车载乘客信息的冗余控制系统

技术领域

本申请涉及一种车载乘客信息系统，特别是涉及一种车载乘客信息的冗余控制系统。

背景技术

随着轨道交通通信信号技术、计算机信息技术的不断进步，列车车载乘客信息(PIS)系统作为提升乘客乘车体验、提高车辆运营效益的关键服务系统，已经成为轨交列车的标准配置，越来越得到运营方、集成方以及乘客的重视。现有列车车载PIS系统主要包括列车广播、列车影视娱乐和列车视频监控三个子系统，向乘客提供实时、多业务的服务信息，包括广播语音报站服务、地铁线路信息显示服务、广告及娱乐视频播放服务、车载安全视频监控服务等，是提高地铁服务水平和质量的集中体现。

目前，行业内车载PIS系统厂商众多，产品质量参差不齐，出于项目进度和成本压力，在没有一个稳定可靠的方案基础上，一味的降低成本和压缩研发进度，导致产品不稳定、故障频发。另外，目前车载PIS系统还存在技术含量低、技术发展滞后的问题，特别是在视频娱乐信息显示方面，由于受到显示技术及车体安装空间限制，仍采用小尺寸LCD屏或LED屏的方式进行显示，在各种先进显示技术包括OLED技术、MicroLED技术快速发展的今天，传统LCD显示屏、LED显示屏已经无法满足客户对大尺寸、高色域、高分辨率显示的视觉体验要求。因此如何提高PIS系统科技含量且同时保障系统的可靠性和稳定性，成为PIS系统厂家、主机厂、运营部门需要面对的紧迫性问题。

发明内容

本申请实施例提供一种车载乘客信息的冗余控制系统，解决现有车载PIS系统不稳定、故障频发的问题。

为解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

第一方面，提供一种车载乘客信息的冗余控制系统，其包括：至少一个第一控制系统，每个第一控制系统包括第一主机和第一交换机，第一主机与第一交换机连接，第一主机设置为发送信号，第一交换机设置为接收及发送信号；模拟总线，每个第一主机与模拟总线连接，模拟总线设置为传输信号；多个第二控制系统，每个第二控制系统包括第二主机、第二交换机和透明显示车窗，第二主机与模拟总线连接，第二主机设置为接收及处理信号，第二主机与第二交换机连接，透明显示车窗与第二交换机及模拟总线连接；数字总线，第一交换机与相邻的第二交换机及相邻的两个第二交换机分别通过数字总线连接，数字总线设置为传输信号；其中第一主机通过模拟总线向第二主机传输信号，第一交换机接收信号，并经数字总线及第二交换机向第二主机传输信号，使第二主机同时接收来自模拟总线和数字总线的信号，模拟总线与数字总线之间形成网络总线冗余。

在第一方面的第一种可能实现方式中，在模拟总线和数字总线均处于正常工作状态时，则第二主机优先处理来自数字总线的信号，在数字总线出现故障时，则第二主机实时切换至处理来自模拟总线的信号。

在第一方面的第二种可能实现方式中，模拟总线包括控制总线和模拟音频总线，第一主机、第二主机及透明显示车窗分别与控制总线和模拟音频总线连接。

在第一方面的第三种可能实现方式中，数字总线具有第一链路和第二链路，第一交换机与相邻的第二交换机及相邻的两个第二交换机分别通过第一链路和第二链路连接，第一链路与第二链路之间形成双通信链路冗余。

结合第一方面的第三种可能实现方式，在第一方面的第四种可能实现方式中，每个第二交换机具有两路旁路网口，第一链路和第二链路与对应旁路网口连接。

在第一方面的第五种可能实现方式中，第一控制系统的数量为两个，每个第二控制系统的第二主机同时接受两个第一主机发送的信号，两个第一主机之间形成控制冗余。

结合第一方面的第五种可能实现方式，在第一方面的第六种可能实现方式中，第二主机在同时接受两个第一主机发送的信号时，第二主机优先处理其中一个第一主机所发送的信号，当其中一个第一主机故障时，则第二主机自动实时切换处理另一个第一主机所发送的信号。

在第一方面的第七种可能实现方式中，每个第一控制系统还包括第一终端，第一终端与第一交换机连接；每个第二控制系统还包括第二终端，第二终端与第二交换机连接。

结合第一方面的第七种可能实现方式，在第一方面的第八种可能实现方式中，每个第二控制系统还包括第三终端，第三终端与透明显示车窗连接，透明显示车窗集成有与第一主机对应的功能模块，其中透明显示车窗在判断与其连接的第二主机出现故障且无法驱动对应的第二终端时，则驱动第三终端工作，使第三终端与第二终端之间形成终端冗余，

在第一方面的第九种可能实现方式中，透明显示车窗包括车窗玻璃显示总成和车窗主机，车窗玻璃显示总成与车窗主机连接，车窗主机集成有与第一主机对应的功能模块，使车窗主机与第一主机形成主机冗余。

本申请与现有技术相比具有的优点有：

本申请的车载乘客信息的冗余控制系统，其第一主机通过模拟总线与第二主机形成一路连接，而第一主机通过第一交换机、数字总线及第二交换机与第二主机形成另一路连接，使第二主机可以同时接收来自模拟总线和数字总线的信号，如此使模拟总线与数字总线之间形成网络总线冗余，提高系统的可靠性，从而降低PIS系统故障率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本申请第一实施例的车载乘客信息的冗余控制系统的网络拓扑示意图；

图2是本申请第一实施例的第一交换机与第二交换机的双通信链路连接示意图；

图3是本申请第一实施例的透明显示车窗与第一主机的冗余示意图；

图4是本申请第一实施例的透明显示车窗与第二主机及第三终端的冗余示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”等，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本申请，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已。

在本申请的第一实施例中，请参阅图1，其是本申请第一实施例的车载乘客信息的冗余控制系统的网络拓扑示意图；如图所示，车载乘客信息的冗余控制系统1包括至少一个第一控制系统2、模拟总线3、多个第二控制系统4和数字总线5，每个第一控制系统2包括第一主机21和第一交换机22，第一主机21与第一交换机22连接，第一主机21设置为发送信号，这些信号包括但不限于核心控制指令及控制数据，在本实施例中，第一主机21使用司机室主机，第一交换机22使用司机室交换机，但不以此为限。每个第一主机21与模拟总线3连接，在本实施例中，模拟总线3包括控制总线31和模拟音频总线32，第一主机21通过两路接线连接于控制总线31和模拟音频总线32。第一交换机22设置为接收及发送信号，模拟总线3设置为传输信号，具体的，是指第一主机21所发送的信号经模拟总线3和第一交换机22两路进行传输。在本实施例中，每个第一控制系统2还包括第一终端23，第一终端23与第一交换机22连接，第一主机21可以通过第一交换机22控制第一终端23播报信息，第一终端23使用司机室终端，例如扬声器等。

复参阅图1所示，每个第二控制系统4包括第二主机41、第二交换机42和透明显示车窗43，第二主机41与模拟总线3连接，第一主机21通过模拟总线3与第二主机41形成一路连接，在本实施例中，第二主机41通过两路接线连接于控制总线31和模拟音频总线32。第二主机41与第二交换机42连接，第一交换机22与相邻的第二交换机42及相邻的两个第二交换机42分别通过数字总线5连接，使第一主机21通过第一交换机22、数字总线5及第二交换机42与第二主机41形成另一路连接。数字总线5设置为传输信号，第二主机41设置为接收及处理信号，具体的，是指第二主机41同时接收第一主机21经上述两路连接所传输的信号，也即来自模拟总线3和数字总线5的信号，然后选择其中一路连接所传输的信号进行处理，而在其所选择的这一路连接出现故障时，则自动切换至另一路连接所传输的信号进行处理，如此使模拟总线3与数字总线5之间形成网络总线冗余，提高系统的可靠性，从而降低PIS系统故障率。在本实施例中，在模拟总线3和数字总线5均处于正常工作状态时，则第二主机41优先处理来自数字总线5的信号，在数字总线5出现故障时，则第二主机41实时切换至处理来自模拟总线3的信号。

透明显示车窗43与第二交换机42及模拟总线3连接，在本实施例中，透明显示车窗43通过两路接线连接于控制总线31和模拟音频总线32。第二主机41处理来自第一主机21的信号之后，通过第二交换机42控制透明显示车窗43实现相应的PIS业务，例如播放娱乐视频等。在本实施例中，第二主机41使用客室主机，第二交换机42使用客室交换机，透明显示车窗43使用OLED车窗，但不以此为限。在本实施例中，每个第二控制系统4还包括第二终端44，第二终端44与第二交换机42连接，第二主机41通过第二交换机42控制第二终端44实现相应的PIS业务，例如播放报站音频等。第二终端23使用客室终端，例如扬声器等，但不以此为限。

下述更进一步说明数字总线5与第二交换机42之间的连接关系。请参阅图2，其是本申请第一实施例的第一交换机与第二交换机的双通信链路连接示意图；如图所示，数字总线5具有第一链路51和第二链路52，第一交换机22与相邻的第二交换机42及相邻的两个第二交换机42分别通过第一链路51和第二链路52连接，第一链路51与第二链路52之间形成双通信链路冗余，在本实施例中，数字总线5为双链路聚合千兆或百兆以太网总线，但不以此为限。

具体而言，车载PIS系统全列车的第一交换机22和第二交换机42均通过第一链路51和第二链路52进行联网，当其中一条链路故障，另外一条链路仍能保证全列设备的联网，从而提高了数字总线的可靠性。每个第二交换机42具有两路旁路网口421，如图2所示，其中一旁路网口421是指图中的A1与A2，另一路旁路网口421是指图中的B1与B2，第一链路51和第二链路52与对应旁路网口421连接，如此形成网络通信接口冗余，这样当任意第二交换机42故障或断电时，第一链路51仍能通过对应旁路网口421进行联网，同样的，第二链路52也可通过对应旁路网口421进行联网，充分保障数字总线的可靠性。

在一实施例中，复参阅图1所示，第一控制系统2的数量为两个，每个第二控制系统4的第二主机41同时接受两个第一主机21发送的信号，两个第一主机21之间形成控制冗余。第二主机41在同时接受两个第一主机21发送的信号时，第二主机41优先处理其中一个第一主机21所发送的信号，当其中一个第一主机21故障时，则第二主机41自动实时切换处理另一个第一主机21所发送的信号，如此保障了第二控制系统4来自第一控制系统2的核心控制信号及数据的可靠性。

具体而言，如图1所示，两个第一控制系统2设置在列车两端司机室，并设置不同的ID，例如将两个第二控制系统4分别定义为ID1和ID2，每个第二控制系统4的第二主机41及第二终端44同时接受两个第一主机21的广播报站数据、影视娱乐数据，并默认对ID1的司机室内的第一主机21所发送的数据进行处理，当判断到ID1司机室主机故障时，则自动实时切换至对ID2的数据进行处理，这样可以保障系统来自司机室核心控制信号及数据的可靠性。

在一实施例中，请参阅图3，其是本申请第一实施例的透明显示车窗与第一主机的冗余示意图；如图所示，透明显示车窗43包括车窗玻璃显示总成431和车窗主机432，车窗玻璃显示总成431与车窗主机432连接，车窗主机432集成有与第一主机21对应的功能模块4321，使车窗主机432与第一主机21形成主机冗余，在第一主机21出现故障时，车窗主机432实时启动第一主机21对应的功能，以承接第一主机21的功能，保障列车PIS系统业务的可靠运行，并为维护人员处理第一主机21故障创造时间。

具体而言，如图3所示，第一主机21使用PIS司机室主机，在与司机室邻接的车厢内的其中一个透明显示车窗43的车窗主机432融合PIS司机室主机功能，作为冗余备份主机，该车窗主机432通过模拟总线3、数字总线5挂载在全列的PIS系统网络上并实现交互通信，并实时判断列车司机室主机的工作状态，当判断到列车全部司机室主机出现故障时，则车窗主机432实时启动司机室主机对应的功能模块4321，以承接司机室主机的功能。

在一实施例中，请参阅图4，其是本申请第一实施例的透明显示车窗与第二主机及第三终端的冗余示意图；如图所示，每个第二控制系统4还包括第三终端45，第三终端45与透明显示车窗43连接，透明显示车窗43集成有与第二主机41对应的功能模块，其中透明显示车窗43在判断与其连接的第二主机41出现故障且无法驱动对应的第二终端44时，则驱动第三终端45工作，使第三终端45与第二终端44之间形成终端冗余。

具体而言，如图4所示，第二主机41使用PIS客室主机，第三终端45使用双路5W功率定租型扬声器，在车窗主机432集成PIS客室主机对应的功能，包括数字及模拟总线相互冗余功能模块、音频功放功能模块等，并外挂双路5W功率定租型扬声器，正常情况下，车窗主机432只用于车窗玻璃显示总成431显示功能的控制，当判断到透明显示车窗43所在客室的PIS客室主机故障且无法驱动客室PIS扬声器进行报站音频播放时，本车厢车窗主机432通过基于一定通信协议的软件协调机制，自动启动PIS客室主机功能，即接收PIS司机室主机广播报站音频数据进行解码播放，驱动车窗主机432外挂的双路5W功率定租型扬声器进行报站音频的播放，保障了PIS系统客室报站广播功能的可靠性。

在一实施例中，复参阅图4所示，车窗玻璃显示总成431还融合有监控摄像头4311，如图4所示，监控摄像头4311位于黑色油墨区域4312，采用超薄摄像头，摄像头镜头超向内玻璃即车厢内，镜头区域为透明区域，用于采集车厢内的图像，监控摄像头4311选择广角摄像头，焦距不大于2.0的情况下，全车厢所有车窗均集成摄像头，则可以实现全车厢监控图像的全覆盖，正常情况下下，监控摄像头4311采集的图像正常情况不用于存储，当列车PIS视频监控子系统故障，特别是本车厢监控摄像头故障时，监控系统网络硬盘录像机可采集监控摄像头4311所采集的客室监控图像，实现摄像头的冗余备份。同时车窗主机432自身集成大容量存储模块，比如128G固态硬盘，当PIS系统网络硬盘录像机故障时，车窗主机432也可采集自身车窗玻璃显示总成431所集成监控摄像头4311采集的客室监控图像进行存储，进而实现了PIS网络硬盘录像机存储功能的冗余，保证了视频监控子系统的可靠性。

综上所述，本申请提供了一种车载乘客信息的冗余控制系统，其第一主机通过模拟总线与第二主机形成一路连接，而第一主机通过第一交换机、数字总线及第二交换机与第二主机形成另一路连接，使第二主机可以同时接收来自模拟总线和数字总线的信号，如此使模拟总线与数字总线之间形成网络总线冗余，提高系统的可靠性，从而降低PIS系统故障率。本申请第一控制系统的数量设置为两个，两个第一主机之间形成控制冗余，如此保障了第二控制系统来自第一控制系统的核心控制信号及数据的可靠性。本申请的车窗主机集成有与第一主机对应的功能模块，使车窗主机与第一主机形成主机冗余，在第一主机出现故障时，通过车窗主机以承接第一主机的功能，保障列车PIS系统业务的可靠运行，并为维护人员处理第一主机故障创造时间。本申请的透明显示车窗还集成有与第二主机对应的功能模块，同时将第三终端与透明显示车窗连接，使车窗主机与第二主机形成冗余且第三终端与第二终端之间形成终端冗余，更进一步保障了PIS系统客室报站广播功能的可靠性。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。