音频视频播放功能是由音频视频读出单元（AVRU）完成。

传输介质主要有以下几种电缆：

（一）旅客信息系统的列车总线

基于UIC568的四对线，加上一对RS485串口通信线，共需五对线，全列贯通，外形如图12-14所示,导线参数如表12-3所示。

此外在吧车和一等车之间还铺设一根同轴电缆。

UIC568四对线承载所有音频信号（播音和对讲机功能）,其中一对用于播放音频信号，一对用于电话对讲，一对用于功放控制，一对用于司机优先级控制。

RS485通信线负责车间的通信。

旅客信息系统中，车内线按照UIC568标准执行。

图12-14UIC568总线示意图

表12-3导线参数

序号

电气特性

4芯

2芯X-Y

导线电阻（20℃）

≤0.02Ω/M

≤0.026Ω/M

特性阻抗

120Ω±12Ω

分布电容

Max65pF/M

绝缘强度（20℃）

≥100MΩ

≥100MΩ/KM

信号衰减1MHZ

Max12dB/km

Max14dB/km

介电强度

1500V50Hz15min

截面

1mm2

0.75mm2

股数

最小19

绞数

最小4个/米

最小12个/米

（二）同轴电缆及附件

列车干线同轴电缆为RG213型，“N”型接头。

一等车内的音频视频系统则采用RG58同轴电缆，“BNC”针型接头。

显示器的射频分支分配器相同（1个分支分配器带4个显示器）。

（三）其它

GPS天线由车顶引下。

GSM天线由车顶引下。

FM/AM收音天线由车顶引下。

CAN接口线一根，3x0.75屏蔽线在TPB车内与TCMS接口。

§12.4旅客信息系统的使用和维护

12.4.1旅客信息系统的使用

车辆运行期间旅客信息系统的管理由司机和列车长完成。

与列车司机有关的操作：

广播，与列车长通话，司机室间通信，所有列车对讲系统的通信，选择性对讲系统通信，接地无线电通话，按下听筒上的适当键可完成这些操作。

与列车长有关的操作：

1．使用旅客信息系统（PIS）的中央管理单元（PMU）进行下列操作：

⏹行程初始设置

⏹车次号（定义进路选择）

⏹识别停用车站（如有必要）

⏹娱乐信息管理

⏹选择影片并进行语言设置

⏹选择音乐播放列表并进行播放

⏹选择FM/AM无线电广播

⏹选择服务信息并进行播放

2．广播（对整列车或单节车）

3．所有列车对讲系统通话

4．选择性对讲系统通话

5．列车司机可通过按下“CT”按钮进行通话：

在广播扬声器内产生5个“dong”音频信号。

与维护人员有关的操作：

上载新的软件版本，更新行程数据库，上载服务信息，进行诊断验证。

中央管理单元（PMU）是位于列车长室的基于触摸屏的系统控制单元，通过多层菜单（图形和字母数字）的人-机接口，可实现以下功能：

运行信息管理，娱乐功能管理，维护和诊断作业。

中央管理单元（PMU）的运行信息管理包括：

系统启动时输入车次号，GPS故障条件下，一旦发生系统重启可输入当前位置，选择和播放服务信息，运行时间的修改，如始发站-终点站–进路车站列表中的有效车站。

中央管理单元（PMU）的娱乐功能管理包括：

音频MP3播放列表选择,从硬盘上存储的文件列表中选择要放映的影片,从音视频读出单元（AVRU）的DVD播放器中直接播放DVD节目,视听节目预览,从AM/FM无线系统选择广播频道。

12.4.2旅客信息系统的维护

旅客信息系统的诊断系统应该使故障识别率达到最小可更换单元级别。

在每一个设备的前面提供一个RS232的串口插槽，可方便通过笔记本电脑进行日常的维护。

内部和外部的独立单元具备自诊断的能力，故障信息可以通过CAN传递给TPB车厢的TCMS。

维护目标为20年，预防性分析和相关的维修计划与维修手册一致。

预防性维修制度的基本频率为60，000km。

维修频率可以分成两类:

按公里

按时间

30,000km

1周

60,000km

1个月

120,000km

3个月

180,000km

6个月

240,000km

12个月

360,000km

24个月

480,000km

3年

600,000km

6年

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