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1中低速磁浮列車PIS系統要求及設計方案

1.1中低速磁浮列車對PIS系統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，具有轉彎半徑小、噪聲低、環保安全等特點，為人口密集的城市和對環保要求高的風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節車輛固定編組的形式，Mc車為帶司機室的車輛，M車為不帶司機室的車輛。中低速磁浮列車PIS系統應實現磁浮列車公共廣播、列車兩端司機對講、客室乘客與被激活端司機室司機的緊急對講、客室內部情況監控等功能。傳統輪軌列車PIS系統主要控制設備分布在車輛兩端司機室內，中間車每節車廂有一個控制器負責轉換，但中低速磁浮列車采用3節車輛固定編組的新形式，并且對整車各系統提出了輕量化的要求，若按照傳統城軌列車的PIS系統設計方案進行設計，將無法滿足中低速磁浮列車的要求。1.2磁浮列車PIS系統方案說明針對中低速磁浮列車的技術要求和輕量化要求，我們設計了一套3節編組中低速磁浮列車專用的PIS系統，該系統包括車載廣播系統、司機對講系統、乘客緊急報警系統及列車視頻監控系統四大部分，設計了磁浮列車專用的列車廣播與視頻控制單元（ACSU）、司機廣播控制盒（DACU）、司機室話筒（MIC）、客室視頻服務器（DVS）、客室揚聲器（SAP）、緊急報警及對講裝置（PECU）、客室內部攝像機（CAM）、數碼硬盤錄像機（TDVR）等部件，實現了磁浮列車對PIS系統的公共廣播、司機室對講、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對講系統合稱車載廣播系統，包括揚聲器、廣播控制盒、數字報站器、放大器等。PIS系統根據車輛控制計算機發送來的線路信息、距離（或速度）信息、車站代碼信息和控制指令，進行相應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過數字化處理后存放于設備內的線路信息、車站信息、乘客注意事項、應急信息、廣告、換乘信息和緊急信息等需要公開告知的信息。當需要播放時由系統自動調用并通過數字合成處理，還原為音頻信號。緊急信息包括預錄緊急信息和OCC通過車載無線（TETRA）發送的語音信息。1.2.2列車兩端司機對講列車兩端司機對講功能由DACU、ACSU和另一端司機室的DACU共同完成，可以實現司機室之間的對講通信。只要有一個駕駛臺受控，任何一個駕駛臺都可通過操作DACU的對講鍵觸發兩個司機室之間的對講。1.2.3客室乘客與被激活端司機室司機的緊急對講在每節客室安裝2套乘客緊急報警及對講裝置，用于車廂內出現緊急情況時乘客向司機報警，乘客與司機之間可進行半雙工雙向通話。在客室內出現緊急情況或發生突發事件時，乘客按下安裝在客室車廂在靠近側門處的乘客緊急對講裝置上的報警按鍵，PECU指示燈亮，同時司機室DACU顯示報警指示，司機可通過DACU選擇是否與報警點進行通話，乘客根據PECU上的狀態指示（通話或等待），與司機進行通話。當有多個乘客同時報警時，司機可按照乘客報警次序輪流選擇與乘客進行通話，在通話完成后，司機復位緊急報警按鈕時記錄結束。當司機應答乘客的報警后，系統可對乘客報警的時間、地點及通話的內容進行存儲，存儲文件采取“先進先出”機制循環存儲。存儲的文件可通過相應接口（USB或以太網）進行下載。1.2.4客室內部情況監控與記錄列車視頻監控系統在每個客室安裝兩個攝像頭，以監控客室狀況，攝像頭與DVS相連接，經過編碼后通過以太網傳輸到TDVR中存儲。列車視頻監控系統主要是對運行列車司機室、客室內部進行實時視頻監控，并對運行列車車廂、司機室的所有攝像頭記錄的視頻圖像信號在TDVR中進行連續的記錄，為事件事后的調查提供依據，TDVR為冗余管理的智能控制單元，它可以控制視頻監控系統的所有操作。操作人員可以控制視頻監控系統的所有操作和錄像。1.3磁浮列車PIS系統特點磁浮列車PIS系統在滿足列車對PIS系統基本功能需求的前提下，優化了系統結構，實現了單主機PIS系統的集中控制，提高了系統的可靠性。本系統的設備均采用模塊化、一體化的設計方案，主要的控制器和輔助設備設計為插入式的板卡模塊，集成于3U19寸標準的車載防磁機箱中，做到了系統優化及集中控制，為安裝、檢修工作提供了方便。

2中低速磁浮列車PIS系統優化設計

2.1中低速磁浮列車PIS系統優化設計方案為實現中低速磁浮列車對PIS系統設備數量和重量的要求，設計過程中采取了優化系統結構設計和集中控制等優化設計方案。2.1.1PIS系統結構優化中低速磁浮列車PIS系統方案將原本布置在兩端司機室的主要控制器ACSU、PACU合并，并移至中間車控制柜中，這樣PIS系統的主要控制機箱就由最初設計方案的5個變為1個，質量更是在整個列車PIS系統的基礎上減少了40kg。但此優化方案若不采取措施，將會導致司機室兩端DACU無法順利實現換端，為此，我們研究出兩種方案解決這一問題：方案1為在DACU設備上安裝撥碼盤ADDR，通過控制撥碼盤，激活在線端司機室的PIS系統設備，從而實現換端；方案2為通過接入列車網絡控制系統，根據控制系統的信號，實現PIS系統的換端。但方案1操作要打開司機室操縱臺側面板，操作不便，方案2操作簡單，但依賴網絡系統，若網絡系統故障，將無法實現，然而中低速磁浮列車網絡系統采用成熟的MVB列車通信網絡，可靠性高，出現問題的概率較小。因此，該項目采取了優先采用網絡控制，撥碼盤方案作為備用的措施，提高了系統的可靠性。2.1.2PIS系統集中控制優化PIS系統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系統主要設備安裝在一個電器柜中，經過系統改造，實現了對PIS系統設備數量和重量的控制；同時實現了PIS系統內部設備的集中供電，即列車只提供PIS系統主機一個DC110V的電源接口，其他PIS系統各設備電源由系統內部電源變換而得，這樣就避免了列車網壓波動和列車其他系統頻繁開關對PIS系統設備造成的干擾，優化了PIS系統電氣結構，增加了系統可靠性和穩定性。2.2中低速磁浮列車PIS系統的改進效果城軌列車PIS系統（以深圳地鐵5號線PIS系統為例）與中低速磁浮列車PIS系統的區別。中低速磁浮列車PIS系統經過系統結構優化設計及輕量化設計，在實現相同功能的情況下，設備數量及設備重量遠遠少于城軌列車現有PIS系統，其中設備數量比傳統城軌列車PIS系統少44.6%，設備重量比傳統城軌列車PIS系統少47.2%。

3中低速磁浮列車PIS系統功能擴展

中低速磁浮列車PIS系統在滿足現有功能的前提下，預留了司機室觸摸屏、動態地圖、LED動態顯示等多項功能的接口，為中低速磁浮列車PIS系統功能的升級擴展預留了空間。另外，中低速磁浮列車PIS系統還預留了列車增擴編及列車連掛的接口，當列車需要增擴編時，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、客室攝像頭等相應的設備可按照要求實現PIS系統功能擴展，列車需兩列以上連掛時，增加連掛電纜、升級DACU及系統軟件后可實現PIS系統的重聯。

4結束語

中低速磁浮列車PIS系統在滿足列車功能要求的前提下，精簡了設備、優化了系統結構，實現了中低速磁浮列車特殊編組形式PIS系統的量身定做，同時，通過結構設計優化和設備優化，比按照傳統方法設計的PIS系統成功減重47.2%，為中低速磁浮列車的輕量化設計做出了貢獻。中低速磁浮列車PIS系統裝車調試后至今，系統運行穩定。其設計思路可作為其它城軌車輛PIS系統設計的參考。（本文來自于《電力機車與城軌車輛》雜志。《電力機車與城軌車輛》雜志簡介詳見.

作者：鄭文文胡偉周力單位：南車株洲電力機車有限公司磁浮系統研究所