人工智能在城市軌道交通管理中的應(yīng)用探究

羅 煜

（四川高速公路建設(shè)開發(fā)集團(tuán)有限公司）

人工智能作為一種新興技術(shù)，具有自主學(xué)習(xí)、推理和決策的能力，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。將人工智能技術(shù)引入城市軌道交通管理，有望提升交通效率，增強(qiáng)安全性。本文概述了人工智能的基本原理和特點(diǎn)，探討了人工智能在城市軌道交通管理中的應(yīng)用可能性，以武漢為例，詳細(xì)介紹了人工智能在城市軌道交通管理中的應(yīng)用案例，總結(jié)了人工智能在城市軌道交通管理中的應(yīng)用前景，并強(qiáng)調(diào)了其對(duì)于城市可持續(xù)發(fā)展的重要意義。

1 人工智能概述

人工智能（Artificial Intelligence，簡稱AI）是一種模擬和模仿人類智能的技術(shù)。它通過機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、自然語言處理等方法，使計(jì)算機(jī)具備感知、理解、推理和決策的能力，從而實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)和智能化應(yīng)用。

在交通領(lǐng)域，人工智能技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用前景。

1.1 應(yīng)用于交通信號(hào)優(yōu)化

傳統(tǒng)的交通信號(hào)燈控制往往是固定的時(shí)間間隔，無法根據(jù)實(shí)時(shí)交通情況進(jìn)行調(diào)整。而引入人工智能技術(shù)后，可以通過分析交通流量數(shù)據(jù)和預(yù)測模型，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)整信號(hào)燈的時(shí)長和相位，最大程度地減少交通擁堵和排隊(duì)時(shí)間。

1.2 應(yīng)用于交通運(yùn)行調(diào)度

通過建立列車運(yùn)行模型和預(yù)測模型，結(jié)合實(shí)時(shí)的列車位置和乘客需求信息，可以建立智能調(diào)度系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整列車運(yùn)行速度和發(fā)車間隔，提高運(yùn)輸效率和減少延誤。

1.3 應(yīng)用于交通安全監(jiān)控

通過視頻監(jiān)控和圖像識(shí)別技術(shù)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測交通違法行為和事故發(fā)生情況，并及時(shí)采取措施。同時(shí)，人工智能還可以通過分析歷史交通事故數(shù)據(jù)和路況信息，預(yù)測潛在的交通安全風(fēng)險(xiǎn)，提前采取預(yù)防措施。人工智能還可以應(yīng)用于交通預(yù)測和規(guī)劃。通過分析歷史交通數(shù)據(jù)和人口流動(dòng)模式，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)算法，可以預(yù)測未來的交通需求和擁堵狀況，從而指導(dǎo)交通規(guī)劃和資源配置。

2 人工智能在城市軌道交通管理中應(yīng)用的可行性

2.1 數(shù)據(jù)支持

城市軌道交通系統(tǒng)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，包括列車運(yùn)行數(shù)據(jù)、乘客流量數(shù)據(jù)、站點(diǎn)擁擠度數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)為人工智能的應(yīng)用提供了充足的基礎(chǔ)。通過對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和挖掘，可以揭示出潛在的規(guī)律和趨勢，為交通管理決策提供科學(xué)依據(jù)。

2.2 技術(shù)成熟

人工智能技術(shù)在近年來取得了長足的發(fā)展，特別是機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)等領(lǐng)域。這些技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于圖像識(shí)別、自然語言處理、預(yù)測模型等方面，為城市軌道交通管理提供了強(qiáng)大的工具。例如，通過圖像識(shí)別技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)交通違法行為的監(jiān)測，通過預(yù)測模型可以預(yù)測乘客流量和擁堵情況。

2.3 硬件設(shè)施完備

人工智能應(yīng)用需要大量的計(jì)算資源和存儲(chǔ)空間來處理和分析海量的數(shù)據(jù)。隨著云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，城市軌道交通系統(tǒng)可以利用云平臺(tái)和分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)來支持人工智能應(yīng)用的部署和運(yùn)行。此外，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及，城市軌道交通系統(tǒng)可以通過連接各種傳感器設(shè)備，獲取更多的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，為人工智能應(yīng)用提供更準(zhǔn)確的輸入。

2.4 成本低、效益高

盡管人工智能應(yīng)用需要投入一定的成本，但它可以帶來顯著的效益。例如，通過智能調(diào)度系統(tǒng)可以提高列車運(yùn)行的效率，減少延誤和擁堵，從而提升乘客出行體驗(yàn)；通過智能監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測城市軌道交通系統(tǒng)內(nèi)的違法行為和事故發(fā)生情況，提高交通安全性；通過智能預(yù)測系統(tǒng)可以預(yù)測乘客流量和擁堵情況，優(yōu)化交通規(guī)劃和資源配置。這些效益可以降低交通管理成本，提高運(yùn)營效率。

3 人工智能在城市軌道交通管理中的應(yīng)用——以武漢地鐵為例

3.1 概況

2017 年11 月，“武漢城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)信息化建設(shè)工程”被列為中國城市軌道交通協(xié)會(huì)示范工程，也正式開啟了武漢地鐵的智慧化征程。2019 年，湖北入選交通強(qiáng)國建設(shè)首批試點(diǎn)，開展智慧城軌建設(shè)是湖北交通強(qiáng)國試點(diǎn)的重要內(nèi)容。為推動(dòng)5G 智慧城軌落地，湖北移動(dòng)聯(lián)合武漢地鐵成立了5G 智慧城軌聯(lián)合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，助力武漢軌道交通全面邁入5G 時(shí)代。未來，武漢地鐵將全方位提升城市軌道交通行業(yè)的信息化、數(shù)字化、智能化水平，助力湖北建設(shè)交通強(qiáng)國示范區(qū)。

3.2 具體應(yīng)用

通過引入人工智能技術(shù)，武漢城市軌道交通實(shí)現(xiàn)了列車運(yùn)行的精確控制、故障預(yù)警和智能客服服務(wù)等功能，提升了運(yùn)行效率和乘客體驗(yàn)。

1）智能調(diào)度系統(tǒng)。武漢地鐵引入了智能調(diào)度系統(tǒng)，通過建立列車運(yùn)行模型和預(yù)測模型，結(jié)合實(shí)時(shí)的列車位置和乘客需求信息，實(shí)現(xiàn)了智能化的列車運(yùn)行調(diào)度。該系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整列車運(yùn)行速度和發(fā)車間隔，以最大程度地減少延誤和擁堵。同時(shí)，智能調(diào)度系統(tǒng)還可以根據(jù)交通擁堵情況和乘客流量分布，優(yōu)化列車的?？空军c(diǎn)和時(shí)間，提供更加便捷和高效的出行服務(wù)。

2）智能監(jiān)控系統(tǒng)。武漢地鐵采用了智能監(jiān)控系統(tǒng)，通過視頻監(jiān)控和圖像識(shí)別技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測交通違法行為和事故發(fā)生情況。通過視頻監(jiān)控和圖像識(shí)別技術(shù)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測站點(diǎn)和車廂內(nèi)的安全狀況，例如檢測可疑行為、遺留物品等。同時(shí)，結(jié)合人臉識(shí)別技術(shù)，可以對(duì)乘客身份進(jìn)行驗(yàn)證，提高安全性和防止不法分子進(jìn)入。

3）智能客服系統(tǒng)。武漢地鐵還引入了智能客服系統(tǒng)，通過自然語言處理和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，為乘客提供個(gè)性化、智能化的出行指導(dǎo)和信息查詢服務(wù)。武漢地鐵利用人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)售票、自助取票等功能，減少了人工窗口排隊(duì)時(shí)間，提高購票效率。此外，通過分析乘客出行數(shù)據(jù)，可以預(yù)測客流高峰和低谷，優(yōu)化票價(jià)策略，提供更靈活的票務(wù)服務(wù)。乘客則可以通過語音或文字與智能客服系統(tǒng)進(jìn)行交互，查詢列車時(shí)刻表、票價(jià)信息，甚至獲取實(shí)時(shí)的站點(diǎn)擁擠度和列車到站時(shí)間等。智能客服系統(tǒng)的應(yīng)用大大提高了乘客的出行體驗(yàn)，減少了人工服務(wù)壓力。

4）智能維修與故障預(yù)警系統(tǒng)。智能維修與故障預(yù)警系統(tǒng)是武漢地鐵引入的一項(xiàng)重要應(yīng)用。通過傳感器和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測列車和設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并收集相關(guān)的故障信息。這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒敕?wù)器進(jìn)行存儲(chǔ)和分析。在中央服務(wù)器上，人工智能算法對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行深度學(xué)習(xí)和模式識(shí)別，識(shí)別出潛在的故障模式和異常情況。例如，通過分析列車的振動(dòng)、溫度、電流等參數(shù)，系統(tǒng)可以判斷是否存在輪軸磨損、電氣故障等。同時(shí)，系統(tǒng)還可以結(jié)合歷史故障數(shù)據(jù)和設(shè)備維護(hù)記錄，建立起設(shè)備故障的預(yù)測模型?；陬A(yù)測模型，系統(tǒng)可以提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備可能出現(xiàn)的故障，并向維修人員發(fā)送警報(bào)。維修人員可以根據(jù)警報(bào)信息，提前采取維修措施，避免設(shè)備故障導(dǎo)致的停運(yùn)時(shí)間和維修成本。系統(tǒng)還可以為維修人員提供詳細(xì)的故障診斷信息和維修指導(dǎo)，提高維修效率和準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障的提前預(yù)測和快速響應(yīng)。這不僅可以保證運(yùn)營的穩(wěn)定性，還可以降低維修成本，提高設(shè)備的可靠性和壽命。此外，通過數(shù)據(jù)的分析和挖掘，系統(tǒng)還可以為設(shè)備的優(yōu)化維護(hù)提供參考，進(jìn)一步提升運(yùn)行效率。智能維修與故障預(yù)警系統(tǒng)在武漢地鐵的應(yīng)用為設(shè)備維護(hù)和故障處理提供了更加智能化和高效的解決方案。

4 結(jié)語

綜上所述，以武漢地鐵為例，人工智能在城市軌道交通管理中的應(yīng)用案例豐富多樣。通過引入智能調(diào)度系統(tǒng)、智能監(jiān)控系統(tǒng)、智能客服系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)了列車運(yùn)行的精確控制、故障預(yù)警和智能客服服務(wù)等功能，提升了運(yùn)行效率和乘客體驗(yàn)。這些應(yīng)用案例為其他城市的軌道交通系統(tǒng)的智能化建設(shè)提供了有益的借鑒和參考。