300KM高速动车方案.docx
- 文档编号:9126698
- 上传时间:2023-02-03
- 格式:DOCX
- 页数:38
- 大小:496.03KB
300KM高速动车方案.docx
《300KM高速动车方案.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《300KM高速动车方案.docx(38页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
300KM高速动车方案
☆保密☆
南车四方300公里高速动车组音视系统
方
案
建
议
书
版本
V1.0
打印日期
总项次
共45(本页,目录及内文)
Confidential
作者
地址
电话
电子传真
浙江广源网络传媒有限公司
二00七年4月11日
版本修订历史
版本
日期
修改章节
修改描述
作者
V1.0
2007-4-11
初稿
遵守所有使用的版权法律是用户应尽的责任。
在不对版权法所规定的权利加以限制的情况下,如没得到浙江广源网络传媒有限公司明确的书面许可,不的为任何目的、以任何形式或手段(电子、机械、影印、复制等)传播本文的任何部分,也不得将其存储或引入到检索系统中。
本文档仅适用于浙江广源网络传媒有限公司技术人员,南车四方机车车辆股份有限公司相关人员。
术语和定义
●CTTV列车电视信息服务系统。
●RF无线电广播频率。
●A/V音、视频。
●DVD数字视频解码。
●视频传输:
利用有线或无线传输介质,直接或通过编码解码、调制解调等手段,将视频图像信号从一处传到另一处的过程。
●图像质量:
指能够为观察者分辨的光学图像质量,它通常包括像素数量、分辨率和信噪比。
●流媒体:
指视频、声音和数据从源端同时向目的地传输,它可以作为连续实时流在目的地被接收。
●TCP封包:
传输控制协议,系统将资料打包后在上面写上『来源IP与埠口』及『目的地IP与埠口』,有了这个IP门牌及埠口楼层,就可以将资料封包正确无误的寄到目的地。
●时间戳:
为了对网络传输延迟进行有效补偿,DIS中采用了时戳机制,即在所有实体状态PDU(ESPDU)中都加上一个时间标记,称为“时间戳”。
●TCP/IP协议:
指一套驱动程序,TCP和IP这两个组合协议为硬件及其驱动程序提供了低层规则,可用于连接不同计算机系统的硬件和操作系统。
●pcm:
是指模拟语音信号经过采样、幅度量化和二进制编码后,由解码器作数模变换后再由低通滤波器恢复出现原始的模拟语音波形。
●组播:
PMulticastMulticast即多址广播亦称为组播,是一种一对多的传输方式.Multicast定义为到一个“主机组”的IP数据报的传送。
●SNMP协议:
简单网络管理协议。
SNMP是一系列协议组和规范,它们提供了一种从网络上的设备中收集网络管理信息的方。
●mpeg4:
MPEG是数字音频压缩技术。
最新的MPEG-4是下一代全球多媒体标准。
与MPEG-1和MPEG-2相比,能以最少的数据获得最佳的图像质量。
●采样率:
指对输入信号进行采样的速度,常用兆次每秒(MSs)来表示.两个采样之间的时间间隔为:
时基设置(sdiv)水平分辨率.采样率是采样间隔的倒数:
采样率=1采样间隔。
●信噪比:
是指规定的输出电压幅度与输人端短路后输出的噪声幅度之比.信噪比越大,听起来就觉得舒适,纤细的高音也清晰可闻。
第1章
综述
随着社会经济发展与生活水平的提高,人们对列车旅途的便捷与舒适提出了更高的要求。
列车娱乐系统不仅可为旅客带来丰富的娱乐、资讯服务,还可以为列车营运提供新的盈利方式,但是列车上的强振动、强电磁及高速信号过车厢等的各种“苛刻”条件,也为列车娱乐系统的设备研发提出了更高的要求:
●列车运行时间长,要求列车车载视频系统能够实现7X24全天候无故障运行;
●列车运行环境恶劣,要求车载视频系统能够在恶劣环境下正常运行;
●要求车载视频系统要美观,能与豪华列车的内部装饰风格吻合;
●车载视频系统必须易用易操作,方便旅客和列车工作人员使用;
●要求充分考虑列车行进过程中的一些不确定因素,设备应当具备出色的抗震、抗干扰性能;
●要求车载视频系统是全国最先进的技术,并能与列车的广播系统有效整合;
●要求供应商有雄厚的技术实力和规模,并提供稳定、完善的售后服务。
根据铁道部信息中心相关负责人介绍:
“铁道部对列车信息系统的稳定性要求极高,其中对影视娱乐系统的要求就包括:
耐受低温高温等极端环境、全天候不死机、经受持续振动(包括对误操作和个别粗暴使用情况的承受力)、零维护,高性能的同时还要美观简洁不占地,系统安装实施快捷方便、上线运营周期短…”,在这样近乎苛求的条件下,广源公司的音视频娱乐系统已经从稳定性、易用性、功能性和性价比等多个方面比同类产品占有相当大的优势。
作为铁路列车涵盖最广泛音视频娱乐系统,乘客只需轻松动动手指,就可以尽情享受前所未有的娱乐内容。
为此,本文参照南车四方机车车辆股份有限公司的《时速300公里速度级动车组影视系统技术条件》的相关要求,对高速动车以太网音视频系统的建设提出总体设计方案建议书,就系统建设原则、工作流程、系统架构、系统组成、系统主要功能、系统建设等方面提出要求,以指导建设。
1.1需求分析
广源公司高速动车以太网音视频系统,是按照中国南车集团四方机车车辆股份有限公司关于300公里动车组列车电视系统的基本要求,在时速300公里动车组上加装的网络化数字影视系统,加装的车厢为软座车(7号车)和餐车(5号车)。
其功能包括实现为旅客提供内容丰富的列车广播、影视节目,同时可实现车上旅客通过有线耳机选择收听四路广播音乐节目(包括1路视频伴音)。
1.1.1终端设备
时速300公里动车组音视频系统指为该组列车的7号车厢(客室)和5号车厢(餐饮区)提供音视频节目播放服务。
在7号车厢需要安装9台显示终端,5号车厢两端需要各安装一台显示终端,用以播放音视频类节目,节目的音频信号通过车厢内的扬声器播放,其中7号车厢内每个座位提供一个耳机插孔,乘客可以通过耳机收听音频类节目。
该系统需要同时提供3套音频节目(CD1、CD2和RADIO)和一个与视频配套的音频节目,乘客可以通过音频接收器(耳机系统)选择收听所需节目。
1.1.2中央主机
此项目需要设计一台中央服务主机和一台数字广播主机,放置在7号车厢客室,负责存储、发送和控制音视频节目。
中央服务主机需要存储至少400小时的音视频节目,并能够通过以太网将流媒体信号发送到每个显示终端。
还可以控制显示终端使其暂停并可插播其它节目。
用户可以在服务主机上安排节目播放列表,定时插播节目列表,可以删除和从其它电脑或移动硬盘导入节目。
服务主机上需要有一个监视器用以监视当前节目的播放情况。
数字广播主机要控制每个音频接收器,使用者既可以通过菜单进行操作,也可以根据预设程序在安排好的时间开启,还可以在特殊的环境设置下强制播出。
根据具体要求将5、7号车厢的扬声器设为独立的播放系统,即可以接入模拟音频信号,也可以接入数字流媒体信号。
并加入了终端的耳机系统,使乘客根据自己的喜好来选择收听内容。
1.1.3传输系统
中央主机和音、视频终端之间全部通过以太网相连接。
网络连接头选用工业级航空插头,过车厢选用德国harting公司生产的列车专用连接头,可以保证在强振动、强电磁干扰的情况下正常工作。
1.2设计依据和原则
1.2.1设计所执行或参照的标准和规范
●GB/T2423.4-1993电工电子产品基本环境试验规程Db:
交变湿热试验方法
●GB4943-2001信息技术设备(包括电气事务设备)的安全
●GB8898-2001电网电源供电和类似一般用途的电子及有关设备的安全要求
●GB9969.1-1998工业产品使用说明书总则
●TB/T3034-2002机车车辆电气设备电磁兼容性试验及其限值(等同于EN50121)
●TB/T3021-2001铁道机车车辆电子装置(等同于IEC60571)
●TB/T3058-2002铁路应用机车车辆设备冲击和振动试验(等同于IEC61373)
●TB/T2702-1996铁道客车电器设备非金属材料的阻燃要求
●TB/T1759-2003铁道客车配线布线规则
●TB/T2402-1993铁道客车非金属材料的阻燃要求
1.2.2设计基本原则
1、可靠性
●符合中国铁路线路的运行条件,产品是先进、成熟、经济、适用、可靠的;
●通过采取相应的结构与措施保证影视系统的可靠性;
●按照节省能源和轻量化的要求设计,保证其结构安全和使用可靠;
●零部件具有高可靠性;
●充分考虑影视系统的预防性维修与各系统相适应的维修周期计划。
2、可维修性
●采用低维修成本的原则设计;
●采用标准化、系列化、模块化设计,零部件具有较高的互换性;
●将提交产品部件的检修周期、内容、所需时间;
●设计有利于产品保养与维护,最大限度地减小维修工作量、降低维修成本,各主要零部件尽可能等寿命,并按少维修的要求设计;
●产品的零部件在设计中将充分考虑换修的方便性和可靠性,各组件尽量采用模块化结构,以减少在修时间。
各零部件具有良好的通用性和互换性;
●零部件的更换、检修以寿命管理确定的检查周期和零部件检查、更换周期为基础,并充分考虑线路条件和运用情况。
3、安全性
●影视系统内电气零部件的金属裸露外壳采取接地保护;箱体与车体金属结构可靠电气联接;接地处有必要的防锈蚀措施;
●产品结构有良好的防火性能,结构设计和各种零部件的设计及制造中按有关防火的规定执行,最大限度地防止火灾的发生,遵守中国消防法规。
所使用材料的防火性能符合TB/T2402-1993标准要求。
4、电磁兼容性
●电气设备均具有良好的电磁兼容性,符合TB/T3034-2002标准的规定;
●设备元器件的选型符合TB/T3021-2001的要求,参考铁道机车车辆电子装置;电气系统的布线符合TB/T3034-2002的规定及有关规范,确保本系统不受电磁干扰,同时确保本系统电磁辐射不对人体和其它设备产生影响。
5、设备的耐振动和耐冲击性能
●产品能承受动车组正常运行中的各种振动和冲击;
●在TB/T3058-2002《铁路应用机车车辆设备冲击和振动试验》所规定方向的振动和冲击的幅值下进行试验,产品能保证正常工作,无永久性变形或损坏。
6、材料与工艺
●产品的电气元件选用可靠的器件,电力电缆采用无卤、阻燃且低烟无毒材料;
●产品中的非金属材料选用阻燃材料;
●所有材料的质量符合国际铁路有关标准,还符合相应环境保护标准的要求;
●所有连接件带有防松功能;
●广源传媒将座椅耳机终端、座椅耳机交换机、座椅耳机终端与座椅耳机交换机之间的连接线提前发到座椅生产厂家,由座椅生产厂家统一安装在座椅上,随座椅入厂。
1.3主要提供设备
1.3.1中央服务主机
1、中央服务主机工作原理
中央服务主机以组播的方式向以太网发送音视频信号。
音视频信号以自定义格式封包,并打上时间戳,用以控制同步。
音视频解码器在开机后,主动连接中央服务主机,与其建立TCP连接,用以传输命令交互消息。
●对于音视频播放,中央服务主机负责读取音视频节目文件,并通过以太网将音视频流组播出去。
音视频节目文件中视频以流媒体编码,音频为pcm格式。
●对于音乐播放,中央服务主机负责读取mp3音乐文件,在本次方案中通过以太网将音频流组播出去。
中央服务主机同时向外组播四个音频流,其中三个音频流是音乐节目(音频接收控制器可以选择接收哪一套节目),另一个是音视频节目的音频流。
2、中心播控软件
为了实现中央服务主机的功能而设计的播控软件。
主要分为两个大模块:
服务模块和UI模块。
服务模块与UI模块间通过SNMP协议进行交互。
两个模块功能如下:
●服务模块主要负责与音视频解码器、音频接收控制器的交互以及提供组播音视频节目和音乐节目,服务模块为后台服务。
●UI模块主要负责与用户的交互,供用户编排节目,控制插播,导入和删除节目,UI模块为win32应用程序。
1.3.2视频系统终端设备
视频广播系统由流媒体服务器(功能包含在中央服务主机中)、视频解码终端、高清晰液晶电视机等组成。
视频解码终端集成在液晶电视机中,电视机只要接上电源和网络线,就能看电视节目。
广源列车中央服务主机作为视频流媒体服务器,整个系统的传输平台基于列车以太网络。
列车的视频解码终端都具有独立的IP地址,采用标准TCP/IP协议进行通讯。
1.3.3广播系统终端设备
数字广播系统由数字广播主机(功能包含在中央服务主机中)、音频解码终端、车载吸顶音箱和耳机等组成。
如图1-1所示:
1-1数字广播系统示意图
广源列车音频数字主机作为网络广播服务器,整个系统的传输平台基于列车视频数字网络。
列车的音频解码终端都具有独立的IP地址,采用标准TCP/IP协议进行通讯。
图中所示的语音编码设备、数字广播主机、语音文件库在具体的实现上都采用广源列车音频数字网络主机作为服务器来完成。
1.3.4网络设备
列车音、视频娱乐系统都是基于列车数字网络,所以必须在列车车厢中建立局域网。
系统在7号室和5号室各自组建以太网,过车厢采用交换机和以太网连接器连接这两个网络(经6号车厢的交换机),在整车范围内搭建起高速通讯网络,从而将系统中的不同功能的模块建构在一个统一的基础通讯平台上。
网络系统主要由高速网络中心交换机、连接器用交换机、传输连接器、传输线缆等组成。
1.3.5供电设备
给所有设备供电。
可以输出24V/12V直流电,同时能过滤列车上电源的浪涌、电磁等对设备的干扰,保证设备的正常工作。
第2章系统主要功能模块及其实现
2.1系统功能模块概述
●车载以太网网络。
设备包括:
高速网络中心交换机、连接器用交换机、传输连接器、传输线缆;
●视频播放模块。
设备包括:
中央服务主机、监视器;
●显示模块。
设备包括:
车载高清晰网络液晶显示器、音视频解码器;
●音频播放模块。
设备包括:
数字广播主机、座椅耳机交换机、麦克风等;
●音频接收模块。
设备包括:
音频接收控制器、数字音频终端(数字音频解码器和耳机系统)。
具体见图2-1、图2-2、图2-3:
2.2车厢电器连接示意图
2.2.1五号车厢电器连接示意图
2-15号车厢电气连接示意图
2.2.2六号车厢电器连接示意图
2-26号车厢电气连接示意图
2.2.3七号车厢电器连接示意图
2-37号车厢电气连接示意图
2.3各功能模块的实现原理
2.3.1车载网络系统组成
1、以太网列车娱乐系统的优点
系统在7号室和5号室各自组建以太网,过车厢采用交换机和以太网连接器连接这两个网络(经6号车厢的交换机),在整车范围内搭建起高速通讯网络,从而将系统中的不同功能的模块建构在一个统一的基础通讯平台上。
其优点如下:
●统一的基础通讯平台,大大降低了综合信息系统的整体复杂性,虽一次性投入成本略有增加,但在以后应用过程中的运营维护和技术支持成本将大大降低。
●系统可靠性和稳定性大大增加。
●便于实现对多种不同种类的设备和系统进行统一集中控制和管理。
●扩展性好,便于增加新型电子设备。
●全数字化音视频传输,完全消除由于模拟信号传输带来的干扰,提供高质量音视频娱乐服务。
●便于为高档客车和旅游车提供多种增值服务。
为提高系统可靠性,在全车网络车厢过桥处采用双主干线冗余方案,一方面提高了全车网络通讯的可靠性,另一方面又可可以增加整个全车网络的传输带宽。
2、传输设备
为避免列车高速运行时车厢间连接件引起的网络故障,在物理连接上,过车厢传输设备采用在列车上的广泛应用的具有高可靠性的HARTING连接器。
该连接器采用方形设计,它的优势在于安全可靠:
有接地、防尘、防水作用。
这对于苛刻的工业应用来讲是非常必要的。
经过测试,在各种情况下,TCP的传输率、UDP的传输率、PING的数据返回时间及丢包率都不会因为HARTING连接头的存在而产生变化。
因此,HARTING连接器在列车车厢电磁干扰、强振动的情况下对网络带宽、稳定性及网络丢包率都不会产生影响,可以作为300公里动车组影像系统中网络组建过车厢的连接器使用。
关于HARTING设备的测试记录,见附件。
2-4HARTING连接件连接图
3、各个车厢系统拓扑示意图
2-57号车厢网络拓扑示意图
2-67号车厢网络示意图
2-75号车厢网络拓扑示意图
2.3.2视频播放模块
系统在7号室的控制室内放置一套广源中央服务主机,该主机能够存储可播放400小时的视频节目。
由该服务器将网络数字节目信号通过以太网网络线传输至高速网络交换机,由交换机将数字网络信号传输至本节车厢的每一台车载高清晰液晶终端上进行播放(7号车厢安装9台15寸显示终端,如下图2-8)。
同时将数字网络信号通过百兆网线经网络连接器跨车厢经过6号车厢传输到5号车厢。
2-87号车厢显示器安装效果图
5号车厢(餐饮区)通过网络连接器接收数字网络信号,将影视节目信号送至本车厢的高速网络交换机,经解码在每一台车载高清晰液晶终端上进行播放(在5号车厢的两端各安装一台17寸显示终端,如下图2-9)。
2-95号车厢显示器安装效果图
存储在服务器硬盘中的视频节目既能全自动按照预先设定的次序进行循环播放,无须专人值守操作,也可以利用控制软件设置优先权,有选择地播放节目。
同时,也可以人工监控播放,服务器播放控制基本是全自动进行,需要时也可以由车厢乘务员直接控制,能够为旅客提供内容丰富的列车业务音视频广播、影视节目等服务。
2.3.3显示模块
在列车的7号车厢安装的9台15寸特制高清晰列车液晶显示终端,其中3组为吊顶式背靠背安装计6台,车厢一端间壁壁挂2台,一端间壁壁挂1台;5号餐车车厢安装2台17寸特制高清晰列车液晶显示终端,分别安装在车厢的两端。
网络液晶显示器可通过以太网直接接收多功能网络服务器(中央服务主机)发送的压缩流媒体视频节目,进行实时解码并在网络液晶显示器上播放。
2.3.4音频播放模块
列车上基于IP的数字广播主机完成四路音源的处理和数字音频信号的输出。
针对座椅耳机系统,四路音频信号经座椅耳机交换机接进音频接收器,乘客可以通过选择控制面板收听喜欢的音频节目。
一节车厢共13台座椅耳机交换机采用串接的方式。
一个座椅耳机交换机可以接进4路耳机,同时提供上行和下行的接口供信号的传递。
针对扬声器系统,音频信号接进音频接收控制器,控制扬声器的静音或播放背景音乐或人工广播信号。
1、数字广播主机有以下主要功能
●自动播放功能。
系统可按预置的时间表,全自动播放多种音源文件;
●定点广播。
数字广播主机控制可实现对任意单独扬声器授权广播,如:
播放通知等。
●编组广播。
系统可对所有扬声器进行任意编排广播,如对某几节列车的扬声器进行播放通知等。
●预排播放音源文件。
根据列车管理的需要,系统可预排一天和一个周期播放音源文件,每天的播放文件可任意设定,不受时段和时间长短的限制,一个周期的播放表编排好后,每天系统数字广播主机将自动播放。
周期播放表可存储、修改、编辑。
●周期循环功能。
编排好一个周期的播放时间表后,全年可循环播放,而无需每个周期重设。
●播放临时广播。
若有临时要播放的广播内容,可随时结束自动播放状态,进入手动播放状态进行播放。
当进行手动播放时,列车内所有的语音终端全部统一音源,扬声器和耳机播放同一广播内容,原有的播放内容被强制中断,播放结束后回到原来的播放状态和内容。
2、数字广播主机的特点和优点
●无人值守。
主控服务器可实现自动开关机,每天开机后自动识别日期,然后调用当天的播放表自动进行播放,实现无人值守。
●播放容量大。
由于音频数字主机的存储介质具有扩充性,成千上万的音源播放文件全部可以存储在音频数字主机中。
●播放多种文件格式。
主控服务器播出系统可播放WAV、MID、WMF、MP3等多种音频文件格式,同时支持CD盘播放各种音乐及语言教学节目。
3、纯数字广播音频系统连接示意图
2-10纯数字广播音频系统连接示意图
2.3.5音频控制模块
7号和5号车厢的音频播放与整列车的其他车厢独立开来,当列车广播系统播放收音机(RADIO)音频节目时,7号车厢的耳机系统、扬声器和5号车厢餐饮区扬声器不切入广播节目,但必要时可实现与列车广播系统的切换对接。
1、工作原理
数字广播主机根据要求,通过以太网网络来控制音频接收控制器,使其进行播放音频节目和广播信号的切换。
音频接收控制器安装在5号车厢和7号车厢的机柜内,用于控制车厢内的扬声器,通过以太网接收数字广播主机发送的四套压缩流媒体音频节目(其中包括一套视频伴音),进行实时解码并通过扬声器播放,通过接收强制广播的控制命令进行音乐节目和广播信号的切换。
具体如下图2-11:
2-11音频接受器工作原理
2、根据各车厢要求不同,具体实现方式如下
A、餐车车厢(5号车)
餐饮区内的扬声器与其它区域的广播系统扬声器独立开来,正常情况下,可播放视频伴音或其它音频信号作为背景音乐。
本节车厢的机柜内有音量调节和静音控制模块,当有广播信号传输时,扬声器能自动转为广播状态;当广播结束后,扬声器自动恢复为原来的状态。
在静音状态下,扬声器也具有广播自动接入和恢复功能。
B、软座车厢(7号车)
①扬声器
这里的扬声器与5号餐车车厢的扬声器的功能是一致的,通常情况下,扬声器为静音。
本节车厢的机柜内设有音量调节和静音控制模块。
当有广播来临时,扬声器能自动转为广播状态;当广播结束后,扬声器自动恢复为原来的状态。
在静音状态下,扬声器也有广播自动接入和恢复功能。
②音频服务系统
在本节车厢的每位乘客的座位旁安装有独立的音频服务系统,该音频服务系统具备电源指示功能、电源开关功能、频道的LED显示功能、频道选择功能、音量调节功能、立体声耳机插孔等;将4路音频信号通过数字广播主机输入该系统,该系统可通过有线耳机播放4路立体声音频信号(其中一路为视频伴音),乘客可根据自己的爱好选择自己喜欢的音频节目。
当有广播信号来临时,耳机能自动转为广播状态。
当广播结束后,耳机能自动恢复为原来的状态。
③数字化音频控制的实现原理
数字化音频控制的实现原理是直接接收网络数据包,输出高清晰度数字信号到数字音频终端。
该数字音频终端为列车专用以太网设备,包括数字音频解码器和耳机系统等部分。
数字音频终端通过以太网接收数字广播主机发送的四套压缩流媒体音频节目(其中包括一套视频伴音),进行实时解码并通过耳机播放。
该数字音频终端安装于7号车厢的每位乘客的座椅上。
(附图2-12)
2-12座椅耳机系统效果图(两个方案)
2-13数字音频终端功能示意图
耳机系统具备电源开关功能、电源指示功能、频道显示功能、频道选择功能、音量调节功能和立体声耳机插孔等基本功能。
第3章系统主要设备介绍
3.1广源多功能服务器(中央服务主机)
广源多功能网络服务器基于互联网平台可实现流媒体音视频编解码技术,兼容mpeg1、mpeg2、mpeg4等多种格式的视频文件;还可以对广播系统的初始化、广播源的优先级、广播区域组合、远程遥控话筒的功能设定,实时监视广播系统的工作状态,显示各功能区、各终端的工作状态、广播使用情况、故障、监视与信息发布,模拟实现消防广播联动。
配置与列车客运业务紧密融合的铁路列车网络服务软硬件系统,采用了模块化构架,并具有高扩展性,适用于将来更多的系统功能需求。
系统具有良好的人机接口,以及预
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 300 KM 高速 方案
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)