基于乘客畫(huà)像的城市軌道交通安檢識(shí)別技術(shù)與應(yīng)用

張 森 于 敏

(1.廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，510010，廣州；2.工業(yè)和信息化部電子第五研究所，510610，廣州∥第一作者，高級(jí)工程師)

截至2019年底，我國(guó)內(nèi)地41個(gè)城市共開(kāi)通了190條城市軌道交通運(yùn)營(yíng)線路，運(yùn)營(yíng)總里程已超過(guò)6 200 km。所有線路均按有關(guān)法律規(guī)定和強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展安檢工作。據(jù)統(tǒng)計(jì)：2018年底共有安檢員61 044人，占全部運(yùn)營(yíng)生產(chǎn)人數(shù)的22.4%；安檢工作年投入約40億元；安檢查獲的物品危害性有限，且危險(xiǎn)品檢出率卻不高。例如，2019年北京地鐵安檢查獲物品中，日常用品(打火機(jī)油、氣，民用噴劑，普通刀具等)占比達(dá)99%[1]?？梢?jiàn)，安檢工作投入大，效果卻一般。

城市軌道交通大客流與安檢能力不足的矛盾十分突出。以廣州地鐵為例：2019年，早高峰(08：00—09：00)日均客流量約為62萬(wàn)人次，安檢點(diǎn)為692個(gè)，平均乘客安檢時(shí)間為4 s，市中心大客流車站的早高峰平均乘客安檢時(shí)間只有2～3 s。

2018年3月，國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于保障城市軌道交通安全運(yùn)行的意見(jiàn)》，明確提出鼓勵(lì)推廣應(yīng)用智能化手段、快速安檢新技術(shù)、新產(chǎn)品，逐步建立與城市軌道交通客流特點(diǎn)相適應(yīng)的安檢新模式。

基于乘客征信的快速安檢技術(shù)已經(jīng)在民航領(lǐng)域多有應(yīng)用[2-4]，但在地鐵行業(yè)僅有部分大型城市[5]開(kāi)展了試點(diǎn)應(yīng)用研究。

在不降低安檢水平的同時(shí)，如何提高安檢員的工作效率、降低人力成本，已成為迫切需要解決的難題。對(duì)此，本文對(duì)基于乘客信用畫(huà)像的城市軌道交通安檢應(yīng)用進(jìn)行探討。

1 安檢系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化

安檢系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化是實(shí)現(xiàn)乘客信用安檢的基礎(chǔ)條件。隨著GB 51151—2016《城市軌道交通公共安全防范系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》的實(shí)施，安檢系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化[6-7]已成為技術(shù)發(fā)展的必然選擇。

安檢系統(tǒng)按控制中心與車站兩級(jí)管理、控制中心、車站和現(xiàn)場(chǎng)三級(jí)架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)[8]。線網(wǎng)層實(shí)現(xiàn)對(duì)線網(wǎng)所有安檢設(shè)備的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集，統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)，自動(dòng)生成各種報(bào)表；車站層實(shí)現(xiàn)對(duì)本車站安檢設(shè)備的監(jiān)控，采集相應(yīng)的系統(tǒng)事件數(shù)據(jù)，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，自動(dòng)生成各種報(bào)表；就地層實(shí)現(xiàn)對(duì)指定區(qū)域或出入口的安檢出入控制。

現(xiàn)場(chǎng)安檢設(shè)備通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)或WiFi(無(wú)線網(wǎng)絡(luò))接入安檢系統(tǒng)，并通過(guò)線路或線網(wǎng)骨干網(wǎng)同線網(wǎng)層的安檢系統(tǒng)互聯(lián)。安檢系統(tǒng)總體架構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 安檢系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

2 乘客畫(huà)像信息庫(kù)

新時(shí)代的城市軌道交通應(yīng)建立“以乘客為中心”的服務(wù)理念，從大眾性普適服務(wù)向精準(zhǔn)服務(wù)轉(zhuǎn)變。對(duì)此，需將以設(shè)備、事件、票卡等為對(duì)象的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)升級(jí)為以乘客為對(duì)象的信息庫(kù)，統(tǒng)籌建設(shè)適用于多應(yīng)用的開(kāi)放共享型線網(wǎng)乘客畫(huà)像信息庫(kù)，關(guān)聯(lián)乘客生物及非生物特征、電話、身份證、社會(huì)征信、地鐵征信、支付賬戶等標(biāo)簽信息。安檢系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)及自動(dòng)售檢票系統(tǒng)等向線網(wǎng)乘客畫(huà)像信息庫(kù)寫(xiě)入專業(yè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，并按權(quán)限獲取相應(yīng)數(shù)據(jù)，共同為乘客提供精準(zhǔn)服務(wù)應(yīng)用。

乘客畫(huà)像信息庫(kù)結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

圖2 乘客畫(huà)像信息庫(kù)結(jié)構(gòu)示意圖

與本文安檢應(yīng)用相關(guān)的乘客畫(huà)像數(shù)據(jù)主要有：①?gòu)氖謾C(jī)端與設(shè)備端上傳的乘客注冊(cè)的實(shí)名信息；②從票務(wù)系統(tǒng)上傳，乘客使用的實(shí)名票卡(如乘車二維碼、云卡及生物特征票種等)和地鐵通行數(shù)據(jù)；③從票務(wù)系統(tǒng)上傳有逃票漏票不良記錄人員的數(shù)據(jù)；④從視頻監(jiān)控系統(tǒng)上傳或站務(wù)錄入的有地鐵打架斗毆、派廣告?zhèn)鲉?、小商小販、乞討賣藝等不良記錄的人員數(shù)據(jù)；⑤從公安系統(tǒng)上傳的六類人員數(shù)據(jù)；⑥從其它外部系統(tǒng)獲取的其它數(shù)據(jù)(如防疫數(shù)據(jù)等)。

3 安檢識(shí)別技術(shù)及應(yīng)用

3.1 重點(diǎn)人員識(shí)別

安檢系統(tǒng)結(jié)合公安系統(tǒng)數(shù)據(jù)、防疫數(shù)據(jù)等外部社會(huì)征信數(shù)據(jù)，以及在地鐵的猥褻行為、打架斗毆、乞討賣藝、廣告小販等內(nèi)部征信數(shù)據(jù)，建設(shè)安檢重點(diǎn)人員庫(kù)。

安檢重點(diǎn)人員庫(kù)基于公共安全、社會(huì)秩序、公共利益、乘客秩序及乘客權(quán)益5個(gè)維度進(jìn)行分類(見(jiàn)表1)。

表1 重點(diǎn)人員分類屬性表

現(xiàn)場(chǎng)安檢點(diǎn)通過(guò)安檢門(mén)精準(zhǔn)識(shí)別人臉[9-10]。當(dāng)重點(diǎn)人員進(jìn)站時(shí)，地鐵根據(jù)不同時(shí)期相關(guān)政策要求，啟動(dòng)相應(yīng)的地鐵內(nèi)部與外部聯(lián)動(dòng)。當(dāng)一類至三類重點(diǎn)人員進(jìn)站時(shí)：對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格安檢，內(nèi)部聯(lián)動(dòng)CCTV等系統(tǒng)進(jìn)行全過(guò)程精準(zhǔn)跟蹤，外部向公安反恐平臺(tái)發(fā)出報(bào)警信息；公安部門(mén)核實(shí)信息后，啟動(dòng)區(qū)域布控、預(yù)警、最小作戰(zhàn)單元等聯(lián)防措施。當(dāng)四類至五類重點(diǎn)人員進(jìn)站時(shí)：對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格安檢，內(nèi)部聯(lián)動(dòng)CCTV等系統(tǒng)進(jìn)行全過(guò)程精準(zhǔn)跟蹤，現(xiàn)場(chǎng)采取沒(méi)收廣告?zhèn)鲉?、勸離乞討賣藝人員、體溫防疫檢測(cè)等措施手段。重點(diǎn)人員識(shí)別應(yīng)用流程如圖3所示。

圖3 重點(diǎn)人員識(shí)別應(yīng)用流程示意圖

根據(jù)公安部門(mén)相關(guān)規(guī)定及信息安全要求，地鐵運(yùn)營(yíng)方需通過(guò)地方公安政務(wù)平臺(tái)及公安視頻專網(wǎng)訪問(wèn)公安部門(mén)內(nèi)部網(wǎng)。其中，地鐵的乘客注冊(cè)驗(yàn)證信息及安檢嫌疑人或危險(xiǎn)物品報(bào)警信息等視頻及圖像流數(shù)據(jù)通過(guò)公安視頻專網(wǎng)上傳至公安部門(mén)內(nèi)部網(wǎng)，公安視頻專網(wǎng)采用高帶寬單向傳輸，適用于視頻圖像等大數(shù)據(jù)傳輸。公安部門(mén)內(nèi)部網(wǎng)的聯(lián)防預(yù)警處理、實(shí)名驗(yàn)證反饋、重點(diǎn)人員特征庫(kù)等數(shù)據(jù)通過(guò)政務(wù)網(wǎng)至地鐵相關(guān)信息系統(tǒng)。傳輸方式見(jiàn)圖4。

圖4 地鐵與公安部門(mén)的網(wǎng)絡(luò)信息傳輸示意圖

3.2 乘客分類識(shí)別技術(shù)及應(yīng)用

安檢系統(tǒng)收集進(jìn)站乘客信息，結(jié)合逃票漏票記錄、歷史攜帶違禁品及危險(xiǎn)品記錄、地鐵出行動(dòng)態(tài)記錄等地鐵征信數(shù)據(jù)，以及安檢重點(diǎn)人員庫(kù)數(shù)據(jù)，統(tǒng)籌建設(shè)安檢乘客畫(huà)像庫(kù)(乘客畫(huà)像信息庫(kù)的子庫(kù))。其中，乘客分為通過(guò)地鐵APP注冊(cè)乘客及通過(guò)安檢門(mén)攝像頭拍攝的非注冊(cè)乘客。

安檢乘客畫(huà)像庫(kù)可根據(jù)地鐵征信數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)更新，對(duì)乘客進(jìn)行白黑灰名單屬性劃分。乘客畫(huà)像屬性如表2所示。

表2 乘客畫(huà)像屬性表

安檢系統(tǒng)在安檢點(diǎn)設(shè)置帶生物特征識(shí)別功能的通道。當(dāng)乘客進(jìn)站時(shí)，安檢系統(tǒng)通過(guò)精準(zhǔn)生物特征提取、比對(duì)、識(shí)別，獲取乘客白灰黑屬性，將乘客通行方式相應(yīng)劃分為快速通行、正常安檢及重點(diǎn)嚴(yán)格安檢。乘客分類識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用如圖5所示，其主要有3種應(yīng)用方式。

圖5 乘客分類識(shí)別應(yīng)用示意圖

3.2.1 應(yīng)用方式一

乘客分類識(shí)別技術(shù)應(yīng)用方式一為無(wú)障礙通行方式。在安檢點(diǎn)設(shè)置帶人臉識(shí)別及液晶屏顯示功能的安檢門(mén)(見(jiàn)圖6及圖7)。該安檢門(mén)除金屬探測(cè)功能外，還具備報(bào)警位置提示以及檢測(cè)汽油、煤油、酒精等危險(xiǎn)品的功能。當(dāng)不同屬性的乘客通過(guò)時(shí)，液晶屏顯示該乘客實(shí)名信息、屬性及報(bào)警位置提示，以輔助復(fù)檢員進(jìn)行精準(zhǔn)復(fù)檢。其中，對(duì)白名單乘客給予較大的信任，可簡(jiǎn)易安檢，快速通行；對(duì)灰名單乘客正常安檢；對(duì)黑名單乘客嚴(yán)格安檢。

圖6 應(yīng)用方式一的安檢平面圖

圖7 應(yīng)用方式一的安檢門(mén)液晶屏顯示界面

該方式的優(yōu)點(diǎn)是：乘客通行無(wú)阻擋，行走路線暢通，體驗(yàn)較好。缺點(diǎn)是：所有乘客均可通行，無(wú)法按表1對(duì)重點(diǎn)人員阻攔安檢，僅作為輔助復(fù)檢員的信息。

廣州地鐵體育西路站E口(2018年7月至今)及智慧化車站——廣州塔站(2019年10月至今)進(jìn)行了應(yīng)用方式一的示范使用。

3.2.2 應(yīng)用方式二

乘客分類識(shí)別技術(shù)應(yīng)用方式二采用阻隔式通道(見(jiàn)圖8)。阻隔式通道由具備生物物征識(shí)別功能的阻隔式閘機(jī)及有液晶屏顯示功能的安檢門(mén)組成。閘機(jī)與安檢門(mén)可采用一體式設(shè)計(jì)或分離式設(shè)計(jì)。阻隔式通道也具備報(bào)警位置提示以及汽油、煤油、酒精等危險(xiǎn)品檢測(cè)等功能。阻隔式通道對(duì)乘客進(jìn)行生物特征識(shí)別，且僅給予不帶行李或小包裹的白名單乘客較大信任，允許其簡(jiǎn)易安檢、快速通行。

圖8 應(yīng)用方式二的安檢平面圖

應(yīng)用方式二的優(yōu)點(diǎn)是：有效進(jìn)行乘客精準(zhǔn)分類，僅為有權(quán)限的乘客開(kāi)放通行。缺點(diǎn)為：乘客通行受阻隔，需在此處及檢票機(jī)處兩次刷卡或刷臉驗(yàn)證，體驗(yàn)感差。

2018年10月起，廣州地鐵萬(wàn)勝圍站、珠江新城站及嘉禾萬(wàn)望站進(jìn)行了應(yīng)用方式二的示范使用。由于乘客體驗(yàn)差及相關(guān)政策等原因，目前該方式暫停使用。

3.2.3 應(yīng)用方式三

乘客分類識(shí)別技術(shù)應(yīng)用方式三為票務(wù)安檢一體機(jī)方式(見(jiàn)圖9)。綜合考慮方式一與方式二的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合《智慧城軌發(fā)展綱要》中“探索票檢、安檢合一的新模式”的要求，開(kāi)發(fā)了票務(wù)安檢一體機(jī)，使票務(wù)系統(tǒng)及安檢系統(tǒng)共享乘客信息。此設(shè)備僅允許不帶行李或小包裹的乘客通過(guò)。其他乘客走X光機(jī)通道安檢進(jìn)站。乘客需先通過(guò)APP進(jìn)行實(shí)名注冊(cè)并申請(qǐng)開(kāi)通此業(yè)務(wù)；當(dāng)乘客通過(guò)時(shí)，票務(wù)安檢一體機(jī)識(shí)別乘客生物特征、核實(shí)乘客為白名單并核對(duì)票證有效性后直接放行乘客通過(guò)。當(dāng)票證為生物特征票種時(shí)，票務(wù)安檢一體機(jī)將生物特征信息同時(shí)上傳至票務(wù)系統(tǒng)及安檢系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證，待驗(yàn)證均有效后再放白名單乘客通行；當(dāng)票證為其它票種時(shí)，待票卡經(jīng)有效性驗(yàn)證，且安檢驗(yàn)證為白名單后，放乘客通過(guò)。

圖9 應(yīng)用方式三的安檢平面圖

應(yīng)用方式三的優(yōu)點(diǎn)是：不僅避免了乘客的兩次驗(yàn)證，改善了乘客體驗(yàn)，還完成了精準(zhǔn)的乘客分類。缺點(diǎn)是：在站外安檢或出入口通道安檢情況下，會(huì)對(duì)付費(fèi)區(qū)及非付費(fèi)區(qū)隔離產(chǎn)生較大影響。因此，該方式僅適用于進(jìn)站檢票機(jī)前安檢。

2019年9月至今，在廣州地鐵智慧化車站(廣州塔站及天河智慧城站)進(jìn)行了應(yīng)用方式三的示范使用。按相關(guān)政策要求，乘客攜帶大行李仍需通過(guò)X光機(jī)的檢查。

4 結(jié)語(yǔ)

全員安檢模式下，安檢員需對(duì)所有乘客無(wú)差別安檢。巨大的客流量迫使安檢員長(zhǎng)時(shí)間、快速、高強(qiáng)度工作，不僅易于因工作疲勞而漏檢或草率檢查，還容易滋生“走過(guò)場(chǎng)、流于形式”的現(xiàn)象，使安檢效果不佳。

針對(duì)安檢現(xiàn)狀，本文提出基于乘客信用畫(huà)像的城市軌道交通安檢應(yīng)用，統(tǒng)籌建設(shè)乘客畫(huà)像信息庫(kù)，多維度分析乘客動(dòng)態(tài)征信數(shù)據(jù)，進(jìn)行乘客屬性動(dòng)態(tài)劃分，從而實(shí)現(xiàn)各種分類識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用。

基于乘客畫(huà)像信息庫(kù)技術(shù)，安檢模式可從“普適大眾安檢”向“精準(zhǔn)重點(diǎn)安檢”模式轉(zhuǎn)變。不僅實(shí)現(xiàn)了白名單乘客快速通行，釋放了白名單乘客所消耗的安檢資源，減少安檢運(yùn)營(yíng)成本，而且將有限的安檢資源精準(zhǔn)地用于黑名單乘客與灰名單乘客的重點(diǎn)檢查，用技術(shù)防范輔助人力防范，保障了地鐵安全；還滿足了推廣快速安檢新技術(shù)、新產(chǎn)品，建立與客流相適應(yīng)的安檢新模式等政策要求。