Urban rail guidance signage system for high-span stations and flexible marshalling operation mode
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摘要:
针对城市轨道交通（简称：城轨）传统导向标识系统在高大空间车站内影响空间装饰效果，以及在灵活编组运营模式下难以实时显示车辆编组信息的问题，设计了面向高大空间车站及灵活编组运营模式的城轨导向标识系统。该系统采用“线路级−车站级”二级网络架构，基于数字媒体融合编辑播放、支架式标识载体显示及视听整合传达等关键技术，实现各类灵活编组运营场景及标识显示需求下多元化信息的灵活编辑和多维度传达。在北京地铁大兴机场线北延工程中的试用结果表明，该系统能够满足高大空间车站及灵活编组运营模式下乘客导向信息服务需求，为城轨导向标识系统建设提供参考。
Abstract:In response to the problem of traditional guidance signage systems in urban rail transit affecting the spatial decoration effect in large-span and spacious stations, as well as the difficulty in displaying real-time vehicle marshalling information in flexible marshalling operation modes, this paper designed an urban rail guidance signage system for large-span and spacious stations and flexible marshalling operation modes. The system adopted a two-level network architecture of "line level and station level", based on key technologies such as digital media integrated broadcasting and editing, bracket type signage carrier display, and audio-visual integration communication, implemented flexible editing and multi-dimensional communication of diversified information under various flexible marshalling operation scenarios and signage display requirements. The trial results in the Beijing Metro Daxing Airport Line North Extension Project show that the system can meet the passenger guidance information service needs of large-span and spacious stations and flexible marshalling operation modes, provides reference for the construction of urban rail guidance signage systems.
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在城市轨道交通（简称：城轨）建设步伐加快及创新改造加强的背景下，更加开阔的高大空间车站及更加节能高效的灵活编组地铁运营模式成为当下城轨建设新选择[1-3]。随着城轨车站空间愈发高大、净空普遍增高、车站公共区装修趋向简约化，以及装配式车站应用逐渐成熟，传统导向标识设置形式对车站空间装饰效果影响较大，导向标识系统的功能易出现信息不连续、功能不完善等情况[4]。此外，为应对城轨线路运营中不同客流变化情况，综合考虑乘客出行的多样化服务需求及节能增效等因素，提出了灵活编组运营新模式[5]。这一全新的运营模式也对导向标识系统提出了新的要求。
导向标识系统通过箭头、图形符号、文字等元素传递导向、位置及安全警示等信息，便于乘客在最短时间内获得所需要的信息，并引导乘客顺利到达目的地[6]。目前，导向标识系统大多采用吊挂式、落地式、嵌入式等安装方式，以静态标识或动态标识展现信息。其中，动态标识可进行信息联网，实现远程控制功能[7-9]。在高大空间车站环境下，常规吊挂式会出现大量吊杆，虽然满足了导向功能，但是会影响空间装饰效果；在灵活编组运营模式下，常规静态标识不具备显示车辆编组动态信息的功能，需要利用电子显示终端实时播放动态信息以实现灵活编组运营模式下的导向功能。
综上，本文提出面向高大空间车站及灵活编组运营模式的城轨导向标识系统（简称：城轨导向标识系统），实现导向功能与车站空间装饰的一体化设计，同时，利用基于数字媒体的导向信息融合编播、基于多标识载体的导向信息显示、基于视听整合的导向标识信息传达等技术，实现导向标识系统多维度和智能化的信息服务，提高乘客出行体验。
1 系统设计
1.1 系统架构
城轨导向标识系统架构如图1所示。
1.1.1 信息采集层
该层负责采集各线路及车站内的导向标识载体信息、列车编组信息、导向信息及广播播报信息等。其中，标识载体信息涵盖载体形式、形状、尺寸等；列车编组信息包括编组列车节数、运行计划、到站数据等；导向信息为车站内乘客乘车、售票、进/出站等引导信息，以及箭头、符号、文字等各类信息；广播播报信息是通过广播系统获取的语音播报引导信息。
1.1.2 信息处理层
该层采用基于数字媒体的信息融合编播技术，设计并编辑线路及车站内各类导向标识信息版式、内容及播放计划。依据采集的标识载体信息，对导向信息进行处理，并结合标识载体类型，编辑适用于车站装饰效果及乘客视觉效果的信息展示。采用视听整合技术，从视觉维度和听觉维度向乘客提供引导信息。
1.1.3 信息展示层
该层利用多种导向标识载体、动态信息显示电子导向标识及集成音频播放模块的导向标识等终端设备，以文本、视频、音频等多种形式，面向乘客及站内运营人员展示导向标识信息。
1.2 网络架构
城轨导向标识系统由线路级子系统和车站级子系统组成，其网络架构如图2所示。
1.2.1 线路级子系统
线路级子系统设置在线路管理中心，由城轨导向标识系统中心工作站和中心交换机等组成，其主要功能是管理整条线路的导向标识系统。同时，该子系统协同城轨导向标识系统与信号系统、广播系统等，建立数据交互接口，进行信息采集与处理，获取信号系统的列车编组和广播系统的语音导向信息等，最终完成导向标识信息的编辑与下发。
1.2.2 车站级子系统
车站级子系统设置在各个车站，由导向标识系统车站工作站、车站服务器、播放控制器及导向标识显示终端等组成。其主要功能为控制车站导向标识显示终端展示导向信息，将导向标识信息以静态、动态及语音广播等形式展示给乘客。同时，在应急场景下，该子系统负责触发应急导向信息的发布。
2 系统功能
2.1 标识信息编辑播放
实现导向标识信息内容编辑、播放计划编辑等功能。
根据导向标识信息显示终端尺寸、显示内容等需求，选择调用文本、图像、视频、灵活编组、语音广播等组件类型，并设计导向信息版式。其中，灵活编组组件可根据4编组、8编组等编组形式预先设置导向标识信息内容；语音广播组件可根据导向需求，通过接口协议获取广播系统的语音广播信息。
导向标识内容编辑完成后，按播放起止时间段、播放周期时间等形式设置播放时间，并选择需要播放的终端，形成播放计划。版式支持以文件形式导出，可导出到本地目录，也可导出到U盘，快速应用于车站应急等场景中。
2.2 标识信息发布
实现面向线路及车站内各类电子标识载体发布导向信息的功能。对所有电子导向标识终端统一管理，支持终端的添加、修改、删除和分组，同时支持以终端组为单位发布标识信息。集成了音频播放模块的导向标识终端，支持语音广播信息发布。
信息发布支持动态信息显示及静态信息显示，同时支持分屏方式显示及全屏方式显示。在灵活编组运营模式下，版式中的灵活编组组件被触发，根据编组模式实时动态展示对应的车厢编号、站台门指向等各类导向信息。在运营过程中，如出现特殊情况，可人工触发应急导向信息发布。
2.3 语音广播
实现以语音广播方式面向乘客提供听觉维度的导向信息功能。通过数据交互接口获取广播系统的广播信息，由城轨导向标识系统整合的音频播放模块播放与导向标识载体相对应的语音广播。
在设计导向标识信息版式时，语音广播组件不占用版式布局的面积，但可以根据接口协议配置广播系统的音源接口。添加语音广播组件的版式，在设置播放计划时，发布给具备音频播放模块的导向标识载体。
2.4 分级权限管理
实现分级权限管理功能。支持角色新建、修改、删除、分级及用户新增、修改、删除等功能。建立用户角色，为每个角色分配指定的权限，这些权限包括操作模式、控制权力、控制范围等，并为每个用户分配角色。只有所属角色具备权限的用户才能执行相关权限功能操作。
支持对角色进行分级，中心级用户可分角色实现信息管理、版式编辑和播放计划编辑、信息发布等全部功能；车站级用户可根据角色实现信息发布、播放版式切换等功能。版式的编辑、审核及播放计划的设置由中心用户完成，车站用户可依据需要进行切换显示。
3 关键技术
3.1 数字媒体融合编辑播放技术
城轨导向标识系统动态信息显示采用电子屏作为导向信息标识载体，由线路级子系统中心用户根据标识载体尺寸、比例及导向信息显示需求，进行版式设计和编辑。通过文本、视频、图像、可缩放矢量图形（SVG，Scalable Vector Graphics）等多类型数字媒体形式，实现各种场景下导向标识信息的版式编辑和融合显示。线路级子系统中心用户或车站级子系统车站用户负责编辑播放计划，控制播放版式。同时，城轨导向标识系统与信号系统等专业的信息进行多源异构融合，实现城轨导向标识系统在灵活编组运营模式下显示不同编组列车到达信息的目的。
数字媒体融合编辑播放技术能够适用于各种形状、尺寸的电子终端，最大程度实现导向标识系统信息显示功能，满足乘客在灵活编组运营模式下对引导信息的需求。
3.2 支架式标识载体显示技术
在高大空间车站，由于常规吊挂式标识载体通常会有较长的吊杆出现，无法满足装饰效果要求，因此，选择支架作为标识信息载体，取代吊挂式，用以避免车站空间出现吊杆过长、吊杆过多等影响站内空间装饰效果的问题。支架式标识载体方案如图3所示，其中：
（1）“T”型支架，在支架上方左右两侧分别承载标识信息载体，应用于车站换乘区域、候车区等引导信息量较大、空间相对开阔的区域。
（2）“F”型支架，在支架上方一侧承载标识信息载体，应用于车站内关键位置指引等引导信息较少的场景。
（3）侧挑架，侧面悬挑式承载标识信息载体，具备安装便捷、经济美观、突出醒目等优势，应用于换乘通道等相对狭长区域墙面或柱面一侧位置。
（4）龙门架，支架中间承载标识信息载体，具有高度、宽度易调节的优势，应用于车站内楼扶梯、闸机等上方位置。
不同支架形式作为导向标识载体时，须结合车站内部空间装饰效果对支架造型、颜色、纹理进行设计，能够达到导向标识与车站空间融合的一体化效果。向多种类型标识载体发布导向标识信息时，根据标识载体的类型、尺寸、位置等信息，结合人体工程学等理论，发布适用于乘客的标识信息最佳展示方案。
3.3 视听整合传达技术
对引导标识进行视听整合，在标识载体的内部整合语音广播功能，实现视觉信息引导与语音广播整合的多维度信息传达模式，在灵活编组运营模式下以视觉与听觉多维度传达列车运营信息，完善运营信息发布功能。语音广播整合标识如图4所示。
在灵活编组运营模式的线路和车站内，城轨导向标识系统实时获取广播系统面向灵活编组运营的广播信息并进行编播管理，最终由导向标识载体底部整合的音频播放模块播放语音广播，实现城轨导向标识系统的语音广播功能。通过城轨导向标识系统与广播系统的跨专业协作，实现视觉和听觉的整合，确保乘客能够多维度接收乘车信息，提高乘客出行体验。
4 应用场景
北京地铁大兴机场线北延工程采用灵活编组运营模式，本文所设计的城轨导向标识系统在大兴机场线北延高大空间车站丽泽站进行了试点应用。利用数字媒体融合编辑播放及多标识载体显示技术，满足了导向标识与车站空间装饰融合的一体化需求，实现了灵活编组运营模式下导向标识信息的实时、准确、高效显示，同时，结合视听整合传达技术，实现了导向标识系统智能化、多维度的引导功能。此工程案例为后续同类型线路车站导向标识系统设计提供了技术参考。
5 结束语
本文面向城市轨道交通高大空间车站和灵活编组运营模式，优化了导向标识系统设计，针对高大空间车站内传统吊杆影响站内空间装饰效果的问题，以支架作为导向标识载体，提出了基于多标识载体的导向信息显示技术，并进一步针对灵活编组运营模式下导向信息动态变化、信息传达实时性要求高等问题，研究了基于数字媒体的导向信息融合编辑播放、基于视听整合的导向标识信息传达等关键技术，设计了满足车站空间融合、跨专业信息协同联动等需求的城轨导向标识系统。试点应用结果表明，该系统提升了车站导向功能与空间装饰效果，满足运营远程管控要求，提高了乘客乘车体验。未来将从色彩、建材等方面对标识载体进行优化，并结合乘客反馈调整导向标识载体位置与数量，加强导向标识系统与其他系统的联动，进一步提高导向标识的智能化水平。
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