吳明桓　魏國棟

摘 要：近年來，高鐵技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，列控系統(tǒng)中的車載設(shè)備在保證列車安全運(yùn)營的過程中扮演著重要的角色。車載設(shè)備中的人機(jī)交互界面是司機(jī)和車載安全計算機(jī)之間信息交互的橋梁。文章主要在分析了人機(jī)交互界面的作用和功能的基礎(chǔ)上，對人機(jī)交互界面中各個區(qū)域的顯示進(jìn)行了分析與設(shè)計，這對研發(fā)人員在人機(jī)交互界面的開發(fā)中具有重要意義。

關(guān)鍵詞：高鐵技術(shù)；人機(jī)交互界面；車載設(shè)備

引言

據(jù)中國交通部公布的白皮書，到2020年，高速鐵路營業(yè)里程達(dá)到3萬公里，高鐵將覆蓋80%以上的中國大城市。按照當(dāng)前高速鐵路發(fā)展的速度，可以預(yù)計，這一計劃將得以實(shí)現(xiàn)。作為高鐵三大核心技術(shù)之一的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，在高鐵“一帶一路”走出去的過程中扮演著舉足輕重的作用。列控系統(tǒng)是一個大規(guī)模的實(shí)時控制系統(tǒng)，主要分為地面設(shè)備和車載設(shè)備兩大部分，車載設(shè)備包含車載安全計算機(jī)、軌道電路信息接收器、人機(jī)界面（DMI）、GSM-R天線等，其中人機(jī)界面是司機(jī)與車載設(shè)備的交互接口。本文主要簡述了人機(jī)交互界面的作用和功能，并在此基礎(chǔ)上對人機(jī)交互界面進(jìn)行了分析與設(shè)計，這對于研發(fā)人員在人機(jī)交互界面的開發(fā)過程中具有重要意義。

1 人機(jī)交互界面的作用

人機(jī)交互界面（DMI）是車載設(shè)備中的一個組成部分，在車載設(shè)備中位于列車司機(jī)與安全計算機(jī)之間，是司機(jī)與車載設(shè)備之間信息交互的一個橋梁，如圖1所示。

車載安全計算機(jī)通過制動接口單元、應(yīng)答器信息接口、軌道電路信息接口、無線信息接口、測速單元等外圍設(shè)備獲取列車的運(yùn)行狀態(tài)信息和地面控制信息，經(jīng)過安全計算機(jī)的安全處理后，由MVB總線向人機(jī)交互界面（DMI）實(shí)時發(fā)送列車的速度、模式、位置、等級等重要信息。DMI在界面上以文字、圖形等形式實(shí)時的向司機(jī)顯示列車的各種運(yùn)行狀態(tài)信息。司機(jī)除了能夠從DMI上獲取列車的狀態(tài)信息，還能通過DMI的按鍵向車載安全計算機(jī)輸入列車數(shù)據(jù)、下達(dá)指令等操作。

2 人機(jī)交互界面的功能

列車在運(yùn)行的過程中，車載安全計算機(jī)通過人機(jī)交互界面DMI向司機(jī)提供列車的運(yùn)行狀態(tài)信息等，同時，司機(jī)可以通過人機(jī)交互界面向車載安全計算機(jī)輸入一些必要信息和操作指令來保證列車安全運(yùn)行，如圖2所示。因此，人機(jī)交互界面主要有兩個方面的功能。第一個方面的對象是列車的司機(jī)，主要向列車司機(jī)提供列車速度信息、距離監(jiān)控信息、運(yùn)行計劃信息、列車制動狀態(tài)信息、線路坡度和特殊區(qū)段信息等數(shù)據(jù)的顯示；第二個方面的對象是車載安全計算機(jī)（ATP），人機(jī)交互界面主要向ATP提供司機(jī)輸入的數(shù)據(jù)與指令。

3 人機(jī)交互界面的分析與設(shè)計

人機(jī)交互界面（DMI）的顯示界面主要分為六個區(qū)域，包括A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)、D區(qū)、E區(qū)、F區(qū)，在每一個分區(qū)里又分為不同的內(nèi)容顯示區(qū)域，具體的劃分如圖3所示。

3.1 A區(qū) 距離監(jiān)控信息

A1制動預(yù)警時間區(qū)：

A1區(qū)以正方形圖標(biāo)顯示，正方形圖標(biāo)邊長的大小反應(yīng)了距離車載安全計算機(jī)輸出制動的時間長短，當(dāng)距離觸發(fā)制動的預(yù)期時間小于規(guī)定的值時，正方形圖標(biāo)以不同的尺寸和顏色顯示，正方形的顯示條件和顯示顏色對應(yīng)的關(guān)系如表3所示。

A2 目標(biāo)距離顯示區(qū)：

A2區(qū)使用兩種方法表示目標(biāo)距離：柱狀光帶表示法和數(shù)字表示法。柱狀光帶左側(cè)為刻度，柱狀光帶的高度代表目標(biāo)距離的值，光帶越高表示目標(biāo)距離越遠(yuǎn)，柱狀光帶上方為目標(biāo)距離的具體值，如圖4所示。

A2區(qū)的顯示條件如表4所示。

3.2 B區(qū) 速度顯示信息

B區(qū)主要顯示速度信息，列車速度采用雙備份顯示。一種方式是速度表，表盤的刻度為0～450km/h；另一種方式是數(shù)字，在速度表的中間區(qū)（B1區(qū)）顯示列車速度值，如圖5所示。

列車運(yùn)行過程中的目標(biāo)速度、允許速度、常用制動干預(yù)值、緊急制動干預(yù)值等通過環(huán)形速度表（CSG， Circle Speed Gauge）來表示，在CSG中以光帶方式顯示各種速度信息。在CSG中，正常情況下，通過亮灰色和暗灰色來區(qū)分這些速度信息，在列車超速的情況下，CSG中的常用制動干預(yù)限值、緊急制動干預(yù)限值通過更加艷麗的顏色來顯示，如圖6所示。

3.3 C區(qū) 補(bǔ)充駕駛信息

C區(qū)主要顯示內(nèi)容為補(bǔ)充駕駛信息，包括列車當(dāng)前運(yùn)行等級、列控車載設(shè)備制動狀態(tài)以及下一控制模式。

（1）C1區(qū)以帶黃色閃動邊框的模式文本，顯示要確認(rèn)的各種模式，閃爍頻率為1 Hz，以便司機(jī)確認(rèn)下一有效模式。

（2）C8區(qū)以文字的方式顯示列控車載設(shè)備的運(yùn)行等級，字體為幼圓大小為14磅（推薦），顏色為白色。

（3）C9區(qū)以圖標(biāo)的方式顯示列控車載設(shè)備制動狀態(tài)。DMI根據(jù)列控車載設(shè)備的制動狀態(tài)顯示圖標(biāo)。如果列控車載設(shè)備處于非制動非允許緩解狀態(tài)，則該區(qū)域不顯示任何圖標(biāo)其中圖標(biāo)與制動狀態(tài)的對應(yīng)關(guān)系如表5所示。

3.4 D區(qū) 運(yùn)行計劃信息

D區(qū)主要顯示內(nèi)容為運(yùn)行計劃信息。

（1）D1區(qū)，用于顯示位置坐標(biāo)，位于D區(qū)的最下方，坐標(biāo)系的原點(diǎn)位于D1 區(qū)的左下角，始終以列車當(dāng)前所在位置為參考原點(diǎn)，即列車始終位于坐標(biāo)系的原點(diǎn)。

（2）D2/D3區(qū)，用于顯示預(yù)告信息。常見的預(yù)告信息有：橋梁、車站、隧道、臨時限速區(qū)、分相區(qū)。

（3）D4區(qū)，用符號顯示速度變化信息，符號左側(cè)處在速度發(fā)生變化的位置。顯示圖標(biāo)分為“加速”、“減速”、“減速（目標(biāo)為0）”。

（4）D5區(qū)，用于顯示坡度信息。坡度信息由一系列不同坡度的長方形組成，長方形具有標(biāo)準(zhǔn)高度（10像素點(diǎn)），其寬度取決于到列車前端的距離和坡度延伸的長度。坡度為下坡道時，長方形顯示為暗灰色，數(shù)字為灰色；坡度為上坡道或坡度為零時，長方形顯示為灰色，數(shù)字為暗灰色。

（5）D6區(qū)，用于顯示機(jī)車信號圖標(biāo)，常見的有：L5、L4、L3、L2、L、LU、HU、HB、UUS、UU、U2S、U2、U、LU2。

（6）D7區(qū)，顯示列車前方最遠(yuǎn)32km范圍內(nèi)的最限制速度曲線（顯示距離能夠進(jìn)行8km、16km和32km三級切換）。MRSP信息以圖表的形式顯示，橫軸為距離標(biāo)尺，縱軸為速度標(biāo)尺。

（7）D8區(qū)，顯示起模點(diǎn)信息，只顯示動態(tài)速度遞減的起始點(diǎn)，不涉及速度遞增的情況。起模點(diǎn)用一個黃色的垂直光標(biāo)在D8和D7的中間顯示，寬2個像素點(diǎn)。

D區(qū)的顯示示意圖如圖7所示。

3.5 E區(qū) 監(jiān)控信息

E區(qū)主要顯示列車的監(jiān)控信息，包括26個分區(qū)。其中各個分區(qū)的顯示內(nèi)容和可選的顯示狀態(tài)如表6所示。

3.6 F區(qū) 功能鍵信息

F區(qū)為功能鍵區(qū)，共有8個功能鍵，通過該區(qū)的按鈕，司機(jī)可以向車載安全計算機(jī)輸入數(shù)據(jù)以及指令的下達(dá)。F區(qū)的顯示如圖8所示。

4 結(jié)束語

本文對車載設(shè)備中的人機(jī)交互界面的作用和功能進(jìn)行了分析，闡述了人機(jī)交互界面在車載設(shè)備中的重要性，并在此基礎(chǔ)上研究和分析了人機(jī)交互界面的六個區(qū)域的顯示規(guī)則以及各個區(qū)域的含義，這對于研發(fā)人員在對人機(jī)交互界面的軟件開發(fā)中具有一定的參考價值。

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