北京地鐵視頻監(jiān)測(cè)客流告警閾值的針對(duì)性和準(zhǔn)確性研究

張?jiān)吕?/p>

（北京軌道交通路網(wǎng)管理有限公司，北京 100101）

北京地鐵視頻監(jiān)測(cè)客流告警閾值的針對(duì)性和準(zhǔn)確性研究

張?jiān)吕?/p>

（北京軌道交通路網(wǎng)管理有限公司，北京 100101）

針對(duì)北京市軌道交通的客流擁堵問(wèn)題，探討軌道交通客流密度監(jiān)測(cè)告警體系存在的問(wèn)題，通過(guò)科學(xué)分析和方法研究，結(jié)合路網(wǎng)視頻監(jiān)控中心建設(shè)的業(yè)務(wù)需求和初步設(shè)計(jì)，提出對(duì)客流擁堵情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和應(yīng)對(duì)的優(yōu)化方法及建議，以便為未來(lái)建設(shè)路網(wǎng)視頻監(jiān)控中心提供參考與支持。

軌道交通；北京地鐵；視頻監(jiān)控；客流告警閾值；通行能力；走行區(qū)域；服務(wù)區(qū)域

1 現(xiàn)狀及主要問(wèn)題分析

隨著北京軌道交通路網(wǎng)的飛速建設(shè)，傳統(tǒng)的基于人工調(diào)看閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)（CCTV）視頻的客流擁堵監(jiān)測(cè)方法，已無(wú)法應(yīng)對(duì)如此海量的監(jiān)視點(diǎn)。當(dāng)前的預(yù)警技術(shù)若實(shí)際運(yùn)用于路網(wǎng)視頻監(jiān)控中心項(xiàng)目，存在客流告警閾值設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的問(wèn)題需要解決和跨越。

如何合理設(shè)置告警閾值是困擾自動(dòng)化告警系統(tǒng)的難題，而在軌道交通客流密度監(jiān)測(cè)告警體系的設(shè)計(jì)中，同樣存在此類問(wèn)題。由于缺乏理論依據(jù)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，客流密度的閾值設(shè)置問(wèn)題一直懸而未決。倘若閾值設(shè)置過(guò)于嚴(yán)苛，系統(tǒng)將頻繁發(fā)生類似“小題大做”的誤報(bào)，從而容易讓調(diào)度人員產(chǎn)生麻痹和懈怠的情況；而若閾值設(shè)置過(guò)于寬松，則又容易將客流擁擠的隱患忽略和遺漏。所以，若無(wú)法制定有效的客流告警規(guī)則，縱使客流密度自動(dòng)監(jiān)測(cè)精度得到了大幅提升，客流告警在路網(wǎng)視頻監(jiān)控中心系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用效果也將大打折扣，很難滿足運(yùn)營(yíng)管理業(yè)務(wù)要求。

2 解決方案研究

2.1 理論分析

美國(guó)《公共交通通行能力和服務(wù)質(zhì)量手冊(cè)》[2]（簡(jiǎn)稱手冊(cè)）的研究?jī)?nèi)容表明，公共交通設(shè)施內(nèi)的區(qū)域應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況劃分為走行區(qū)域和服務(wù)區(qū)域。在走行區(qū)域內(nèi)，客流密度與行人步行速度有直接關(guān)系。正常的步行需要充足空間以保證行人能夠自由行走、正常的感知并對(duì)可能遇到的障礙物予以合理的反應(yīng)。漸增的客流密度將減少步行可用空間，增加行人之間的沖突。在服務(wù)區(qū)域內(nèi)，客流密度可以直接表現(xiàn)為人均活動(dòng)空間。除了與舒適感有關(guān)外，人均可利用空間也與其允許的機(jī)動(dòng)程度有著直接的關(guān)系。在密集的客流中，幾乎沒有空間可作移動(dòng)。隨著人均占據(jù)空間的增長(zhǎng)，個(gè)人的移動(dòng)范圍也隨之增大。

根據(jù)地鐵站內(nèi)功能區(qū)域的不同，可嘗試將地鐵站內(nèi)空間嚴(yán)格地劃分為走行區(qū)域和服務(wù)區(qū)域，根據(jù)不同區(qū)域的特點(diǎn)對(duì)人群密度分別進(jìn)行個(gè)性化監(jiān)測(cè)，這樣就可以更有針對(duì)性地設(shè)置預(yù)警值，預(yù)警效果也會(huì)更加精確。

手冊(cè)提供的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示了步行速度和行人平均占據(jù)空間之間的關(guān)系[2]（見表1）。從表中可以看出，行人人均占據(jù)空間為3.3 m2以上時(shí)，步行速度為自由行走速度，而一旦人均占據(jù)空間低于這個(gè)數(shù)值時(shí)，步行速度就開始快速下降。當(dāng)行人人均占據(jù)空間小于0.5 m2時(shí)，步行速度接近于46 m/min，客流移動(dòng)非常緩慢，此時(shí)極易發(fā)生擁擠踩踏的情況，需要重點(diǎn)監(jiān)視和提前預(yù)警。

步行通道服務(wù)水平分級(jí)結(jié)果顯示（見圖1），當(dāng)步行區(qū)域的服務(wù)水平達(dá)到D級(jí)時(shí)，路網(wǎng)視頻監(jiān)控中心的視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)就應(yīng)當(dāng)發(fā)出預(yù)警，提醒值班人員或工作人員有發(fā)生擁擠的可能，提前做好限流等應(yīng)急措施。

手冊(cè)提供的相關(guān)數(shù)據(jù)展示了服務(wù)區(qū)域的服務(wù)水平分級(jí)[2]（見表2）。從表中可以看出，行人人均占據(jù)面積為1.2 m2以上時(shí)，平均人間距大于1.2 m，而一旦人均占據(jù)面積低于這個(gè)數(shù)值時(shí)，平均人間距就開始快速下降。當(dāng)行人人均占據(jù)面積小于0.2 m2時(shí)，平均人間距小于0.3 m，行人之間的間距非常小。一般來(lái)說(shuō)，等待的時(shí)間越長(zhǎng)，每個(gè)人所需要的空間就越大。行人對(duì)于擁擠程度的忍耐程度隨時(shí)間而變化。此時(shí)就應(yīng)當(dāng)采取車輛緊急調(diào)度、人群疏散或重點(diǎn)監(jiān)視等措施，以防止推搡、沖突等意外事故的發(fā)生。

表1 步行通道的服務(wù)水平分級(jí)

圖1 走行區(qū)域的服務(wù)水平分級(jí)示意圖

表2 服務(wù)區(qū)域的服務(wù)水平分級(jí)

根據(jù)服務(wù)區(qū)域服務(wù)水平分級(jí)結(jié)果顯示（見圖2），當(dāng)服務(wù)區(qū)域的服務(wù)水平達(dá)到E級(jí)時(shí)，路網(wǎng)視頻監(jiān)控中心的視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)就應(yīng)當(dāng)發(fā)出預(yù)警，提醒值班人員或工作人員有發(fā)生意外事故的可能，提前做好疏散等應(yīng)急措施。

圖2 服務(wù)區(qū)域的服務(wù)水平分級(jí)示意圖

2.2 方案設(shè)計(jì)

基于以上分析，將地鐵中的視頻監(jiān)視區(qū)域劃分為服務(wù)區(qū)域和走行區(qū)域。其中，站臺(tái)上下行列車停靠位置處、站外限流欄處、售票處等劃分為服務(wù)區(qū)域；樓扶梯、出入口、換乘通道等處劃分為走行區(qū)域。對(duì)于不同的監(jiān)視區(qū)域，設(shè)置不同的參數(shù)和不同的客流告警閾值。

北京地鐵某車站的區(qū)域劃分示意見圖3，其中藍(lán)色區(qū)域是服務(wù)區(qū)域，紅色區(qū)域是走行區(qū)域。

圖3 某地鐵站區(qū)域劃分示意圖

3 方案測(cè)試結(jié)果

選取北京地鐵某車站歷史視頻作為方案的測(cè)試樣本數(shù)據(jù)，并選取6處不同的走行區(qū)域和服務(wù)區(qū)域，在早晚高峰客流高和平日客流低的情況下，根據(jù)實(shí)際客流擁擠情況，分別應(yīng)用傳統(tǒng)告警閾值與分區(qū)域告警閾值場(chǎng)景，客流系統(tǒng)告警情況存在差異，具體對(duì)比見圖4。

圖4 客流告警閾值與實(shí)際密度值對(duì)比

傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控客流方法并沒有根據(jù)實(shí)際情況區(qū)分服務(wù)區(qū)域和走行區(qū)域，當(dāng)客流密度超過(guò)3人/m2時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出報(bào)警，提示客流密度過(guò)大。而在實(shí)際情況中，服務(wù)區(qū)域內(nèi)行人僅僅是排隊(duì)站立，不像行走時(shí)需要那么大的活動(dòng)空間。因此在服務(wù)區(qū)域內(nèi)，即便客流密度超過(guò)3人/m2，區(qū)域也并不擁擠，系統(tǒng)也不需要發(fā)出報(bào)警，而如果是在走行區(qū)域內(nèi)，客流密度一旦超過(guò)2人/m2，區(qū)域就顯得擁擠了，系統(tǒng)就需要發(fā)出警報(bào)。

在新的視頻監(jiān)控客流方案中，嚴(yán)格地將地鐵車站劃分成為服務(wù)區(qū)域和走行區(qū)域，并針對(duì)不同區(qū)域設(shè)置了不同的客流告警閾值。服務(wù)區(qū)域的客流告警閾值設(shè)置為5人/m2，而走行區(qū)域的客流告警閾值設(shè)置為2人/m2，只有當(dāng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到的客流密度超過(guò)上述客流告警閾值時(shí)，系統(tǒng)才會(huì)發(fā)出報(bào)警。

從6個(gè)客流密度分析采樣區(qū)域的實(shí)際密度值可以看到，實(shí)際擁堵的區(qū)域只有服務(wù)區(qū)域1和走行區(qū)域2。如果依據(jù)傳統(tǒng)的告警閾值來(lái)報(bào)警，發(fā)出客流擁堵的報(bào)警區(qū)域?yàn)榉?wù)區(qū)域1、2、3；而依據(jù)區(qū)域劃分的服務(wù)區(qū)告警閾值和走行區(qū)告警閾值來(lái)報(bào)警，就只有服務(wù)區(qū)域1和走行區(qū)域2。這種劃分區(qū)域，并根據(jù)不同區(qū)域設(shè)置不同告警閾值的方案，更接近實(shí)際情況，針對(duì)客流擁堵的報(bào)警也更加準(zhǔn)確。

4 結(jié)束語(yǔ)

基于美國(guó)公共交通乘客人群行為分析的研究成果，結(jié)合北京軌道交通行業(yè)的業(yè)務(wù)需求，提出了客流告警閾值需要結(jié)合車站內(nèi)不同區(qū)域、有針對(duì)性地設(shè)置閾值的概念，根據(jù)車站實(shí)際情況，將地鐵車站區(qū)域劃分為走行區(qū)域和服務(wù)區(qū)域，走行區(qū)域和服務(wù)區(qū)域的客流密度告警閾值根據(jù)各自區(qū)域的行人空間需求有針對(duì)性地進(jìn)行設(shè)置。由于乘客個(gè)體在服務(wù)區(qū)域和走行區(qū)域所需的空間不同，因此根據(jù)這種劃分方法對(duì)客流密度進(jìn)行監(jiān)測(cè)、分析和設(shè)置客流預(yù)警閾值更加科學(xué)合理。

綜上所述，通過(guò)進(jìn)一步研究可行的、先進(jìn)的客流密度自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)以提高客流密度自動(dòng)檢測(cè)的精確性，結(jié)合有效的走行區(qū)域和服務(wù)區(qū)域劃分，分別對(duì)兩類區(qū)域設(shè)置客流告警閾值，可以更加有效地對(duì)客流擁堵情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)警。

路網(wǎng)視頻監(jiān)控中心的建設(shè)可基于上述對(duì)視頻監(jiān)視區(qū)域的劃分，有效利用指揮中心現(xiàn)有的豐富客運(yùn)數(shù)據(jù)和分析評(píng)估方法，實(shí)現(xiàn)視頻分析和客流預(yù)警等一系列告警響應(yīng)，為乘客的安全出行保駕護(hù)航，為軌道交通的平穩(wěn)運(yùn)行和快速發(fā)展提供支持。

[1]張?jiān)吕?北京地鐵客流密度自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)研究[J].中國(guó)鐵路，2017(4)：96-100.

[2]美國(guó)交通運(yùn)輸研究委員會(huì).公共交通通行能力和服務(wù)質(zhì)量手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.

責(zé)任編輯盧敏

Study on the Pertinence and Accuracy of the Passenger Flow Alarm Threshold of the Video Surveillance for Beijing Subway

Zhang Yuekun
（Beijing Rail Transit Railway Network Management Co Ltd，Beijing 100101，China）

Focusing on the passenger trafc congestion in Beijing rail transit, this paper discusses the problems related with the surveillance and alarming system of trafc fow density in rail transit sector, and proposes the optimization methods and suggestions on the surveillance and handling of passenger trafc congestion through scientific research and method research as well as by combining the business requirements and preliminary design of rail network video monitoring center, in order to provide reference and support for building the rail network video monitoring center in the days to come.

rail transit；Beijing subway；video surveillance；passenger flow alarm threshold；traffic capacity；traveling area；service area

TP391；U298

A

1001-683X（2017）05-0078-04

10.19549/j.issn.1001-683x.2017.05.078

0 引言

張?jiān)吕ぃ?977—），男，工程師，碩士。

E-mail：yuekun_zhang@126.com

2017-03-01

軌道交通作為城市公共交通的重要載體，不僅要面對(duì)線路的快速擴(kuò)張發(fā)展，還要面對(duì)日益增加的客流帶來(lái)的運(yùn)營(yíng)安全問(wèn)題。經(jīng)過(guò)實(shí)際調(diào)查和統(tǒng)計(jì)研究發(fā)現(xiàn)，大量的安全事故是由于人群過(guò)度擁擠無(wú)序引發(fā)的，單位時(shí)間內(nèi)的客流密度過(guò)大極易造成人員擁堵，甚至發(fā)生踩踏事件、造成人員傷亡等重大事故。因此對(duì)車站內(nèi)客流密度和擁堵情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以便提前進(jìn)行預(yù)警干預(yù)，對(duì)安全運(yùn)營(yíng)十分重要。如何有效地監(jiān)測(cè)客流擁堵情況并及時(shí)進(jìn)行預(yù)警，同時(shí)采取有效應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行干預(yù)成為軌道交通發(fā)展亟待解決的問(wèn)題[1]。