引言

　　廣播系統(tǒng)主要向旅客播放車站的車次動態(tài)信息、業(yè)務信息、特別通告緊急事件等。軌道交通廣播系統(tǒng)大多采用人工廣播和自動廣播兩種方式，用中文普通話、英語等多種語言實現(xiàn)業(yè)務、宣傳、臨時、緊急、背景音樂等資訊廣播。系統(tǒng)由業(yè)務廣播和消防廣播兩部分組成 ^[1] ，業(yè)務廣播主要是進行列車到發(fā)信息廣播、專題廣播、編組廣播或其他文字信息語音合成廣播。消防廣播主要發(fā)報火災或緊急廣播，消防廣播優(yōu)先級最高?？梢源驍嗨械膹V播內(nèi)容。廣播系統(tǒng)與車站集成管理平臺接口，可根據(jù)列車到發(fā)計劃和臨時列車到發(fā)信息實時更新廣播計劃，按照平臺的要求實現(xiàn)自動廣播，當通信非正常情況下，可以根據(jù)預制信息按數(shù)據(jù)庫車次到發(fā)時間實現(xiàn)全人工廣播;也可以由廣播員人工干預進行半自動廣播。

　　1、系統(tǒng)結(jié)成

　　數(shù)字廣播系統(tǒng)采用數(shù)字化控制和傳輸方式，綜合監(jiān)控室放置系統(tǒng)管理服務器、自動廣播服務器、信源設(shè)備、監(jiān)聽設(shè)備、操作員終端等。旅服主機房和配線間內(nèi)，放置數(shù)字功率放大器、相關(guān)的控制/檢測及切換設(shè)備等，綜合監(jiān)控室和配線間之間通過以太網(wǎng)連接，廣播系統(tǒng)也可單獨組網(wǎng)。廣播系統(tǒng)通過系統(tǒng)管理服務器接口與集成管理平臺連接，根據(jù)集成管理平臺提供的列車到發(fā)計劃和調(diào)度動態(tài)信息，實現(xiàn)列車到發(fā)信息的數(shù)字語音自動廣播;消防廣播通過消防廣播接口與消防系統(tǒng)連接，實現(xiàn)消防報警緊急廣播;在廣播計算機發(fā)生故障時,將啟用應急廣播系統(tǒng)，此時由應急前置控制器和功率放大器構(gòu)成最簡單的系統(tǒng),保證在任何情況下都不會中斷廣播。拓撲圖如：(圖一)綜合監(jiān)控室系統(tǒng)拓撲圖、(圖二)機械室機房系統(tǒng)拓撲圖。

　　圖一

　　圖二

　　2、系統(tǒng)構(gòu)建及工作原理

　　2.1綜合監(jiān)控室廣播原理

　　廣播系統(tǒng)設(shè)置系統(tǒng)管理服務器裝置兩臺(互為主備，實時監(jiān)測，熱備份+強制切換)，負責綜合信息處理、發(fā)布、事件響應、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、操作日志記錄，程控電話接入。設(shè)置語音合成服務器，負責語音編輯、合成、播放及響應服務器的事件觸發(fā)。

　　在系統(tǒng)管理服務器中設(shè)置4塊工業(yè)級音頻處理卡，每塊工業(yè)級音頻處理卡能同時完成對外接音頻信號的采樣、A/D、IP打包，打包形式為傳送到達地址(即目的地址)+語音分組包，同時把該打包信號通過RJ45口直接發(fā)送到網(wǎng)絡交換機傳輸;網(wǎng)絡交換機根據(jù)目的自動選擇最佳路由，通過光纖(或五類線)把該信息包送達目的地址，由數(shù)字音頻終端控制器實現(xiàn)數(shù)據(jù)包分解轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的模擬信號送至功率放大器，由功率放大器放大后對外進行播音。

　　系統(tǒng)管理服務器可以通過網(wǎng)絡對語音合成服務器進行管理，使多路語音信號在同一時刻進行A/D采樣打包成適應TCP/IP傳輸?shù)奈募袷?，系統(tǒng)管理服務器同時在該分組信息上附加目的地址信息，進入網(wǎng)絡交換機進行數(shù)據(jù)傳輸。通過目的地址+語音分組形式，廣播系統(tǒng)能完成多信源對多廣播區(qū)的平行廣播功能。

　　系統(tǒng)電話接口采用標準電話音頻接口，對語音交換機無特殊型號需要。系統(tǒng)設(shè)計同一時刻至少能2個內(nèi)通電話同時播音，通過語音交換機對本系統(tǒng)提供同一電話號碼，2個中繼電話接口。每一個分區(qū)在廣播系統(tǒng)中都有唯一的電話號碼(TD)，任意一部電話，如果需要對某個區(qū)進行廣播，在權(quán)限開放情況下，通過程控電話的雙音頻播碼，在語音提示下以“中心電話+廣播區(qū)+’*’”把廣播區(qū)隔開，以“#”結(jié)束，程控接入音頻卡會自動分析該雙音頻編碼的地址位置以及需要開放的廣播區(qū)，把分析后的廣播區(qū)地理位置通過IP分組傳遞到網(wǎng)絡交換機及數(shù)字音頻終端，同時某一路工業(yè)級音頻處理卡負責對電話卡雙音頻碼進行抽樣量化，進行打包發(fā)送處理，達到對某個小區(qū)廣播的目的。

　　當廣播員需要對某個廣播信源進行監(jiān)聽時，只要在人機界面上單擊某個信源下的監(jiān)聽按紐即可。系統(tǒng)管理服務器發(fā)送相應的監(jiān)聽命令到網(wǎng)絡交換機(監(jiān)聽地址+監(jiān)聽命令)，網(wǎng)絡交換機根據(jù)監(jiān)聽的目的地址與網(wǎng)絡綜合管理器進行通信，網(wǎng)絡綜合管理器在理解并分析執(zhí)行命令后把相應信源的采樣信號打包成IP分組，附加配線間相關(guān)地址進行數(shù)據(jù)傳輸，配線間廣播設(shè)備在收到相關(guān)數(shù)據(jù)后進行分解、轉(zhuǎn)換、對外放音。

　　廣播系統(tǒng)能根據(jù)綜合信息平臺的包格式自動更新列車數(shù)據(jù)庫、事件觸發(fā)，實現(xiàn)列車接發(fā)車的全自動廣播;同時在通信非正常情況下，可以根據(jù)預制信息按數(shù)據(jù)庫車次到發(fā)時間實現(xiàn)全自動播音;也可以由廣播員人工干預進行半自動播音?？瓦\專線軟件在授權(quán)及權(quán)限允許情況下可以對局域網(wǎng)內(nèi)的任意節(jié)點的客運廣播進行訪問及控制。該通信過程必須嫁接在TCP/IP協(xié)議之上，通信必須滿足雙方通信協(xié)議標準，特別是數(shù)據(jù)庫的變更及處理上，必須嚴格按照固定格式進行讀寫。

　　綜合監(jiān)控室和配線間設(shè)備采用統(tǒng)一供電及分路供電方式，每個設(shè)備都采用電源保護措施，包括過流過壓保護、UPS保護，特別是開機延時，保證所有系統(tǒng)的開啟狀態(tài)都安全可靠，防止瞬間開機電流過大對系統(tǒng)組成設(shè)備造成損壞。

　　2.2配線間廣播原理

　　綜合監(jiān)控室傳來的音頻數(shù)據(jù)流經(jīng)交換機到達相應廣播區(qū)的數(shù)字音頻終端進行解碼，輸出信號進行放大和小區(qū)語音信號合成后，推動功率放大器進行功率放大輸出定壓120V的高壓廣播信號，同時數(shù)字音頻終端設(shè)置了音量調(diào)節(jié)，可由綜合監(jiān)控室通過交換機實現(xiàn)對廣播區(qū)輸出音量的調(diào)節(jié)。設(shè)置了智能網(wǎng)絡管理終端，負責對系統(tǒng)設(shè)備進行監(jiān)控，并且把設(shè)備狀態(tài)通過網(wǎng)絡交換機送回綜合監(jiān)控室;設(shè)置了消防語音及消防報警;設(shè)置了功放故障采集、廣播區(qū)故障采集、自動倒機功能、功放上電延時管理功能、防雷擊功能、噪聲采集均衡功能、揚聲器故障報警功能。由綜合監(jiān)控室傳來的音頻數(shù)字流被打成符合TCP/IP協(xié)議的數(shù)據(jù)包，經(jīng)由網(wǎng)絡交換機送出由傳輸通道送入配線間的網(wǎng)絡交換機，到達相應的數(shù)字音頻終端進行解碼，D/A轉(zhuǎn)換后輸出到前置尋呼放大器。

　　在每個配線間設(shè)置了消防控制器，利用干節(jié)點信號觸發(fā)廣播區(qū)開關(guān)，同時，網(wǎng)絡管理終端預制了消防自動語音，消防語音分為多種形式，可預先設(shè)置，如果發(fā)生火災，可通過預設(shè)的語音對外進行廣播。小區(qū)廣播可實現(xiàn)某廣播區(qū)的工作人員在該區(qū)域內(nèi)不經(jīng)過控制室而對本區(qū)域進行廣播的功能。該方式采用有線網(wǎng)絡形式或無線轉(zhuǎn)有線形式。廣播員可以通過有線話筒及播放面板上的按鈕完成對本區(qū)域的廣播，也可以通過無線領(lǐng)夾話筒實現(xiàn)對本小區(qū)的播音。該系統(tǒng)由揚聲器故障定位主機，揚聲器檢測模塊組成。每個揚聲器上安裝揚聲器檢測模塊，隨時監(jiān)控該揚聲器的工作狀態(tài)，出現(xiàn)故障時把故障代碼送回揚聲器故障定位主機。揚聲器故障定位主機放在配線間，可與各個揚聲器檢測模塊進行通信，并把結(jié)果由網(wǎng)絡交換機送回綜合監(jiān)控室。

　　終端揚聲器檢測裝置由噪聲傳感器和噪聲均衡主機構(gòu)成，噪聲傳感器安裝在需要采集噪聲的候車室，實時采集該聲場內(nèi)噪聲的幅值，傳送到噪聲均衡主機，計算出噪聲的量化值后打包送往綜合監(jiān)控室的計算機，該計算機可根據(jù)噪聲值控制音頻網(wǎng)絡服務器解碼后的音頻信號的大小，完成廣播區(qū)音量自動增益的功能。

　　功放檢測自動倒機可實時的對功放的工作狀態(tài)進行檢測，當功放發(fā)生過流，過壓，無輸出等狀況時，自動的把備用功放代替以損壞的功放，同時把故障信號由網(wǎng)絡交換機送入綜合監(jiān)控室，顯示報警，提醒工作人員及時維護。該設(shè)備同時對廣播區(qū)進行開路和短路監(jiān)控，發(fā)生故障時把故障信號送入綜合監(jiān)控室。由于功率放大器容量大，啟動時會有很大的啟動電流，多臺功率放大器同時啟動是的電流不可忽視，加大供電容量會造成設(shè)備成本增加，資源浪費，由電源緩啟設(shè)備可每一時刻同時只能啟動一臺功率放大器，多臺順序動作，這樣可有效的避免大啟動電流，也不用擴大供電容量，節(jié)省資源。當有雷擊中設(shè)備時，可靠的把雷電中的巨大能量轉(zhuǎn)移到大地，同時把功率放大器斷電，防止引起火災。

　　3、消防廣播原理

　　火災或緊急情況時，廣播系統(tǒng)接收到消防廣播的控制信號或音頻時，會自動中斷某些廣播區(qū)正在廣播的內(nèi)容，把消防廣播音頻切入，進行消防廣播。在所有的廣播項目中，消防廣播優(yōu)先級最高?？梢源驍嗨械膹V播內(nèi)容。系統(tǒng)方框圖如(圖三)

　　消防控制信號為從消防控制室過來的干接點信號。消防設(shè)備與客運廣播通過網(wǎng)線連接，可聯(lián)入控制中心或者某個機械室，只要保證與客運廣播之間能夠通過TCP/IP訪問即可。在實際應用中建議在消防廣播室與客運廣播室的接入口采用環(huán)行網(wǎng)形式，保證網(wǎng)絡的安全性。消防廣播與消防設(shè)備接口為干接點接口，每一路消防回路對應1路干接點，通過雙芯屏蔽線或則雙絞線與消防控制器聯(lián)結(jié)。

　　消防廣播與客運廣播接口為RJ45網(wǎng)絡接口，可以聯(lián)結(jié)到綜合監(jiān)控室或者設(shè)備間。

　　4、應急機制和冗余備份

　　4.1應急機制

　　在綜合監(jiān)控室配置IP應急廣播控制器，當出現(xiàn)管理系統(tǒng)服務器全部故障、網(wǎng)絡通信不正常、數(shù)字音頻終端大部分或者全部癱瘓，但是功率放大器還能正常工作的情況時，該系統(tǒng)開始工作，起到應急作用，通過話筒、話筒開關(guān)、話筒放大電路，把話筒音量放大到標準0dB，通過音頻線實現(xiàn)對功率放大器輸入口的直接控制，使功率放大器對各個廣播回路進行話筒應急播音。

　　4.2冗余備份

　　系統(tǒng)服務器采用雙機備份方式，確保廣播系統(tǒng)的正常運行問題。當主用系統(tǒng)服務器出現(xiàn)故障，啟用備用系統(tǒng)服務器進行工作。主用系統(tǒng)服務器可以進行檢修或維修，保證系統(tǒng)的正常運行。雙系統(tǒng)服務器冗余備份的采用，有利于增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性，安全性;有利于系統(tǒng)服務器故障情況下，縮短故障時間。功率放大器的冗余通過自動檢測倒機完成，同規(guī)格的功率放大器按照不大于5+1的方式進行冗余。

　　5、線路的計算

　　5.1網(wǎng)絡要求及帶寬計算

　　綜合監(jiān)控室和各個配線間之間通過以太網(wǎng)連接，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為數(shù)字音頻信號和數(shù)字控制信號。網(wǎng)絡帶寬的計算方法為 ^[2] ：

　　B=C*M說明：

　　B：所需要的帶寬

　　C：進行某個信源播音時的帶寬，采用UDP方式，因此C基本為常數(shù)128K

　　M：極限播音信源數(shù)，即同一時刻用來平行播音的最多信源，一般按照最多設(shè)置的廣播信源考慮

　　5.2功放配置及供電要求

　　配線間廣播系統(tǒng)用電量計算方法

　　W：配線間供電總功率;

　　W1：功放主用功率;

　　W2：備用功放總功率;

　　W3：備用功放靜態(tài)功率;W3：=W2*10%;

　　B1：數(shù)字功率放大器有效值：常數(shù)90%;

　　B2：開關(guān)電源有效值：常數(shù)90%;

　　W4：配線間其他設(shè)備功率;

　　公式1：W：=[W1*1.414+W3]/B1/B2+W4;

　　5.3廣播系統(tǒng)總用電量計算方法

　　W：配線間供電總功率;

　　P：綜合監(jiān)控室用電功率;

　　公式2：WP=ΣW+P;

　　6、結(jié)語：

　　通過以上的論實,可知軌道交通廣播系統(tǒng)是一個復雜的交叉疊加系統(tǒng),它關(guān)系到整個客運的調(diào)度與管制，所以它的設(shè)計要穩(wěn)定可靠，按以上的設(shè)計方法基本能滿足目前國內(nèi)的軌道交通廣播系統(tǒng)要求。

　　參考文獻

　　[1]、孫國民《鐵道通信信號》[J] ,2012年,第48期，P61-P63

　　[2]、康增建 ，王靜 ，呂曉軍《信息通信》[J] ,2011年，第1期:P52-P54

　　[3]《公共廣播系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》GB50526–2010主編:中華人民共和國工業(yè)和信息化部

　　作者簡介

　　姓名：王文星出生于年1979年5月17日，性別：男，專業(yè)：模具與電腦輔助設(shè)計，畢業(yè)學校：華南理工學校，

　　工作單位：廣州市聲訊電子科技有限公司，職稱：研發(fā)總監(jiān)，主要研究方向：電子工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計。

　　單位：廣州市聲訊電子科技有限公司

　　通信地址：廣州市白云區(qū)江高鎮(zhèn)南崗村三元西1號

　　郵政編碼：510450

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