多媒体技术在城市轨道交通站台门系统上的应用研究
多媒体技术在城市轨道交通站台门系统上的应用研究
李勃
摘 要：城市轨道交通是一种现代化的交通工具，具有载客量大、速度快、时间准等优点，21世纪之后，国内城市轨道交通的建设更是进入了一个大发展时期。在一些大中型城市里，地铁已经逐渐普及，成为了当代都市人群在出行时主要的出行方式。由于地铁环境相对封闭、目标人群较明确、迫视性强等优势，极大的提高了广告的作用。同时地铁广告的媒介形式也越发多样化起来，站台门多媒体系统也应运而生。本文首先介绍了站台门多媒体系统概念，分析了多媒体技术的特点以及具体在站台门系统上的技术应用。
关键词：站台门；多媒体；LCD；OLED；调光膜；投影
Application of multimedia technology in platform door system of Urban Rail Transit
LI Bo
(Shenzhen Municipal Design & Research Institute Co, Shenzhen 518029, China)
Abstract: After the 21st century, the domestic subway construction has entered a period of great development. In some large and medium-sized cities, the subway has gradually become popular and has become the main travel mode of contemporary urban people. The subway network covers most areas of the city, with a large number of audiences, with a daily passenger flow of up to one million people. Due to the advantages of relatively closed subway environment, clear target population and strong visual compulsion, the role of advertising has been greatly improved. At the same time, the media forms of subway advertising are becoming more and more diversified, and the platform door multimedia system also came into being. Firstly, this paper introduces the concept of platform door multimedia system, analyzes the characteristics of multimedia technology and its application in platform door system.
Keywords: Platform door; multimedia; LCD, OLED; dimming film; projection
0 引 言
随着全国范围的城市轨道交通大发展，轨道交通也越来越成为一个城市的名片的存在，特别是车站内交通信息的准确、醒目、便利，对于乘客来说，直接决定了乘客对于轨道交通便利的直接印象，从而影响人们对城市舒适性的印象。同时地铁信息的发布方式正在蓬勃发展，有墙面广告灯箱、看板广告、拉布灯箱、立体橱窗、LCD刷屏广告、轨行区落地灯箱广告以及列车内看板广告、拉手广告、电子显示屏等多种信息发布的形式。而这些信息发布普遍具有画面较小或者易被遮挡的缺陷，导致观看的效果大打折扣。经过研究发现，乘客在候车过程中普遍较为无聊，在这个时间内进行有效的广告植入，可以有效地吸引乘客的注意力，进而实现广告效果的扩大化[1]。在站台的站台门门前候车区是乘客有较长时间停留和有足够空间的地方，地铁站台门系统是一个非常适合投放广告的位置[2]。
1 站台门多媒体的系统框架和设计原则
1.1 系统框架
站台门多媒体系统一般由中央级、车站级和终端级三级结构组成。系统架构如图1所示。
图1 站台门多媒体系统架构图
在控制中心设中央级平台，中央级设备利用线网云提供的基础设施层资源如云存储、计算资源、数据库资源、数据中台资源以及云桌面资源等，实现中央级控制功能及使用需求。
在车站站台门设备房设播控服务器，播放控制器、存储设备和监视备等，实现对车站的多媒体设备的监控、存储、分析、管理功能，并接受中央级的控制、存储、分析、管理。
系统骨干传输网络系统采用星型千兆以太网的传输方式，实现控制中心与车站之间的互联，完成控制信息、管理信息、多媒体信息的传输。车站子系统播放控制器至各个站台门多媒体显示终端之间的视频传输方案通过以太网传输信息。
中央级系统为全线车站站台门多媒体显示终端提供视频、图像、声音和文字类节目源。节目源和各种文字信息经过数字编码后通过传输网络发往各个车站播控服务器，播控服务器接收解码后，还原出视频信号，送至各播放控制器，控制站台门多媒体显示终端按要求显示不同的内容。
1.2 系统设计原则
站台门多媒体系统应采用可靠性、可维修性、可测试性、可扩展性的系统设计原则：
（1）可靠性。在设计阶段进行分析、论证可靠性需求和目标，通过提升硬件系统、软件系统的可靠度、降低失效率来实现目标。在运行阶段通过可靠性测试的对目标进行验证。优化设备使用寿命，提高平均无故障间隔，实现系统生命周期内的可靠性管理。
（2）可维修性。
一般来说，产品的构造越简单、越容易操作，其可维护性越好。在设计阶段把单个故障排除时间、平均维修时间、修复时间最大值、平均预防维修时间、维修停机时间率等多项指标作为设计参数，简单性、可互换性、安全性、标记标识等作为重要的设计准则。可大大提高维修工作质量和效率，可减少维修次数、降低维护保养需求、减少维修时间等，达到良好的可维修性。
（3）可测试性。在设计阶段系统软件应具备发现故障并隔离、定位其故障的能力，结合具体设备的特点，充分考虑各个阶段测试的可能遇到的问题和错误。测试阶段通过输入设定的条件使系统处于某种特定的状态或满足某种特定条件的状态，以验证是否达到使用需求。测试方法、评定标准都应简单便捷且依据充足。可测试性越高，其系统的可靠性将越好。
（4）可扩展性。具备线路级的扩容和调整的能力，预留将来扩充其他终端显示设备的功能，以使其可方便接入。系统的软、硬件应考虑未来添加新功能或修改完善现有功能的成长空间，预留标准化的接口条件，以支持将来轨道交通更大规模的业务扩展。
2 站台门多媒体系统的安全性要求
站台门是防止乘客误入或有意闯入轨行区或设备区，避免异物掉落轨行区，影响列车正常运行的重要安全设备系统。与之结合后的多媒体系统首先也应满足地铁运行安全及客运安全的要求：
（1）物理安全。产品设计遵循相关标准及规范，通过工业级产品的要求；乘客可触及的结构，应做绝缘处理，做好安全防护；设备采用的材料、线缆应为不燃或难燃材料，同时满足地铁环境及有关地铁设计规范要求；设备应采用高强度化学锚栓固定在基础上，确保牢固；设备内各模块也应可靠固定，避免因地铁运行的震动而松动；设备的金属外壳应有良好的接地装置，确保外壳不带电；电缆敷设应排列整齐，不宜交叉敷设，接头的位置应可靠固定，并设有明显的标识牌。
（2）运行安全。设备应稳定牢固、稳定，应考虑震动、活塞风压等因素的影响，不影响列车正常进出站；设备应通过电磁环境辐射安全认证，确保对人体无安全影响；媒体成像屏面应具有蓝光、红光过滤功能，观看不刺眼、不疲劳，有效保护乘客的视觉安全，为乘客提供舒适的观感体验；设备的设置、安装应在满足地铁限界要求，不入侵列车动态包络线，不影响列车的正常行驶；多媒体设备的维护应简单方便，运维人员可使用日常清洁工具进行维保。
（3）信息安全。系统能对申请访问的用户进行甄别，对待播出的信息进行校对、审核。系统能够有效的阻挡非法、无用、错误的信息，有效的提升系统的安全性。根据播出列表将节目发送至车站的站台门多媒体系统显示终端播出，实现不同显示控制器控制的显示设备播出不同的节目内容。在数据信息的传输过程中应对信息进行加密及解密。同时也应防止数据丢失、篡改，确保信息的完整性。系统应能有效记录用户的整个操作过程，当发生信息安全问题时可有效追溯。通过设置防火墙和杀毒软件、加密技术等措施，系统应具备防止黑客和非法入侵的功能，确保信息的安全性。
3 多媒体技术在站台门系统上应用分析
轨道交通信息发布平台主要提供政府公告、管理者公告、乘车注意事项、出行参考、列车到发时间、列车时刻表、公益广告等实时动态的多媒体信息。在火灾、拥堵或恐怖袭击等情况下，提供动态紧急灾害信息，疏散提示及通知。站台门可以作为轨道交通信息发布的物理结构主要有站台门门体玻璃以及顶箱面板。目前国内地铁车站的站台门顶箱面板都是兼做车站导向牌，采用单一的贴膜的形式且一般只提供线路信息。多媒体技术主要在站台门系统中上述两个结构上应用，目前行业内主要有两种解决方案：一种是应用可直接成像的显示屏作用于站台门的顶箱面板或替换门体玻璃的屏幕类技术，另一种是基于门体玻璃调光膜投影成像的投影技术。站台门多媒体技术能让乘客及时准确地了解列车运营信息和公共媒体信息，提高了地铁服务质量、加快各种信息公告的传递效率，提高了地铁运营管理能力。下面分别对两种多媒体技术应用情况进行分析。
3.1 屏幕类技术（LCD/LED、OLED）
LCD为液晶显示屏，本身不发光，需要背光源。其由TFT基板与CF（彩膜）基板贴合而成，内充液晶。通过TFT基板提供电场来控制液晶旋转的角度，从而起到控制液晶穿透率的作用。彩膜上印刷有RGB三种颜色色块，背光源的光线透过透明的TFT基板，透过液晶分子，然后透过CF基板。受各个色块下液晶分子的穿透率不同的影响，色块发出不同亮暗的红绿蓝三色，可混合成显示所需的颜色。如图2所示。
图2 LCD/LED、OLED原理图
OLED为有机发光二极管，属于自发光器件，不需要背光源；构造为在TFT基板上蒸镀在通电下可以自发光的RGB三色有机膜层。通过TFT基板控制电流大小，即可控制RGB有机膜层的发光亮暗，从而混合出显示所需的颜色[3]。如图2所示。
LCD/LED、OLED屏可以直接以嵌入式、壁挂式的方式安装在站台门门体玻璃和顶箱面板上，形成多媒体在站台门上的应用。具体效果如图3所示。
图3 深圳地铁10号线莲花村站嵌入式65寸OLED屏
采用条形非标LCD显示屏设置在站台门活动门上盖板，乘客在等待列车时，只需抬头就很方便的观察到相应的导引信息，动态的电子显示信息，在吸引乘客的注意力的同时，也给乘客提供了相关的导引信息，进一步避免乘客误乘。具体效果如图4所示。当门体出现故障不能正常开启时，LCD显示屏还能启用滑动门状态应急模式，及时指引乘客到相应的正常滑动门前乘车。同时动态的显示屏上可以为乘客提供车厢内部人流拥挤度（二次开发），起到站台疏散人流的作用，避免站台部分区域拥挤。接入一些便民信息，例如天气、温度、湿度、PM值、重要新闻信息等，更好的服务乘客，打造舒适智能的乘车环境。
图4 上海14号线顶箱88寸LCD屏
3.2 投影类技术
激光投影技术是指激光通过激发工作物质的原子释放光子而产生的单向、单色、波长极小的稳定的光，经过数字光处理技术DLP[4]~ [6]，在成像介质上投影成图像。投影技术应用的效果如图5所示。成像介质由两层柔性透明导电薄膜与一层聚合物分散液晶组成的调光膜[7]，简称“PDLC调光膜（PolymerDispersed Liquid Crystal）”。站台门门体玻璃选用双层玻璃内夹调光膜的配置，令门体玻璃形成了一个大型成像介质呈现出高清的影像，将其变成大型的可视化广告载体，从而实现广告效果[8]。用激光投影技术作为表现方式能够将艺术作品的展示效果最优化，打造出一种身临其境的感觉，为受众提供足够震撼的视觉体验[9]。这种具能量集中优点的激光投影技术能够清晰地呈现出图像的轮廓，满足了新媒体时代下艺术领域对于艺术作品精准把控的需求[10]。
图5 投影技术应用的效果图
投影技术的核心需要激光发射光源，因此发射光源的投影机通常独立设置。把投影机装在公共区站台吊顶上，采用短焦、超短焦技术把光束发射到站台门门体玻璃上的成像介质显示图像，称为“正投技术”。投影装置安装在轨行区内侧混凝土墙壁上，通过轨行区发射光束到站台门门体玻璃上，让乘客可以在公共区观看的技术，称为“背投技术”。
正投投影机安装在公共区具有安装及日常维修、维护简单方便的优点。但安装过程中容易和站台门盖板、公共区导向标识、摄像头等设备及风管、弱电管线等相互干涉，影响车站其他设备的布置和安装。正投采用了短焦、超短焦技术，由于投影角度影响，人群活动区域与成像区域有冲突，画面易被乘客遮挡，往往也不能达到让人满意的观看效果。
两种投影技术在地铁行业内均进行过试点研究，其技术稳定性、安全性、广告发布效果、地铁运营及乘客满意度等方面考量，背投技术要优于正投技术。地铁行业内从广泛认可度，背投技术在全国地铁的应用也要多于正投技术。正投技术目前在站台门媒体应用上有诸多不足，但其易操控、接口少的优势，在特定场景、位置上也可以有优异的表现。
4 结 论
多媒体技术与站台门系统结合是站台门设备发展的一个方向，前文所提的各类站台门多媒体在国内均有试点应用。但是行业内尚未达成共识，哪种多媒体技术最适合站台门系统。在数字化的时代背景下，地铁广告形式也多样化起来，也为站台门多媒体技术提供了发展契机。
城市轨道交通站台门多媒体广告效果好，具备良好的商业发展前景。多媒体技术在站台门上的应用也逐渐成熟，成为一种势不可挡的趋势，也对站台门系统智能化、数字化发展有十分积极的意义。
参考文献：
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