簡談南寧軌道交通實時客流分析與處理系統(tǒng)

黃 儷

(南寧軌道交通集團有限責任公司，南寧 530029)

1 概況

根據(jù)2012 年批復的《南寧市城市軌道交通線網規(guī)劃修編》中描述，南寧市由8 條線路構成本市的軌道交通線網，線路全長250 多km，共計187 個車站。2017 年底，又增加機場線、武鳴線以及部份線路的延長線，線路總長達到386.6 km，車站236座。目前，為配合2035 年城市總規(guī)的編制，南寧市啟動了以建立層次分明、體系完善、高度適應城市功能為目標的新一輪線網的規(guī)劃和編制工作。

南寧軌道交通1 號線已于2016 年底建成通車，2 號線已于2017 年底建成通車，目前日均客流量約為60 萬人次。3、4、5 號線以及2 號線東延線工程均已開工建設，預計分別于2019、2020 及2021 年建成通車，屆時，南寧軌道交通的線網骨架將基本搭建完成，形成網絡化運營。

隨著越來越多的市民選擇軌道交通作為出行的第一交通工具，車站客流量不斷增大，城市軌道交通線網的壓力隨之增大。同時市民對運營的服務質量要求逐步提高，運營組織管理和指揮調度的壓力也“水漲船高”。

為應對客流擁堵，避免安全事故，同時提高服務水平和質量，必須強化信息化服務，對現(xiàn)存于各線路、各專業(yè)的一些信息系統(tǒng)、信息資源進行整合，實現(xiàn)信息共享，并在各類信息互聯(lián)互通的基礎上建設相應的信息平臺，使管理者跟乘客通過該平臺能夠享受到這些有利用價值的信息服務。

綜上所述，目前國內一些先進城市已逐步建立地鐵線網實時客流分析與處理系統(tǒng)。通過設立該系統(tǒng)，可讓乘客通過地鐵官方網站、APP、媒體、車站查詢機、PIS 屏、廣播等形式及時了解各線路、各車站、各列車乃至各車廂的客流擁擠情況，了解車站周邊情況，了解地鐵故障及其他緊急情況，以便乘客合理安排出行計劃和路線。

通過設立實時客流分析與處理系統(tǒng)，不但可以打破單一的依靠人員巡視應對突發(fā)大客流發(fā)出預警等問題，還能夠及時準確的收集客流信息，并針對收集上來的信息進行快速分析，給出客流信息預警，同時啟動相關的應急處置程序，從而大大提升車站對大客流的響應及處置效率，有效避免發(fā)生踩踏事故，減少事故造成的人員、設備損失。

南寧作為軌道交通新興城市，雖然目前的客流擁堵情況還不是特別嚴重，但應未雨綢繆，提前學習先進城市的客流管理方法，提前規(guī)劃設計并擇機實施客流分析與處理系統(tǒng)，為即將來臨的網絡化運營做好準備。

2 需求和目標

客流分析與處理信息系統(tǒng)，在需求上應同時滿足運營管理者和乘客兩方面的需求。

2.1 服務于運營管理者的需求

軌道交通運營管理的核心是組織與調度，開展工作的基礎是準確地獲知各類運營狀態(tài)信息，掌握具體情況后采取相應的對策和決策。因此獲得運營狀態(tài)信息是運營管理者開展工作的基本需求和基礎。軌道交通網絡的運營狀態(tài)是由車站運營狀態(tài)、列車運營狀態(tài)及線路運營狀態(tài)3 個要素組成的，客流分析與處理信息系統(tǒng)需采集上述范圍內的各類相關信息后進行分析匯總，提報給運營管理者，并能對可能發(fā)生的情況提出預警和應對措施建議。

2.2 服務于乘客的需求

乘客出行過程概括起來包含兩個基本內容，一個是乘客運輸，另一個是獲取信息。隨著社會的發(fā)展，乘客的出行目的和出行方式也變得日益多元化，乘客希望出行時能夠獲取更多高質量的出行信息。

1）基本需求：乘客乘坐軌道交通的主要目的在于交通運輸，即基本需求。這一層次對信息的需求主要是：發(fā)車時間、班次、延誤通知、首末班車時間等。

2）安全需求：乘客安全需求主要指出行過程中的安全感。這一層次中乘客需實時了解當前位置，當前列車運行路線，到站信息，獲取換乘建議與幫助等。

3）出行目標信息需求：進一步分析乘客在交通運輸外的娛樂、休閑及社交目的等信息，并將對應的服務提供給乘客，滿足乘客出行過程中對衣食住行的個性化需求。

4）私人空間需求：充分利用乘客候車、乘車過程中閑散時間，提供文字、視頻等個性化定制內容，滿足乘客精神層面的需求。

2.3 目標

通過對以上兩個方面的信息需求分析，實時客流分析系統(tǒng)的建設需要實現(xiàn)以下3 大目標。

1）運營服務人性化目標:通過乘客需求分析，準確定義乘客的信息需求，為不間斷實現(xiàn)乘客需求覆蓋建立相對應的信息系統(tǒng)，以達到人性化運營服務的目的。

2）管理支撐信息化目標:采用信息化的管理手段將軌道交通管理對象的狀態(tài)、屬性、運行規(guī)律轉化為信息，方便信息系統(tǒng)進行統(tǒng)一地處理和分析，更好地支撐運營管理。

3）資源整合網絡化目標:通過整合不同系統(tǒng)、不通車站、不同線路的離散資源，實現(xiàn)在網絡化的層面統(tǒng)一采集和統(tǒng)一調度發(fā)布的功能。

3 可行性分析

根據(jù)前述需求分析來看，本系統(tǒng)主要涉及到客流及運營數(shù)據(jù)的采集、分析和發(fā)布，因此該系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、運營狀態(tài)分析子系統(tǒng)和信息發(fā)布子系統(tǒng)這3 大塊構成。

3.1 數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)

本子系統(tǒng)具備對全網車站/場和車輛進行實時數(shù)據(jù)采集功能，不僅能夠獲取車站內部主要區(qū)域、車廂內部客流密度，還能采集車輛、車站/場等區(qū)域的重要設備、設施的基本狀態(tài)信息。

車站、列車客流數(shù)據(jù)采集、車地無線通信等3個方面基本涵蓋了與實時數(shù)據(jù)采集相關的關鍵技術。目前較為成熟的客流檢測技術有：紅外線探測、熱敏探測、視頻圖像分析、手機信號探測計數(shù)等；針對車輛內的客流密度檢測技術有：車體稱重檢測、車載視頻人員計數(shù)、RFID 射頻識別、AFC售檢票模型推斷等方式；IEEE802.11 以及LTE 等車地無線通信技術也均已廣泛應用。而本系統(tǒng)主要從AFC、CCTV、ATS 等既有系統(tǒng)中采集相關數(shù)據(jù)信息，對應只需增加相應接口設備，無需另外增加大量投資。因此，本子系統(tǒng)的建設從經濟技術方面來說均是可行的。

3.2 運營狀態(tài)分析子系統(tǒng)

本子系統(tǒng)具備對運營相關的實時和歷史數(shù)據(jù)進行深度挖掘、詳細分析的能力，可提供詳細的線網運營基本狀態(tài)信息、運營管理和輔助決策等功能。

本子系統(tǒng)相對其他系統(tǒng)而言比較獨立，是一個典型的信息化應用開發(fā)系統(tǒng)，主要包括軟件、數(shù)據(jù)庫以及服務器、存貯和網絡設備等，從技術上來說均已十分成熟。南寧軌道交通集團前期已建設ACC、PCC 及信息中心，本系統(tǒng)的建設可充分利用既有的軟硬件資源，無需花費過多投資，因此具備經濟技術可行性。

3.3 信息發(fā)布子系統(tǒng)

本子系統(tǒng)具備將實時客流數(shù)據(jù)采集、分析、處理以及相關指令和統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示在各現(xiàn)場終端上的功能。目前南寧軌道交通集團可利用公司的官方網站、APP 應用軟件、廣播電臺、站外司標、車站查詢機、車載PIS LCD 屏、車站PIS LCD/PDP 屏和車站廣播系統(tǒng)等終端呈現(xiàn)方式。因此從經濟和技術層面來說都是完全可行的。

4 總體方案

4.1 實時客流分析與處理系統(tǒng)的功能

1）線網數(shù)據(jù)實時采集

本信息系統(tǒng)主要服務于乘客和管理人員，線網實時數(shù)據(jù)的采集可以及時地為乘客和管理人員提供準確的信息。與運營狀態(tài)有關的實時數(shù)據(jù)信息主要包括AFC 數(shù)據(jù)、ATS 數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)和乘客智能手機終端數(shù)據(jù)。通過深度分析這些數(shù)據(jù)，可為乘客提供列車正點率、日均客流量等信息，同時還可為運營管理人員提供除列車正點率、日均客流量以外的信息，如列車或系統(tǒng)故障率、平均故障時間等。

目前也可利用存儲下來的非實時AFC 客系統(tǒng)統(tǒng)計的客流數(shù)據(jù)與信號ATS 系統(tǒng)統(tǒng)計的車輛運行數(shù)據(jù)進行客流強度分析，模擬計算獲得相對準確的客流分布模型，但是在緊急狀況發(fā)生時，這樣的模型就很難反映線網的客流分布。而實時的客流分布對于運營管理非常重要，線網級實時客流分布統(tǒng)計，一般采用“AFC 系統(tǒng)客流分析和預測”與“CCTV視頻客流分析系統(tǒng)”相結合的方式，獲取更精確的客流分布信息，為軌道交通線網的運營管理、信息發(fā)布和應急處置提供指導與幫助。

2）全方位線網信息準確發(fā)布

線網信息包括車站設備、設施等使用信息，以及其他動態(tài)、靜態(tài)和臨時信息，這些信息的快速、準確發(fā)布對提高整個軌道交通的運營和服務質量非常重要。乘客可通過查詢機、電臺、移動電視臺、地鐵官方網站、APP 等獲取這些信息，為乘客出行提供大量有價值的信息，提高乘客出行的滿意度。除此之外，管理人員可以通過客服系統(tǒng)、線網控制中心（NOCC）/控制中心（OCC）工作站等進一步了解更加詳細的信息。

3）客流誘導和疏散

目前，乘客的出行路線主要是根據(jù)自己的需要和判斷來進行，這樣一旦發(fā)生比較嚴重的故障時，往往會引起站內客流的擁堵。在軌道交通管理網絡化的大前提下，利用不同信息發(fā)布途徑（如地鐵官方網站、APP 等）發(fā)布實運營信息，提前開展客流誘導和疏散工作，或當乘客進入軌道交通網以后，也可以通過站外司標、PIS 系統(tǒng)發(fā)布實時地路網運營狀況，避免大客流的發(fā)生。

4）智能應急指揮的支撐

所謂智能應急指揮，即信息化的應急指揮，事故發(fā)生前能夠預判斷，事故發(fā)生時，能計算事故的影響度，以及對于預案執(zhí)行后的客流分布狀況的模擬計算，事故發(fā)生后，能對事故進行總結和分析，以便運營管理者更加方便直觀的對于事件進行處置。

4.2 實時客流分析與處理系統(tǒng)的業(yè)務流程

從業(yè)務流程角度，實時客流分析與處理系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)分析和信息發(fā)布。

總體業(yè)務流程示意如圖1 所示。

圖1 總體業(yè)務流程圖Fig.1 Overall business flow chart

1）實時數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)

車輛及車站視頻分析數(shù)據(jù)、人工錄入數(shù)據(jù)通過既有傳輸系統(tǒng)通道上傳至各線OCC 前置采集模塊，再由OCC 上傳至本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊；ATS 數(shù)據(jù)通過既有傳輸系統(tǒng)通道上傳至本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊；AFC 數(shù)據(jù)通過既有傳輸系統(tǒng)通道可直接進入運營業(yè)務分析服務器。

2）運營狀態(tài)分析子系統(tǒng)

實時數(shù)據(jù)通過運營業(yè)務分析服務器根據(jù)預案庫、專家?guī)爝M行自動數(shù)據(jù)分析，并把運營狀態(tài)數(shù)據(jù)傳遞給綜合信息發(fā)布平臺。

3）信息發(fā)布子系統(tǒng)

由綜合信息發(fā)布平臺根據(jù)發(fā)布引擎和規(guī)則，對各信息載體進行運營狀態(tài)的信息發(fā)布以及對發(fā)布設備的反饋信息進行監(jiān)控。

4.3 總體架構

實時客流分析系統(tǒng)按照業(yè)務流程的環(huán)節(jié)來進行分解后，可以得出系統(tǒng)的總體架構，如圖2 所示。

實時客流采集系統(tǒng)采集對象主要包括：車站關鍵區(qū)域、列車車廂內客流數(shù)據(jù)、人工錄入設施、設備信息等，這些對象與車站的CCTV 系統(tǒng)及車輛的稱重系統(tǒng)存在接口關系。車站將采集完的客流數(shù)據(jù)通過站內傳輸系統(tǒng)發(fā)送至OCC 通信前置網絡交換機，再通過NOCC 通信前置網絡交換機轉發(fā)至運營狀態(tài)分析系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理。

運營狀態(tài)分析系統(tǒng)由分析服務器、發(fā)布服務器、網管終端、通信前置服務器、web 服務器、預案專家?guī)斓仍O備組成，利用著色引擎計算并顯示數(shù)據(jù)，Web Service 為其他系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)接口服務。

運營狀態(tài)信息發(fā)布系統(tǒng)將處理好的信息發(fā)布到列車、車站的PIS 系統(tǒng)終端、站內的信息查詢終端、乘客服務終端、OCC、NOCC 調度工作站等終端上顯示，同時支持各大門戶網站、政府職能部門終端、運營商短信平臺、廣播電視臺、手機、平板等載體使用需求。

5 結束語

本著統(tǒng)籌規(guī)劃，分步實施的原則，南寧軌道交通實時客流分析與處理系統(tǒng)的建設應趁著地鐵新線建設的時機切入，將該系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集接口、數(shù)據(jù)傳輸通道、數(shù)據(jù)發(fā)布通道的需求提前提出，要求乘客信息系統(tǒng)、AFC 系統(tǒng)、車地無線系統(tǒng)等在建系統(tǒng)在建設過程中滿足接口預留的條件，做好接入準備，同時為實時客流分析與處理系統(tǒng)預留好帶寬。

圖2 系統(tǒng)的總體框架Fig.2 Overall framework of the system

本系統(tǒng)實施的內容應根據(jù)系統(tǒng)整體功能以及客觀反映軌道交通網、線、站及車輛運營狀態(tài)要求為依據(jù)；宜根據(jù)南寧軌道交通線路建設及運營的具體情況，逐步分層遞進地實施，不宜要求一步到位，但最好能在線網骨架基本建立完成時同步投入使用。