XIII KONFERENCJA NA UK O W A
„POJAZDY SZY N O W E ‘98”
ZN POLITECHNIK I ŚLĄ SKIEJ 1998 Seria: T R A N SPO R T z.33, nr kol. 1394
Jerzy FRĄCZEK Mirosław ŁA STO W SK I
AUTOMATYCZNA INFORMACJA DŹWIĘKOWA W POJAZDACH KOMUNIKACJI ZBIOROWEJ
Streszczenie. W referacie dokonano krótkiego przeglądu system ów inform acji dla pasażerów w pojazdach kom unikacji zbiorowej. Opisano funkcjonow anie m odelu sys
temu inform acji audiowizualnej. Zaprezentowano proces tw orzenia bazy nagrań dźw iękow ych z zastosow aniem jednoukładow ego rejestratora/odtw arzacza kom uni
katów dźw iękow ych oraz niektóre aspekty zw iązane ze w spółpracą z instalacjami rozgłoszeniow ym i pojazdów.
A UTO M ATIC S O U N D IN F O R M A T IO N IN P U B L IC T R A N S P O R T VEHICLES
Sum m ary. In this paper a short review o f passenger inform ation system s in public transport vehicles is made. The operation o f model audio-visual inform ation system is described. A process o f forming the sound recording base w ith using single-chip voice record/playback device is shown, as well as some aspects bound w ith collaboration with broadcast installations o f vehicles.
1. WSTĘP
W w yniku prac nad pokładow ym system em informacji dla pasażerów w pojazdach kom u
nikacji m iejskiej, prow adzonych w Zakładzie Energoelektroniki O środka B adaw czo - Rozw o
jowego Pojazdów Szynow ych w Poznaniu, opracowany został model system u autom atycznej informacji audiow izualnej. Ze względu na w spólne sterow anie części optycznej i dźwiękowej zdecydowano się n a krótką prezentację całego m odelu. Następnie om ów iono proces przygo
towania plików dźw iękow ych, ich zapis do pam ięci oraz w ygłaszanie kom unikatów za pośrednictwem instalacji dźwiękowej pojazdu.
60 J. F rączek , M . Łastowski
2. FU N K C JE INFORM A CJI PASAŻERSKIEJ
W spółczesne rozw iązania systemów informacji dla pasażerów pojazdów komunikacji zbiorowej oferują przekaz wiadom ości na drodze optycznej oraz dźwiękowej. Jest to opty
m alne rozw iązanie, zapew niające wysoki kom fort podróży, zwłaszcza w odniesieniu do osób niepełnospraw nych z upośledzeniem narządu wzroku lub słuchu.
C zęść optyczną stanowi zespól tablic zewnętrznych oraz wewnętrznych. W tradycyjnych rozw iązaniach są to tablice czołowe i boczne ze stałymi napisam i, podającym i num er linii, cel podróży i przebieg trasy. Przy zm ianie kierunku jazdy oraz linii następuje w ym iana tablic przez obsługę. W nowoczesnych rozwiązaniach stosowane są tablice uniwersalne, n a których w yśw ietlane są bieżące kom unikaty generowane przez urządzenie sterujące. Pozw ala to na w yśw ietlanie m. in. nazw poszczególnych przystanków na trasie dla pasażerów znajdujących się w pojeździe.
U zupełnieniem tablic są w skaźniki czasu - samodzielne lub zintegrow ane z tablicami w ew nętrznym i.
C zęść foniczna je st układem realizującym wygłaszanie kom unikatów zw iązanych m. in.
z otw ieraniem i zam ykaniem drzwi na poszczególnych przystankach. Komunikaty dźwiękowe są generowane przez urządzenie sterujące.
3. STER O W A N IE SY STEM EM INFORM ACJI
U kład elem entów sprzętow ych system u informacji pasażerskiej przedstawiono na ry
sunku 1 [1].
Tablica czo3owa Tablica wewnętrzna
4 k
r
R S 4 8 5
4 k
S t e r o w n ik
T e r m in a l
in f o r m a c j i 1 1
p a s a ¿ c r s k ic j
□ □ □ □
l l r z ' d z e n ie fo n ic z n e
I n s ta la c ja
^ d V w ic k n w a p o ja z d u
Rys. ]. Elem enty sprzętow e system u inform acji pasażerskiej Fig. 1. H ardw are elem ents o f passenger inform ation system
Sterow anie częścią optyczną i foniczną systemu informacji odbyw a się w odm ienny sposób. Jednakże ze w zględów praktycznych oba sterowniki stanowią najczęściej konstruk
cyjną i w dużej części funkcjonalną całość. Dzięki temu osiąga się redukcję kosztów wy
konania oraz upraszcza kom unikację z układem sterowania pojazdu.
Automatyczna inform acja.. 61
Sterownik inform acji pasażerskiej kom unikuje się z tablicami inform acyjnym i za pom ocą sprzęgu RS 485. Pożądane jest, aby w ten sam sposób odbyw ała się kom unikacja z układem sterowania pojazdu. Jest to jednak m ożliwe zasadniczo w nowych konstrukcjach, w których sterowanie odbyw a się na drodze mikroprocesorow ej. W pojazdach starszej generacji, ze sterowaniem realizow anym w technice przekaźnikowo-stycznikowej, należy sterownik informacji pasażerskiej rozbudow ać o odpow iednie urządzenia peryferyjne. Sterownik współpracuje m. in. z układem otw ierania i zam ykania drzwi oraz sygnałam i w yboru kabiny i kierunku jazdy. Sterow nik informacji pasażerskiej nadzoruje również pracę urządzenia fo
nicznego, które je st połączone z w ejściem akustycznym układu nagłaśniania pojazdu.
Urządzenie sterujące posiada term inal, złożony najczęściej z klawiatury i w yśw ietlacza, który umożliwia obsłudze uruchom ienie system u na stacji początkowej oraz ingerencję w jego pracę w przypadku zaistnienia wyższej konieczności (awaria pojazdu, okoliczności zew nętrz
ne uniemożliwiające jazdę itp.). Zakłada się, że urządzenia sterujące zostaną zainstalow ane w każdej kabinie kierującego pojazdem , przy czym czynny będzie tylko zestaw znajdujący się w kabinie czołowej w stosunku do kierunku jazdy (w kabinie aktywnej).
Wyświetlanie i w ygłaszanie kom unikatów odbywa się w sposób autom atyczny w oparciu o bazę danych zgrom adzoną w pamięci urządzenia sterującego. N apisy w yśw ietlane na tablicach oraz nagrania odtwarzane przez instalację dźw iękow ą inform ują przede w szyst
kim o aktualnym położeniu pojazdu na trasie, podając nazwy bieżących i zbliżających się przystanków. Ponadto w bazie nagrań dźw iękow ych znajdują się kom unikaty ostrzegawcze wygłaszane przed zam knięciem drzwi oraz inne, inform ujące na przykład o końcu trasy.
4. REALIZACJA IN FO RM A CJI DŹW IĘKOW EJ
4.1. Przygotow anie plików dźw iękowych
Nagrania dźw iękow e wysokiej jakości są m ożliwe do zrealizowania za pom ocą kom putera PC w yposażonego w kartę dźw iękow ą [2],
Źródłem dźw ięku je st zazwyczaj m ikrofon (dla nagrań dokonyw anych bezpośrednio) lub magnetofon (dla nagrań przygotow anych wcześniej), podłączony do w ejścia karty dźw ięko
wej - oczyw iście rów nież zapewniający w ysokąjakość.
Rejestrator dźw ięku, znajdujący się w grupie standardow ych akcesoriów m ultim edialnych systemu operacyjnego M icrosoft W indow s 95, um ożliwia zapisyw anie plików dźw iękow ych (z rozszerzeniem .W AV) w kilku form atach [3]. N ajw yższa jakość dźwięku, odpow iadająca cyfrowej płycie audio (CD -DA), je st osiągalna w formacie PCM przy częstotliw ości próbkowania 44100 Hz i 16-bitowym zapisie stereofonicznym. Dla potrzeb nagłośnienia przestrzeni pasażerskiej w pojeździe m ożna stosować 8-bitowy zapis m onofoniczny przy częstotliwości próbkow ania 22050 Hz bez odczuwalnej utraty jakości dźwięku.
4.2. Z apisyw anie plików dźwiękowych do pam ięci
Pliki dźw iękow e, które zostały uprzednio przygotowane, należy um ieścić w pam ięci nieulotnej, która będzie w ykorzystyw ana w urządzeniu fonicznym pojazdu.
W w yniku prac studialnych nad m odelem układu audiowizualnej inform acji pasażerskiej, zdecydowano się na zastosow anie jednoukładow ego rejestratora / odtw arzacza kom unikatów dźwiękow ych typu ISD 2560 [4, 5, 6]. Układ ten, produkowany przez am erykańską firmę In
formation Storage D evices (ISD), je st wykonany w technologii CM OS i zaw iera oscylator,
62 .1. F rączek , M . Ł astow ski
przedw zm acniacz m ikrofonowy, układ automatycznej regulacji w zm ocnienia, zespół filtrów i w zm acniacz głośnikowy. Układ ISD 2560 może być sterowany przez system m ikrokom puterow y, co um ożliw ia operowanie bardzo złożonymi komunikatami.
N agrania są przechow yw ane w komórkach pamięci nieulotnej. Dzięki technice bezpośred
niej rejestracji sygnałów analogowych (Direct Analog Storage Technology - DAST™) komu
nikaty s ą zapam iętyw ane w naturalnej, analogowej postaci, dzięki czem u m ożliw e jest zachow anie dużej wierności odtwarzania. Użyteczne pasmo częstotliwości w ynosi 0.15 * 3.4 kHz. Łączny czas nagrania wynosi 60 s. Czas ten można zwiększyć łącząc kaskadowo kilka pam ięci.
Pam ięć podzielona je st na 600 adresowalnych segmentów. O znacza to możliwość (teoretyczną) zapisania 600 niezależnych kom unikatów o czasach trw ania 0 .1 s (w jednej pam ięci).
M ożliw e są dw a sposoby wprowadzania plików dźw iękow ych do pamięci ISD 2560:
a) tryb adresowany, w którym podaje się adresy komórek początkowych zapisywanych plików ;
b) tryb operacyjny (bezadresowy), w którym nagryw a się kolejne kom unikaty od początku pam ięci, przy czym każdy następny kom unikat je st zapisywany bezpośrednio za poprzednim.
Bazę nagrań realizuje się łącząc wejście analogowe pamięci ISD 2560 z wyjściem akustycznym karty dźwiękowej komputera, a następnie zapisując pliki dźwiękow e w ustalonej kolejności.
4.3. O dczytyw anie kom unikatów z pamięci
Istnieje m ożliw ość zestaw ienia dowolnego komunikatu w oparciu o bazę plików dźwięk
ow ych zgrom adzoną w pam ięci ISD 2560, przy czym:
a) w trybie adresow anym początek danego pliku określa się podając adres pierw szego seg
m entu pam ięci zajm ow anego przez plik,
b) w trybie operacyjnym (bezadresowym) dany plik jest odtwarzany po podaniu liczby określającej kolejność, w jakiej plik został zapisany do pamięci.
Poniżej zaprezentow ano przykładowe zestawienia kom unikatów dla trasy liczącej 7 stacji:
Z l. K I / K2 / K 6...K 11 ( /K 1 0 ...K 5 ) - przed zam knięciem drzwi i ruszeniem , Z2. K I / K3 / K 6...K 11 (/K 1 0 ...K 5 ) - po zatrzym aniu się i otwarciu drzwi, Z3. K3 / K 5...K 1 1 ( / K I 1... K5 ) - powtórzenie nazwy bieżącej stacji, Z4. K I / K3 / KI 1 ( / K5 ) / K4 - odpowiednik Z2 dla stacji końcowej, Z5. K3 / K I 1 ( / K5 ) / K4 - odpowiednik Z3 dla stacji końcowej.
Z naczenia poszczególnych kom unikatów są następujące:
K I . S y g n a ł d ź w ię k o w y
K 2 . U W A G A PASAŻEROW IE! DRZW I ZAM YKAJĄ SIĘ. NASTĘPN A STACJA K3. STA C JA
K 4 . P O C IĄ G K O Ń C Z Y B IE G K 5 . { n a z w a s t a c j i 1}
K6. { n a z w a s ta c j i 2}
K 7 . { n a z w a s t a c j i 3}
K8. { n a z w a s ta c j i 4}
K 9 . { n a z w a s ta c j i 5}
K 1 0 . { n a z w a s t a c j i 6} K I I . { n a z w a s t a c j i 7}
O dczyt odbyw a się na polecenie sterow nika informacji pasażerskiej. W ówczas sygnał z w yjścia głośnikow ego pamięci je st przekazywany do układu rozgłoszeniowego pojazdu.
A utom atyczna in fo rm acja. 63
W zależności od rodzaju pojazdu wym agania odnośnie do poziom u sygnału akustycznego i impedancji w ejść oraz w yjść urządzeń m ogą się cechować znaczną różnorodnością, w obec czego w ym agają indyw idualnego podejścia.
Na przykład, dla w agonów pasażerskich RIC, według karty UIC 568 [7], param etry wejściowe w zm acniacza m ocy instalacji rozgłoszeniowej są następujące:
- znam ionow e napięcie w ejściowe wynosi 2 V(rms>;
- im pedancja w ejściow a m a wartość > 3 kQ w zakresie częstotliwości 100 4 8000 Hz;
-jedno w spólne w ejście dla przekazyw ania mowy i muzyki je st sym etryczne i izolow ane od m asy, przy czym w ym aga się stopnia symetrii co najmniej 45 dB.
Z kolei w ym agania dla w yjścia zestaw u m ikrofonu ze wzm acniaczem w stępnym , które będą dotyczyć rów nież w yjścia głośnikowego pamięci ISD 2560, są następujące:
- znam ionow e napięcie w yjściow e 2 V (rms) ± 3 dB;
- im pedancja w yjściow a < 2 0 Q;
- wyjście sym etryczne i izolowane od masy, z sym etrią co najmniej 55 dB;
- zniekształcenia harm oniczne poniżej 5% dla częstotliw ości 300 4 8000 Hz.
Problem indyw idualnego dopasow ania urządzeń może dotyczyć także innych zagadnień, np. napięć zasilających.
5. PODSUM OW ANIE
Zaprezentowane rozw iązanie urządzenia fonicznego pow stało z m yślą o pojazdach poruszających się po stałej trasie (m etro, tram waj). W ówczas baza nagrań nie w ym aga zm iany (wymiany uprzednio zaprogram owanej pamięci lub jej przeprogram owania) w przypadku zmiany trasy. M ożliw e je st opracow anie konstrukcji w ym iennych m odułów z pam ięciam i ISD 2560, dzięki czem u uzyskana zostanie elastyczność bazy danych, w arunkująca upowszechnienie tego rozw iązania w komunikacji autobusowej i kolejowej. W arto nad
mienić, że oprócz prostoty sterow ania i zachęcających param etrów akustycznych na korzyść tego rozw iązania przem aw ia jego niska cena.
LITERATURA
1. Frączek J., Łastow ski M.: Specyfikacja w ym agań dla pokładowego system u inform acji w pojazdach kom unikacji m iejskiej. O pracow anie OBRPS Poznań, O R-8005, 1997.
2. Frączek J., Łastow ski M.: K om puterow a rejestracja i odtwarzanie inform acji dźw ię
kowej. O pracow anie O BRPS Poznań, O R -8 0 0 4 ,1997.
3. M oon Lee T., Johnson L., Gable M.: Dźwięk w W indows. Intersoftland, W arszawa 1994.
4. M A RT-03: U niw ersalny układ do nagryw ania i odtw arzania kom unikatów dźw iękow ych.
PHU „M arta” Wrocław.
5. Jednoukładow e urządzenia zapisu / odczytu dźw ięku serii ISD 2500. USKA nr 11/1993, A V T W arszawa.
6. U rządzenia zapisu / odtw arzania kom unikatów dźwiękow ych ISD 2500 - dodatkow e in
form acje aplikacyjne. U SK A nr 3/1994, A VT W arszawa.
64 J. F rączek, M . L astow ski
7. U IC 568: Instalacje głośnikowe i urządzenia telefoniczne. U jednolicone charakterystyki techniczne dla w yposażenia wagonów pasażerskich RIC. M iędzynarodow y Związek Kolei.
Recenzent: Dr hab.inż. Janusz Dyduch Prof. Politechniki Radomskiej
A bstract
In this paper a short review o f passenger information systems in public transport vehicles is made. The operation o f model audio-visual information system, developed in Pow er Elec
tronics Engineering D epartm ent o f Rail Vehicles Research-and-Developm ent Centre in Poznań, is described. A process o f forming the sound recording base with using single-chip voice record/playback device is shown, as well as some aspects bound with collaboration with broadcast installations o f vehicles.
