引言

　　廣播系統(tǒng)主要向旅客播放車站的車次動(dòng)態(tài)信息、業(yè)務(wù)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(dòng)廣播兩種方式，用中文普通話、英語等多種語言實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)、宣傳、臨時(shí)、緊急、背景音樂等資訊廣播。系統(tǒng)由業(yè)務(wù)廣播和消防廣播兩部分組成 ^[1] ，業(yè)務(wù)廣播主要是進(jìn)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(bào)火災(zāi)或緊急廣播，消防廣播優(yōu)先級(jí)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(tái)接口，可根據(jù)列車到發(fā)計(jì)劃和臨時(shí)列車到發(fā)信息實(shí)時(shí)更新廣播計(jì)劃，按照平臺(tái)的要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)廣播，當(dāng)通信非正常情況下，可以根據(jù)預(yù)制信息按數(shù)據(jù)庫車次到發(fā)時(shí)間實(shí)現(xiàn)全人工廣播;也可以由廣播員人工干預(yù)進(jìn)行半自動(dòng)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(wù)器、自動(dòng)廣播服務(wù)器、信源設(shè)備、監(jiān)聽設(shè)備、操作員終端等。旅服主機(jī)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(cè)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(dú)組網(wǎng)。廣播系統(tǒng)通過系統(tǒng)管理服務(wù)器接口與集成管理平臺(tái)連接，根據(jù)集成管理平臺(tái)提供的列車到發(fā)計(jì)劃和調(diào)度動(dòng)態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)列車到發(fā)信息的數(shù)字語音自動(dòng)廣播;消防廣播通過消防廣播接口與消防系統(tǒng)連接，實(shí)現(xiàn)消防報(bào)警緊急廣播;在廣播計(jì)算機(jī)發(fā)生故障時(shí),將啟用應(yīng)急廣播系統(tǒng)，此時(shí)由應(yīng)急前置控制器和功率放大器構(gòu)成最簡(jiǎn)單的系統(tǒng),保證在任何情況下都不會(huì)中斷廣播。拓?fù)鋱D如：(圖一)綜合監(jiān)控室系統(tǒng)拓?fù)鋱D、(圖二)機(jī)械室機(jī)房系統(tǒng)拓?fù)鋱D。

　　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(wù)器裝置兩臺(tái)(互為主備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，熱備份+強(qiáng)制切換)，負(fù)責(zé)綜合信息處理、發(fā)布、事件響應(yīng)、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(wù)器，負(fù)責(zé)語音編輯、合成、播放及響應(yīng)服務(wù)器的事件觸發(fā)。

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

　　系統(tǒng)管理服務(wù)器可以通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)語音合成服務(wù)器進(jìn)行管理，使多路語音信號(hào)在同一時(shí)刻進(jìn)行A/D采樣打包成適應(yīng)TCP/IP傳輸?shù)奈募袷剑到y(tǒng)管理服務(wù)器同時(shí)在該分組信息上附加目的地址信息，進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)進(jìn)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(duì)多廣播區(qū)的平行廣播功能。

　　系統(tǒng)電話接口采用標(biāo)準(zhǔn)電話音頻接口，對(duì)語音交換機(jī)無特殊型號(hào)需要。系統(tǒng)設(shè)計(jì)同一時(shí)刻至少能2個(gè)內(nèi)通電話同時(shí)播音，通過語音交換機(jī)對(duì)本系統(tǒng)提供同一電話號(hào)碼，2個(gè)中繼電話接口。每一個(gè)分區(qū)在廣播系統(tǒng)中都有唯一的電話號(hào)碼(TD)，任意一部電話，如果需要對(duì)某個(gè)區(qū)進(jìn)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(huì)自動(dòng)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(luò)交換機(jī)及數(shù)字音頻終端，同時(shí)某一路工業(yè)級(jí)音頻處理卡負(fù)責(zé)對(duì)電話卡雙音頻碼進(jìn)行抽樣量化，進(jìn)行打包發(fā)送處理，達(dá)到對(duì)某個(gè)小區(qū)廣播的目的。

　　當(dāng)廣播員需要對(duì)某個(gè)廣播信源進(jìn)行監(jiān)聽時(shí)，只要在人機(jī)界面上單擊某個(gè)信源下的監(jiān)聽按紐即可。系統(tǒng)管理服務(wù)器發(fā)送相應(yīng)的監(jiān)聽命令到網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)(監(jiān)聽地址+監(jiān)聽命令)，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)根據(jù)監(jiān)聽的目的地址與網(wǎng)絡(luò)綜合管理器進(jìn)行通信，網(wǎng)絡(luò)綜合管理器在理解并分析執(zhí)行命令后把相應(yīng)信源的采樣信號(hào)打包成IP分組，附加配線間相關(guān)地址進(jìn)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(jìn)行分解、轉(zhuǎn)換、對(duì)外放音。

　　廣播系統(tǒng)能根據(jù)綜合信息平臺(tái)的包格式自動(dòng)更新列車數(shù)據(jù)庫、事件觸發(fā)，實(shí)現(xiàn)列車接發(fā)車的全自動(dòng)廣播;同時(shí)在通信非正常情況下，可以根據(jù)預(yù)制信息按數(shù)據(jù)庫車次到發(fā)時(shí)間實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)播音;也可以由廣播員人工干預(yù)進(jìn)行半自動(dòng)播音。客運(yùn)專線軟件在授權(quán)及權(quán)限允許情況下可以對(duì)局域網(wǎng)內(nèi)的任意節(jié)點(diǎn)的客運(yùn)廣播進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)，特別是數(shù)據(jù)庫的變更及處理上，必須嚴(yán)格按照固定格式進(jìn)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(gè)設(shè)備都采用電源保護(hù)措施，包括過流過壓保護(hù)、UPS保護(hù)，特別是開機(jī)延時(shí)，保證所有系統(tǒng)的開啟狀態(tài)都安全可靠，防止瞬間開機(jī)電流過大對(duì)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(jī)到達(dá)相應(yīng)廣播區(qū)的數(shù)字音頻終端進(jìn)行解碼，輸出信號(hào)進(jìn)行放大和小區(qū)語音信號(hào)合成后，推動(dòng)功率放大器進(jìn)行功率放大輸出定壓120V的高壓廣播信號(hào)，同時(shí)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(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)廣播區(qū)輸出音量的調(diào)節(jié)。設(shè)置了智能網(wǎng)絡(luò)管理終端，負(fù)責(zé)對(duì)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，并且把設(shè)備狀態(tài)通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)送回綜合監(jiān)控室;設(shè)置了消防語音及消防報(bào)警;設(shè)置了功放故障采集、廣播區(qū)故障采集、自動(dòng)倒機(jī)功能、功放上電延時(shí)管理功能、防雷擊功能、噪聲采集均衡功能、揚(yáng)聲器故障報(bào)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(luò)交換機(jī)送出由傳輸通道送入配線間的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，到達(dá)相應(yīng)的數(shù)字音頻終端進(jìn)行解碼，D/A轉(zhuǎn)換后輸出到前置尋呼放大器。

　　在每個(gè)配線間設(shè)置了消防控制器，利用干節(jié)點(diǎn)信號(hào)觸發(fā)廣播區(qū)開關(guān)，同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)管理終端預(yù)制了消防自動(dòng)語音，消防語音分為多種形式，可預(yù)先設(shè)置，如果發(fā)生火災(zāi)，可通過預(yù)設(shè)的語音對(duì)外進(jìn)行廣播。小區(qū)廣播可實(shí)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(duì)本區(qū)域進(jìn)行廣播的功能。該方式采用有線網(wǎng)絡(luò)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(duì)本區(qū)域的廣播，也可以通過無線領(lǐng)夾話筒實(shí)現(xiàn)對(duì)本小區(qū)的播音。該系統(tǒng)由揚(yáng)聲器故障定位主機(jī)，揚(yáng)聲器檢測(cè)模塊組成。每個(gè)揚(yáng)聲器上安裝揚(yáng)聲器檢測(cè)模塊，隨時(shí)監(jiān)控該揚(yáng)聲器的工作狀態(tài)，出現(xiàn)故障時(shí)把故障代碼送回?fù)P聲器故障定位主機(jī)。揚(yáng)聲器故障定位主機(jī)放在配線間，可與各個(gè)揚(yáng)聲器檢測(cè)模塊進(jìn)行通信，并把結(jié)果由網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)送回綜合監(jiān)控室。

　　終端揚(yáng)聲器檢測(cè)裝置由噪聲傳感器和噪聲均衡主機(jī)構(gòu)成，噪聲傳感器安裝在需要采集噪聲的候車室，實(shí)時(shí)采集該聲場(chǎng)內(nèi)噪聲的幅值，傳送到噪聲均衡主機(jī)，計(jì)算出噪聲的量化值后打包送往綜合監(jiān)控室的計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)可根據(jù)噪聲值控制音頻網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器解碼后的音頻信號(hào)的大小，完成廣播區(qū)音量自動(dòng)增益的功能。

　　功放檢測(cè)自動(dòng)倒機(jī)可實(shí)時(shí)的對(duì)功放的工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)功放發(fā)生過流，過壓，無輸出等狀況時(shí)，自動(dòng)的把備用功放代替以損壞的功放，同時(shí)把故障信號(hào)由網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)送入綜合監(jiān)控室，顯示報(bào)警，提醒工作人員及時(shí)維護(hù)。該設(shè)備同時(shí)對(duì)廣播區(qū)進(jìn)行開路和短路監(jiān)控，發(fā)生故障時(shí)把故障信號(hào)送入綜合監(jiān)控室。由于功率放大器容量大，啟動(dòng)時(shí)會(huì)有很大的啟動(dòng)電流，多臺(tái)功率放大器同時(shí)啟動(dòng)是的電流不可忽視，加大供電容量會(huì)造成設(shè)備成本增加，資源浪費(fèi)，由電源緩啟設(shè)備可每一時(shí)刻同時(shí)只能啟動(dòng)一臺(tái)功率放大器，多臺(tái)順序動(dòng)作，這樣可有效的避免大啟動(dòng)電流，也不用擴(kuò)大供電容量，節(jié)省資源。當(dāng)有雷擊中設(shè)備時(shí)，可靠的把雷電中的巨大能量轉(zhuǎn)移到大地，同時(shí)把功率放大器斷電，防止引起火災(zāi)。

　　3、消防廣播原理

　　火災(zāi)或緊急情況時(shí)，廣播系統(tǒng)接收到消防廣播的控制信號(hào)或音頻時(shí)，會(huì)自動(dòng)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(jìn)行消防廣播。在所有的廣播項(xiàng)目中，消防廣播優(yōu)先級(jí)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(hào)為從消防控制室過來的干接點(diǎn)信號(hào)。消防設(shè)備與客運(yùn)廣播通過網(wǎng)線連接，可聯(lián)入控制中心或者某個(gè)機(jī)械室，只要保證與客運(yùn)廣播之間能夠通過TCP/IP訪問即可。在實(shí)際應(yīng)用中建議在消防廣播室與客運(yùn)廣播室的接入口采用環(huán)行網(wǎng)形式，保證網(wǎng)絡(luò)的安全性。消防廣播與消防設(shè)備接口為干接點(diǎn)接口，每一路消防回路對(duì)應(yīng)1路干接點(diǎn)，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(yùn)廣播接口為RJ45網(wǎng)絡(luò)接口，可以聯(lián)結(jié)到綜合監(jiān)控室或者設(shè)備間。

　　4、應(yīng)急機(jī)制和冗余備份

　　4.1應(yīng)急機(jī)制

　　在綜合監(jiān)控室配置IP應(yīng)急廣播控制器，當(dāng)出現(xiàn)管理系統(tǒng)服務(wù)器全部故障、網(wǎng)絡(luò)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(shí)，該系統(tǒng)開始工作，起到應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)0dB，通過音頻線實(shí)現(xiàn)對(duì)功率放大器輸入口的直接控制，使功率放大器對(duì)各個(gè)廣播回路進(jìn)行話筒應(yīng)急播音。

　　4.2冗余備份

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

　　5、線路的計(jì)算

　　5.1網(wǎng)絡(luò)要求及帶寬計(jì)算

　　綜合監(jiān)控室和各個(gè)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(hào)和數(shù)字控制信號(hào)。網(wǎng)絡(luò)帶寬的計(jì)算方法為 ^[2] ：

　　B=C*M說明：

　　B：所需要的帶寬

　　C：進(jìn)行某個(gè)信源播音時(shí)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(shí)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(jì)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(jì)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(shí),可知軌道交通廣播系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的交叉疊加系統(tǒng),它關(guān)系到整個(gè)客運(yùn)的調(diào)度與管制，所以它的設(shè)計(jì)要穩(wěn)定可靠，按以上的設(shè)計(jì)方法基本能滿足目前國(guó)內(nèi)的軌道交通廣播系統(tǒng)要求。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]、孫國(guó)民《鐵道通信信號(hào)》[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(guó)工業(yè)和信息化部

　　作者簡(jiǎn)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(jì)，畢業(yè)學(xué)校：華南理工學(xué)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(jì)。

　　單位：廣州市聲訊電子科技有限公司

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