引言

　　廣播系統主要向旅客播放車站的車次動態信息、業務信息、特別通告緊急事件等。軌道交通廣播系統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業務、宣傳、臨時、緊急、背景音樂等資訊廣播。系統由業務廣播和消防廣播兩部分組成 ^[1] ，業務廣播主要是進行列車到發信息廣播、專題廣播、編組廣播或其他文字信息語音合成廣播。消防廣播主要發報火災或緊急廣播，消防廣播優先級最高。可以打斷所有的廣播內容。廣播系統與車站集成管理平臺接口，可根據列車到發計劃和臨時列車到發信息實時更新廣播計劃，按照平臺的要求實現自動廣播，當通信非正常情況下，可以根據預制信息按數據庫車次到發時間實現全人工廣播;也可以由廣播員人工干預進行半自動廣播。

　　1、系統結成

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

　　圖一

　　圖二

　　2、系統構建及工作原理

　　2.1綜合監控室廣播原理

　　廣播系統設置系統管理服務器裝置兩臺(互為主備，實時監測，熱備份+強制切換)，負責綜合信息處理、發布、事件響應、設備狀態監控、操作日志記錄，程控電話接入。設置語音合成服務器，負責語音編輯、合成、播放及響應服務器的事件觸發。

　　在系統管理服務器中設置4塊工業級音頻處理卡，每塊工業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口直接發送到網絡交換機傳輸;網絡交換機根據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，由數字音頻終端控制器實現數據包分解轉換，轉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。

　　系統管理服務器可以通過網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傳輸的文件格式，系統管理服務器同時在該分組信息上附加目的地址信息，進入網絡交換機進行數據傳輸。通過目的地址+語音分組形式，廣播系統能完成多信源對多廣播區的平行廣播功能。

　　系統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。系統設計同一時刻至少能2個內通電話同時播音，通過語音交換機對本系統提供同一電話號碼，2個中繼電話接口。每一個分區在廣播系統中都有唯一的電話號碼(TD)，任意一部電話，如果需要對某個區進行廣播，在權限開放情況下，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+’*’”把廣播區隔開，以“#”結束，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，把分析后的廣播區地理位置通過IP分組傳遞到網絡交換機及數字音頻終端，同時某一路工業級音頻處理卡負責對電話卡雙音頻碼進行抽樣量化，進行打包發送處理，達到對某個小區廣播的目的。

　　當廣播員需要對某個廣播信源進行監聽時，只要在人機界面上單擊某個信源下的監聽按紐即可。系統管理服務器發送相應的監聽命令到網絡交換機(監聽地址+監聽命令)，網絡交換機根據監聽的目的地址與網絡綜合管理器進行通信，網絡綜合管理器在理解并分析執行命令后把相應信源的采樣信號打包成IP分組，附加配線間相關地址進行數據傳輸，配線間廣播設備在收到相關數據后進行分解、轉換、對外放音。

　　廣播系統能根據綜合信息平臺的包格式自動更新列車數據庫、事件觸發，實現列車接發車的全自動廣播;同時在通信非正常情況下，可以根據預制信息按數據庫車次到發時間實現全自動播音;也可以由廣播員人工干預進行半自動播音。客運專線軟件在授權及權限允許情況下可以對局域網內的任意節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協議之上，通信必須滿足雙方通信協議標準，特別是數據庫的變更及處理上，必須嚴格按照固定格式進行讀寫。

　　綜合監控室和配線間設備采用統一供電及分路供電方式，每個設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，保證所有系統的開啟狀態都安全可靠，防止瞬間開機電流過大對系統組成設備造成損壞。

　　2.2配線間廣播原理

　　綜合監控室傳來的音頻數據流經交換機到達相應廣播區的數字音頻終端進行解碼，輸出信號進行放大和小區語音信號合成后，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，同時數字音頻終端設置了音量調節，可由綜合監控室通過交換機實現對廣播區輸出音量的調節。設置了智能網絡管理終端，負責對系統設備進行監控，并且把設備狀態通過網絡交換機送回綜合監控室;設置了消防語音及消防報警;設置了功放故障采集、廣播區故障采集、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。由綜合監控室傳來的音頻數字流被打成符合TCP/IP協議的數據包，經由網絡交換機送出由傳輸通道送入配線間的網絡交換機，到達相應的數字音頻終端進行解碼，D/A轉換后輸出到前置尋呼放大器。

　　在每個配線間設置了消防控制器，利用干節點信號觸發廣播區開關，同時，網絡管理終端預制了消防自動語音，消防語音分為多種形式，可預先設置，如果發生火災，可通過預設的語音對外進行廣播。小區廣播可實現某廣播區的工作人員在該區域內不經過控制室而對本區域進行廣播的功能。該方式采用有線網絡形式或無線轉有線形式。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域的廣播，也可以通過無線領夾話筒實現對本小區的播音。該系統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，隨時監控該揚聲器的工作狀態，出現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，并把結果由網絡交換機送回綜合監控室。

　　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控室的計算機，該計算機可根據噪聲值控制音頻網絡服務器解碼后的音頻信號的大小，完成廣播區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進行檢測，當功放發生過流，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絡交換機送入綜合監控室，顯示報警，提醒工作人員及時維護。該設備同時對廣播區進行開路和短路監控，發生故障時把故障信號送入綜合監控室。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備成本增加，資源浪費，由電源緩啟設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，節省資源。當有雷擊中設備時，可靠的把雷電中的巨大能量轉移到大地，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正在廣播的內容，把消防廣播音頻切入，進行消防廣播。在所有的廣播項目中，消防廣播優先級最高。可以打斷所有的廣播內容。系統方框圖如(圖三)

　　消防控制信號為從消防控制室過來的干接點信號。消防設備與客運廣播通過網線連接，可聯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行網形式，保證網絡的安全性。消防廣播與消防設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結。

　　消防廣播與客運廣播接口為RJ45網絡接口，可以聯結到綜合監控室或者設備間。

　　4、應急機制和冗余備份

　　4.1應急機制

　　在綜合監控室配置IP應急廣播控制器，當出現管理系統服務器全部故障、網絡通信不正常、數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，該系統開始工作，起到應急作用，通過話筒、話筒開關、話筒放大電路，把話筒音量放大到標準0dB，通過音頻線實現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

　　系統服務器采用雙機備份方式，確保廣播系統的正常運行問題。當主用系統服務器出現故障，啟用備用系統服務器進行工作。主用系統服務器可以進行檢修或維修，保證系統的正常運行。雙系統服務器冗余備份的采用，有利于增強系統的穩定性，安全性;有利于系統服務器故障情況下，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網絡要求及帶寬計算

　　綜合監控室和各個配線間之間通過以太網連接，傳輸的數據為數字音頻信號和數字控制信號。網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128K

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

　　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：備用功放靜態功率;W3：=W2*10%;

　　B1：數字功率放大器有效值：常數90%;

　　B2：開關電源有效值：常數90%;

　　W4：配線間其他設備功率;

　　公式1：W：=[W1*1.414+W3]/B1/B2+W4;

　　5.3廣播系統總用電量計算方法

　　W：配線間供電總功率;

　　P：綜合監控室用電功率;

　　公式2：WP=ΣW+P;

　　6、結語：

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

　　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]《公共廣播系統工程技術規范》GB50526–2010主編:中華人民共和國工業和信息化部

　　作者簡介

　　姓名：王文星出生于年1979年5月17日，性別：男，專業：模具與電腦輔助設計，畢業學校：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：研發總監，主要研究方向：電子工業產品設計。

　　單位：廣州市聲訊電子科技有限公司

　　通信地址：廣州市白云區江高鎮南崗村三元西1號

　　郵政編碼：510450

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