魏元玲，赵宏涛

（中国铁道科学研究院集团有限公司 通信信号研究所，北京 100081）

1 高速铁路旅客信息系统总体架构构建

1.1 现状分析

高速铁路旅客信息系统(Passenger Information System，PIS)是以为高速铁路旅客提供优质运输服务为目的，以多种类显示设备为呈现工具，综合运用多媒体技术、电子信息技术和计算机网络技术等，向旅客提供列车到站时间、人文景观和新闻时事等资讯的旅客服务综合信息系统[1]。

20世纪90年代，我国相继建成调度指挥管理系统(Train Operation Dispatching Command System，TDCS)，铁路分散自律调度集中系统(Centralized Traf fi c Control，CTC)等大型铁路信息系统，为我国高速铁路旅客信息系统的建设奠定了基础[2-4]。此后，以高速铁路车站客运管理单位为主体，高速铁路旅客信息系统持续优化并不断整合广播、导向、监控和检票等资源，实现了列车到发、中转、停靠站台及售票等信息发布和查询功能，建设了一批人性化、由计算机控制的自动服务信息系统。信息覆盖范围也由单一的旅客乘车信息扩展到了出行方案制定、购票、换乘、目的地交通、天气等全行程。但是，高速铁路旅客信息系统仍然存在一些亟待解决的问题，主要体现在以下方面[5]：①系统主要依靠调度阶段计划制定日常客运组织，集成化程度有待提高。②旅客服务信息发布时效性和准确性有待改善，尤其是列车时刻、晚点等动态信息不能及时准确地反映。③旅客信息发布形式的统一性和整体性不强。不同车站、不同处所显示屏上的信息在色彩、字体、图像等方面无统一规范，不便于快速识别。④延伸服务不够。列车上仅向旅客提供列车运行速度、停靠站等有限的服务信息，没有对旅客在列车上需要的信息服务进行有效延伸，或者服务的延伸程度还不够。

出现上述问题的根本原因是列车、高速铁路客运站、站内信息各成体系，形成信息孤岛，导致资源无法共享。随着高速铁路上无线闭塞中心(Radio Block Center，RBC)、列控中心(Train Control Center，TCC)及调度集中设备的广泛使用，使得列车与车站、车站与调度中心之间实现了实时信息交互、信息共享及设备互联，为实时掌握动态信息提供了条件。

1.2 总体架构

高速铁路旅客信息系统坚持以人为本，服务旅客的设计理念，进一步完善高速铁路基础服务设施建设，营造良好的服务环境，充分发挥高速铁路运输系统的优势。高速铁路旅客信息系统设计目标是以现代铁路管理、服务理念，以及云计算、大数据、人工智能等最新信息技术为支撑，以功能集中、设备分散、信息实时、结构动态可扩展为目标，充分利用现有的信息资源，建成统一的高速铁路旅客信息系统数据库；对数据进行统一存储和管理，实现海量数据共享，使管理部门能够直观、及时地对信息进行分析和监控，实现人性化、智能化的旅客引导服务；在一定安全措施保障下，扩大旅客共享信息范围，使得信息的发布对于旅客更为透明，从而打造高效、自助、安全的高速铁路旅客信息系统，进一步改善高速铁路旅客运输服务质量，为提高车站安全管理水平提供助力。

根据高速铁路旅客信息系统设计目标，高速铁路旅客信息系统总体架构如图1所示。

图1 高速铁路旅客信息系统总体架构Fig.1 Overall architecture of passenger information system for high-speed railway

由图1可见，高速铁路旅客信息系统由信息收集层、信息处理层和信息展示层组成。①信息收集层实现基础信息收集。通过接口服务器与高速铁路信号系统、调度系统连接，接收列车运行的基础信息以及列车运行计划信息；对电视信号进行采集，为宣传信息提供素材；与时钟系统进行连接，为系统提供统一的时钟服务。②信息处理层是系统的核心。通过对信息收集层传来的信息进行分析、处理，结合高速铁路列车实时运行数据，生成列车运行的实时预告信息。③信息展示层负责系统与旅客的信息交互，将各类信息通过各种终端实时、准确地展示出来。

2 高速铁路旅客信息系统功能设计分析

高速铁路旅客信息系统主要由调度中心子系统、车站子系统和宣传信息子系统组成。调度中心子系统[6-7]是整个PIS系统的核心，主要实现高速铁路列车实时运行数据的采集、分析、过滤和整理功能；经过处理的实时信息通过网络发送给车站子系统；车站子系统结合本站日班计划表将本站相关的高速铁路列车实时信息发布到广播系统，以及进站口、站台、检票口等显示终端上。同时，车站子系统还接收宣传信息子系统发送的播控列表信息，按其要求并结合本站个性化信息(车站当地的天气预报、新闻、服务信息等)在各个宣传信息显示终端上进行展示。

2.1 调度中心子系统

从高速铁路旅客信息系统的数据处理流程来讲，调度中心子系统完成信息收集层和处理层的功能，是整个系统的数据交换中心，对外负责与高速铁路信号系统、调度系统以及时钟系统互联互通，接收关于列车实时运行信息和列车运行计划信息，实现全系统时钟信息的统一；对内是整个系统的数据中心，是车站子系统的数据源，实现高速铁路列车实时运行数据的采集、分析、过滤和整理功能，并将经过处理的实时信息通过网络发送给车站子系统。调度中心子系统的数据是整个高速铁路旅客信息系统业务计划作业的基础，主要实现信息优先级分类、实时信息收集、网络管理功能和权限管理功能。

2.1.1 信息优先级分类功能

为了确保旅客可以第一时间获得有效信息，就需要按优先级对信息进行分类。系统发布的每一条信息赋值一个优先级属性，这个属性在信息生成时按照预先设置的信息类型自动设置，并可由人工根据实际情况调整。系统信息分为一般信息、列车服务信息、重要信息和紧急模式信息4类，分别对应不同优先级。

（1）一般信息。主要是宣传信息、广告信息、时钟信息等与旅客行程无关的信息。它的优先级最低。

（2）列车服务信息。主要是与旅客行程相关的信息，如余票信息、检票时间、列车到达、换乘信息等。它的优先级仅高于一般信息。

（3）重要信息。主要是影响旅客出行、旅客运输服务出现重大变故的信息，如列车晚点、列车故障、旅客运输计划取消等。它的优先级较高。

（4）紧急模式信息。是指发生自然灾害或重大突发事件时，系统自动或人工触发进入紧急模式下发出的疏散信息、指引信息等。此类信息优先级最高。

不同优先级的信息按照以下规则进行显示：①低优先级的信息不能打断高优先级的信息播放；高优先级的信息可以打断低优先级的信息。例如，在发生灾难需要发布紧急信息时，其他信息应自动停止播出。②同等优先级的信息按照预先设置的时间列表顺序播放。③紧急模式信息的优先级最高，可以中断其他所有优先级的信息，需要改变紧急信息内容或解除紧急信息模式需要有具有相应权限的人员进行人工干预。

2.1.2 实时信息收集功能

实时信息功能，尤其是高速铁路的列车动态实时信息，是调度中心子系统最核心的功能，也是高速铁路旅客信息系统最关注的内容。目前高速铁路旅客信息系统关于列车实时运行数据的来源，主要是调度中心TDMS提供的日班计划表。日班计划与实际运行计划的差异，导致了列车运行状态、晚点等动态信息不能及时准确呈现，旅客服务信息时效性降低。随着高速铁路的建设，车－地之间的信息传输方式有了跨越式发展，使得高速铁路旅客信息系统获得实时、准确的列车动态信息成为可能。高速铁路旅客信息系统与调度集中、高速铁路旅客信息系统与自动售票检票系统(Automatic Fare Collection System，AFC)连接，实现信息实时收集。

我国高速铁路采用的CTCS-3级列控系统[8]基于GSM-R无线通信，实现了列车和地面的双向通信功能。其中，核心设备无线闭塞中心既可以获得列车实时运行状态，也可以通过安装在地面上的应答器实现列车的准确定位。RBC系统通过接口服务器与CTC系统连接，将车次号、列车长度、列车速度、运行模式、CTCS等级、位置状态等列车信息实时发送给CTC系统[9]。而CTC系统作为调度系统的核心设备，有关列车运行计划的实时内容在系统内部即可获得。因此，高速铁路旅客信息系统所需要的实时动态信息都可以从CTC 系统获得。

CTC系统将收到的列车动态实时信息与列车运行计划内容进行整合后发布给高速铁路旅客信息系统。另外可能引起列车运行状态变化的线路所限速信息、施工天窗信息等由调度系统发布给各线路的高速铁路旅客信息系统服务器。这些信息通过与线路数据地图整合后，通过演算实时计算出调度中心管辖范围内所有高速铁路列车的实时速度、具体位置。根据这些数据，高速铁路旅客信息系统的列车到达预告可以实时显示，甚至可以开发出实时显示列车位置的界面，实现分钟级的信息刷新。

2.1.3 网络管理功能和权限管理功能

为了保障数据的实时准确性、不间断性，借鉴高速铁路中安全数据网的管理模式，在调度中心子系统中设计了完整的网络管理功能和权限管理功能。通过调度中心服务器可以实时监控各个网络终端节点的状态；通过网管工作站可以动态显示系统各设备的工作状态，同时伴有声光报警，并生成自动故障统计报表，智能分析故障，实现远程集中控制，从而减少系统故障延时，提高系统运行的稳定性。同时，为了避免由于手工操作所造成的数据不准确、不及时、不统一，需要有权限管理功能，实现数据的统一发布。

2.2 车站子系统

车站子系统是高速铁路旅客信息系统的最底层模块，直接面向服务对象——旅客，完成所有信息的最终展示，属于信息展示层。主要完成紧急疏散信息发布、实时信息发布、显示终端控制功能。

2.2.1 紧急疏散信息发布

高速铁路新建车站尤其是枢纽车站站房空间巨大、内部结构复杂，人员密度大。当遇火警、洪水、地震等灾难时，为快速组织旅客有序疏散，避免造成更大损失，车站子系统预设紧急疏散信息发布功能。当发生火警、洪水、地震等灾难时可以自动或人工触发进入紧急疏散模式。当满足调度中心操作员预先设置的紧急模式预警阈值时，系统自动进入紧急模式，各显示终端和广播设备立即发出警告信息和疏散指示，组织旅客有序疏散[10]；当发生非预期性的灾难或者突发事件时，可由车站操作员或者调度中心操作员人工触发，使系统进入紧急疏散模式，及时编辑、发布非预期的灾难信息或突发事件信息，避免旅客恐慌，引导车站旅客躲避灾难，组织旅客有序、快速疏散。

2.2.2 实时信息发布

车站子系统从调度中心子系统收集高速铁路列车实时动态信息，结合本站列车运行基础数据，通过大屏幕显示、广播，以及进站口、站台、检票口等的显示终端显示列车到发信息、客票信息、列车正晚点信息、车站引导信息等。

高速铁路车站旅客较多，列车运行繁忙，客运作业复杂，为有效降低工作人员工作量，减小客运组织工作难度，车站子系统与AFC连接，基于高速铁路列车实时动态信息，实现售票机自动停止售票、自动启停检票闸机。尤其是在列车出现晚点、故障等突发情况时，售票机、检票闸机等可以自动调整时间，并通过广播设备、显示终端将信息在第一时间显示出来，避免旅客运输秩序混乱。

2.2.3 显示终端控制功能

车站子系统接收宣传子系统发送的播控列表信息，并结合本站个性化信息(车站当地的天气预报、旅游、交通信息等)按照播控列表中显示区域、播放时长、播放方式等属性对各显示终端、广播设备进行有效的控制，使各种服务信息的发布形式统一。不同车站、不同场所显示终端上的信息在色彩、字体、图像等方面统一规范，便于旅客快速识别。

2.3 宣传信息子系统

宣传信息子系统属于信息处理层，该系统为旅客提供本地的旅游、住宿、交通、气象、新闻、娱乐、医疗、金融等播放信息，对播放的信息集中编辑，并实时将显示信息提供给车站子系统，实现信息的实时共享。宣传信息子系统提供人性化的用户界面，供工作人员制作宣传信息(如广告信息、宣传信息等)，编辑播控列表信息，控制指定的显示终端播放指定的宣传信息，并将制作好的素材经审核通过后，发布到车站进行播出。

宣传信息子系统主要通过播控列表来实现对播放内容的集中控制管理。播控列表由系统统一下发，包括播放内容、播出站点、控制方式等方面内容的复杂数据格式。从播放内容来说，包括视频、图片、文字等信息；从播出区域来说，播控列表涉及播出站点的位置信息，切换方式以及播出时序等；从控制方式来说，涉及到动态视频、图片、文字、滚动信息、日期、数字等不同类型信息的播出方式。各车站通过对播控列表的解析，按照列表要求对各站显示终端进行控制，实现信息的统一发布。

3 结束语

随着无线通信技术的发展，高速铁路旅客信息系统将通过无线连接，为高速铁路列车实时提供到发站台、换乘信息、天气预报、人文景观、新闻时事等资讯，从而为旅客提供一个更加舒适、更加人性化的乘车环境；高速铁路旅客信息系统同时将高速铁路列车上的视频监控内容及时上传调度中心，在发生事故、灾害时可以实时了解列车内情况，并做出合理、高效的应急救援方案。高速铁路旅客信息系统作为一个直接面向旅客的系统，是高速铁路客运服务的窗口。高速铁路旅客信息系统能引导旅客在关键节点做出决策，为旅客提供准确、高效的导向服务。因此，在当前高速铁路运输市场条件下，建立互联互通、信息实时共享、数据及时准确的高速铁路旅客信息系统，不断提升我国高速铁路旅客服务质量。