自2017年起，每年9月第二周的星期二，都是「地鐵安全日」。
地鐵或許已經融入通勤日常，規範的班次讓大家都司空見慣了，不過你是否有關註到月台上的顯視器呢？上邊通常會顯示即將到達車次的時間。這個時間到底是怎麽來的，是不是有一雙「無形的大手」在控制著它呢？
答案很顯然，是的。不過顯視器只是一個表現形式，背後實際還有著更深入的實作原理。
一張圖看懂地鐵自動化
地鐵本身作為一個自動化的系統，在列車的到站時間控制上同樣擁有著自動化的手段，那就是列車執行圖。所有列車的到站時間其實都是透過這張圖來進行規劃的。所謂列車執行圖就是一條路線上所有地鐵列車的「路線圖」。
這裏讓我們先來虛構一條地鐵路線，給它起名叫西岐地鐵1號線，全線共有14個車站，共計65公裏，始發站為「西岐站」，終點站為「封神站」，此為路線的基礎路線資訊。
接下來設計一列名字叫做「子牙號101」的地鐵列車，從「西岐站」出發，駛向「封神站」，那我們就可以畫出這樣一張簡易圖。
這張圖上有一些資訊，但不夠多，只體現了車站的名字和車次的名字，那這些折線到底是什麽意思呢？
別著急，接下來再補充一些關鍵資訊。
假設「子牙號101」早晨08:00出發，中間要途經12個車站，每個車站的站間距完全相等。那麽一共就有13個區間（區間就是一個車站與另一個車站之間的路段），每個區間也就是65公裏除以13，即5公裏。
「子牙號101」以100公裏/小時的速度勻速行駛，跑一個區間即需要5公裏/100=0.05小時，換算成分鐘就是3分鐘。每個車站的停站時間為1分鐘，到達終點「封神站」後進行列車換端折返，折返時間為5分鐘。
在上一張圖的基礎上，我們更新一些資訊，就變成了這樣。
從第二張圖上我們可以看出，「子牙號101」單程的行駛時間為：13個區間+12個停站時間=13*3+12*1=25min。
08:00出發的列車，在08:25抵達了終點，接下來乘客下車，列車掉頭，花費5分鐘時間，於是在08:30，準時返程。返程時間同樣為25min，最終在08:55重回始發站「西岐站」。
給大家講完了這張圖，其實聰明的你已經猜出來了，這張圖就是地鐵車站中列車到站時間背後的執行邏輯。
這種圖的學名叫做「列車執行圖」，是地鐵列車控制系統，也就是訊號系統的一部份。實際上，地鐵中每天的列車執行安排都來自這張圖，且這張圖屬於是地鐵工作人員預先編輯好的，算是一個「基本列車執行圖」。
這張圖和現實地鐵執行的關系是？
在地鐵日常營運過程中，每天最重要的工作之一就是要把這張圖匯入到訊號系統中，進而形成每日的行車計劃。接下來，全天的車次就會根據這個計劃按部就班地完成行駛任務。每一列車的始發時間、到站時間、停站時間、折返時間，幾乎在這張圖上都被定義好了。
事實上，真正的列車執行圖遠比上邊展示的復雜，因為上圖僅展示了一列車，而實際每天線上路上營運的可能有十幾列甚至幾十列車，所以真正看到的「基本列車執行圖」是一個由多車次列車計劃形成的合集，它可能長這樣。
從一列車加到五列車，這才稍微像點樣子，感興趣的大家可以透過縮寫猜猜其余的四列車都叫什麽號。
去除掉車次號，再加五列車，基本上就形成了大家在網路上比較容易看到的那種讓人密集恐懼癥發作的圖，十列車的列車執行圖的密集程度多少才有一點現實中的樣子。
當然，註意這裏只是「基本列車執行圖」，屬於是一個計劃圖，列車實際執行的時候會出現各種各樣的影響因素，比如列車臨時停車，乘客誤觸車門等等，多少還是會改變一些列車實跡，列車的實際執行圖也會隨著實際營運時段的拉長，像「腳印」一樣逐漸體現出來，但形狀就會變得更加不規則了，和「基本列車執行圖」體現在一張圖上，就會構成一張密密麻麻的「蛛網」。
車站的列車到站資訊從何來？
雖然透過上邊的介紹，我們了解到地鐵列車背後的時間計劃，但這並不是乘客所能看到的資訊。列車執行圖資訊一般儲存在地鐵的排程指揮中心，只有行車排程人員才能看到，那乘客在車站中看到的資訊又是怎麽來的呢？
這裏就不得不提到一個介面了，即訊號系統（英文簡稱SIG）和乘客資訊系統（英文簡稱PIS）的介面。訊號系統就是上文所說的，而乘客資訊系統的體現之一就包括月台「顯視器」（沒錯，就是小哪咤所在的這張圖），兩者之間存在這樣一個介面。
簡而言之，訊號系統和乘客資訊系統在地鐵的控制中心存在一個數據互動，訊號系統將列車執行到站等基礎行車資訊透過介面機，給到乘客資訊系統的中心伺服器裝置，然後再透過有線傳輸，將這部份數據傳遞到各個車站，最終透過視覺化的方式呈現在「顯視器」上。
當然，每個車站給到的資訊是一樣的，不過顯示會根據具體車站的情況進行差異化顯示，這樣可以一定程度上降低軟體數據的編制難度。
其實除了這個地鐵車站中的乘客資訊系統「顯視器」以外，我們還有另一個途徑可以看到列車的到站資訊，那就是列車乘客資訊系統「顯視器」。
經常坐地鐵的朋友在車廂靠近車門的位置也會看到類似的顯視器，它就是車載乘客資訊系統的一部份，由於列車上同樣有訊號系統，故列車的執行資訊也可以透過列車車載網路，給到車載PIS「顯視器」，這樣，即使在車上我們也能看到列車到發站的相關資訊啦。
地鐵列車的行駛本質並不是雜亂無章的，而是透過一套又一套精密系統互相配合、共同完成的。列車的到站時間只是這個龐大系統輸出的一個具象，除此之外，列車冷熱車廂的溫度控制、列車人員擁擠程度的顯示等等都可以透過自動化和人工智慧的手段實作。
相信隨著行業相關技術的進步以及城市公共交通場景的愈加豐富，在未來，乘客也將獲得更為優質和差異化的交通出行體驗。
出品：科普中國
作者：司馬望田
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