淺談數(shù)字廣播在南京地鐵的首次應(yīng)用

丁國(guó)平

摘要：該文介紹了數(shù)字廣播的一些特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，以及南京地鐵寧高線二期廣播系統(tǒng)的組成和功能，并對(duì)其在軌道交通行業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

關(guān)鍵詞：地鐵；以太網(wǎng)；數(shù)字；廣播系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）15-0196-02

1 引言

廣播系統(tǒng)是軌道交通工程重要組成部分，是控制中心調(diào)度人員和車(chē)站值班員向旅客通告地鐵列車(chē)運(yùn)行及安全、向?qū)У确?wù)信息、是發(fā)布作業(yè)命令和通知的通信設(shè)備。在發(fā)生緊急情況時(shí)，廣播系統(tǒng)發(fā)揮指導(dǎo)疏散旅客的作用。車(chē)輛段廣播單獨(dú)設(shè)置信號(hào)樓行車(chē)值班員、停車(chē)列檢庫(kù)運(yùn)轉(zhuǎn)值班員向庫(kù)內(nèi)流動(dòng)生產(chǎn)人員發(fā)布作業(yè)命令等。

隨著廣播技術(shù)進(jìn)入數(shù)字化時(shí)代，無(wú)線數(shù)字廣播電視技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域呈現(xiàn)出多種業(yè)務(wù)形態(tài)。南京熊貓信息產(chǎn)業(yè)有限公司正在積極研究和探索如何將廣播電視信號(hào)與移動(dòng)通信信號(hào)集成共纜傳輸。本文以南京地鐵寧高線二期的數(shù)字廣播系統(tǒng)為案例，對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和參數(shù)選擇進(jìn)行了分析和研究，并對(duì)實(shí)際系統(tǒng)的應(yīng)用效果進(jìn)行了測(cè)試與分析。

2 系統(tǒng)構(gòu)成及功能

2.1 控制中心廣播系統(tǒng)構(gòu)成功能

控制中心廣播系統(tǒng)配置廣播服務(wù)器軟件及客戶(hù)管理端軟件用于對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行管理及第三方系統(tǒng)的接口?？刂浦行膹V播系統(tǒng)配有網(wǎng)管終端，具有系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理功能，并對(duì)整個(gè)廣播系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，直接連接以太網(wǎng)，通過(guò)內(nèi)部通信協(xié)議獲取整個(gè)系統(tǒng)中各種設(shè)備狀態(tài)，并進(jìn)行廣播控制。

1）與ATS系統(tǒng)連接

廣播系統(tǒng)服務(wù)器通過(guò)RS-422接口或RJ-45與ATS系統(tǒng)連接，接收ATS系統(tǒng)發(fā)送過(guò)來(lái)的信號(hào)，解析后下發(fā)至對(duì)應(yīng)車(chē)站的廣播系統(tǒng)，并啟動(dòng)相應(yīng)的廣播語(yǔ)音向相應(yīng)的廣播分區(qū)進(jìn)行廣播。廣播語(yǔ)音存儲(chǔ)在各車(chē)站廣播系統(tǒng)控制器X-DCS3000或主機(jī)HN-CP500中。

2）與ISCS系統(tǒng)連接

廣播系統(tǒng)對(duì)ISCS系統(tǒng)開(kāi)放相關(guān)協(xié)議，接口類(lèi)型：RJ-45，ISCS系統(tǒng)可控制廣播系統(tǒng)，并可獲取廣播系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)信息。在綜合監(jiān)控操作端配置麥克風(fēng)，可滿(mǎn)足綜合監(jiān)控操作端對(duì)廣播系統(tǒng)的尋呼功能要求，在網(wǎng)管室安裝廣播客戶(hù)管理端軟件，可實(shí)時(shí)查看廣播系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

3）與時(shí)鐘系統(tǒng)連接

為使廣播系統(tǒng)的時(shí)間與其他子系統(tǒng)時(shí)間一致，廣播系統(tǒng)與時(shí)鐘系統(tǒng)通過(guò)RS-422或網(wǎng)絡(luò)RJ45，NTP網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘接口連接?？刂浦行膹V播系統(tǒng)服務(wù)器讀取時(shí)鐘系統(tǒng)信號(hào)并校正時(shí)間，然后下發(fā)至各個(gè)車(chē)站的廣播系統(tǒng)進(jìn)行校正，校正時(shí)間的設(shè)備包括硬件及軟件。

4）與錄音系統(tǒng)連接

廣播控制盒X-NPMS有模擬音頻輸出通道，可把語(yǔ)音送至錄音設(shè)備。同時(shí)通過(guò)MC-Z10的麥克風(fēng)輸出的音頻可以通過(guò)廣播系統(tǒng)控制器X-DCS3000輸出進(jìn)行錄音。

5）與集中告警系統(tǒng)連接

廣播系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口與集中告警系統(tǒng)連接，并對(duì)其開(kāi)放相關(guān)的接口協(xié)議，并在網(wǎng)管監(jiān)控電腦安裝廣播客戶(hù)管理端軟件，可實(shí)時(shí)把廣播系統(tǒng)狀態(tài)信息發(fā)送至集中告警系統(tǒng)，當(dāng)集中告警系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)有故障告警信息時(shí)會(huì)發(fā)出告警信號(hào)，并確定故障發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)、設(shè)備故障位置、告警等級(jí)等，使通信系統(tǒng)維護(hù)人員能夠及時(shí)準(zhǔn)確的了解整個(gè)通信系統(tǒng)的運(yùn)行狀況和故障信息。

2.2 車(chē)輛廣播構(gòu)成及功能

1）與控制中心通訊控制管理

車(chē)輛段廣播機(jī)柜設(shè)備與OCC控制中心進(jìn)行通訊，受與控制中心管理控制，車(chē)輛段廣播系統(tǒng)配置了3個(gè)廣播控制盒，可實(shí)現(xiàn)選區(qū)廣播的功能；在控制電腦安裝廣播服務(wù)器軟件及客戶(hù)管理端軟件可滿(mǎn)足所需的功能。接收控制中心發(fā)起控制信號(hào)，車(chē)輛段廣播系統(tǒng)接收到信號(hào)后向相應(yīng)的分區(qū)播放緊急廣播，緊急廣播語(yǔ)音存儲(chǔ)在X-DCS3000中。在控制電腦上安裝服務(wù)器軟件及客戶(hù)管理端軟件，可對(duì)廣播系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)及控制，并顯示各種狀態(tài)，同時(shí)可獲取廣播分區(qū)在廣播的音頻，并以模擬音頻輸出至后備控制盒X-NPMS的監(jiān)聽(tīng)音箱，實(shí)現(xiàn)監(jiān)聽(tīng)功能。廣播控制盒X-NPMS直接與交換機(jī)或X-DCS3000連接，將廣播聲音轉(zhuǎn)換為數(shù)字音頻信號(hào)傳輸?shù)较到y(tǒng)中進(jìn)行廣播。高架站臺(tái)的廣播分區(qū)安裝廣播線路防雷模塊達(dá)到避雷的效果，保護(hù)廣播設(shè)備。

2）與FAS系統(tǒng)連接

廣播系統(tǒng)留與FAS系統(tǒng)連接的接口，接口通信方式為干接點(diǎn)信號(hào)。FAS系統(tǒng)通過(guò)干接點(diǎn)連接方式把信號(hào)傳輸給廣播系統(tǒng)，廣播系統(tǒng)接收到信號(hào)后向相應(yīng)的廣播分區(qū)播放消防緊急廣播，可進(jìn)行循環(huán)播放。

3）車(chē)庫(kù)內(nèi)聲場(chǎng)覆蓋方式

車(chē)庫(kù)內(nèi)空間大，聲音容易有回響的情況，造成聲音不清晰，如果使用普通的揚(yáng)聲器，廣播的清晰度會(huì)很低，針對(duì)這一情況，采用強(qiáng)指向性的音柱型壁掛揚(yáng)聲器，并且均勻安裝在車(chē)庫(kù)內(nèi)，安裝距離為15米，安裝高度為4～6米，且揚(yáng)聲器軸指向地面。

3 系統(tǒng)的可靠性

廣播系統(tǒng)作為地鐵廣播緊急廣播的主體必須具有高可靠性，為保證系統(tǒng)單一設(shè)備故障不引起整個(gè)系統(tǒng)的癱瘓，本系統(tǒng)對(duì)主要使用設(shè)備及易故障設(shè)備進(jìn)行熱備份設(shè)計(jì)，保證系統(tǒng)可靠。

模塊輸出隔離：揚(yáng)聲器線短路時(shí)，分布式智能控制器能隔離故障線路，保證其他線路正常工作。功放冗余技術(shù)：數(shù)字輸出模塊內(nèi)置功入切換模塊，能檢測(cè)故障功放，并將其連接至備份功放。系統(tǒng)可7*24小時(shí)連續(xù)工作。

本廣播系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)數(shù)字廣播系統(tǒng)，所有控制設(shè)備都有獨(dú)立IP地址，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接，易于擴(kuò)展，可以任意增加子系統(tǒng)、回路數(shù)量、呼叫站數(shù)量。該系統(tǒng)由車(chē)站廣播設(shè)備和控制中心廣播設(shè)備構(gòu)成，車(chē)站節(jié)點(diǎn)之間的構(gòu)成相互獨(dú)立，互不影響；中心與車(chē)站是串聯(lián)模型。

接上模型圖，則控制中心的失效率為：

λ中心=λ主機(jī) +1/[1/ λ呼叫站+1/ （2*λ呼叫站）+…+1/（8*λ呼叫站）] +λNRI+λDCS=（10.0+1.36+5+3.7）×10-6=20.06×10-6

車(chē)站的分析以最大失效率的車(chē)站進(jìn)行分析MTBF，共14個(gè)通道，2臺(tái)DCS，則車(chē)站廣播系統(tǒng)可靠性模型

其中

λa= λDCS+1/[1/ λ2250+1/ （2*λ2250）+…+1/（10*λ2250）]= （5+2.29）×10-6 =7.29×10-6

λb= λDCS+1/[1/ λ2250+1/ （2*λ2250）+…+1/（4*λ2250）]= （5+3.21）×10-6 =8.21×10-6

則兩個(gè)以上圖的并聯(lián)模型λc=1/[1/λa +1/λb - 1/（λa +λb）] = 1/[1/7.29 +1/8.21- 1/（7.29 +8.21）] ×10-6 = 5.14×10-6

則車(chē)站級(jí)λ車(chē)站=λ主機(jī)+λNPMS +λc =（10.0+3.7+5.14）×10-6 =18.84×10-6

由于控制中心與車(chē)站為串聯(lián)連接，則有：

λ系統(tǒng) =λ中心 +λ車(chē)站 =（20.06+18.84）×10-6 =38.90×10-6

則MTBF系統(tǒng)=1/λ系統(tǒng) =1/（38.90×10-6 ）=25707小時(shí)

4 結(jié)束語(yǔ)

縱觀近十年的城市軌道交通廣播系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展.技術(shù)正在朝著前端智能化、平臺(tái)數(shù)字化、應(yīng)用智能化的方向發(fā)展。該系統(tǒng)經(jīng)過(guò)測(cè)試可實(shí)現(xiàn)對(duì)某一區(qū)域個(gè)性化廣播，傳輸質(zhì)量高，擴(kuò)展性強(qiáng)，具有較高的市場(chǎng)前景。這種基于數(shù)字網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)和智能化控制的廣播系統(tǒng)，是今后地鐵行業(yè)不斷完善和發(fā)展的必然要求。