智慧科技在城市軌道交通的建設(shè)研究

李研

關(guān)鍵詞 軌道交通;智慧運營;提升服務(wù);運維管理

中圖分類號 U29-39 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）04-0014-03

0 引言

隨著我國城市軌道交通建設(shè)投資逐年增加，智能化軌道交通建設(shè)也達到快速發(fā)展階段。預計到2025年，中國式智能城市軌道交通特色基本形成，將躋身世界先進智能城市軌道交通國家行列。我國城市軌道交通智能化進程將不斷提速，軌道交通行業(yè)各項智能業(yè)務(wù)指標將超過90%以上，達到先進國家水平。

1 軌道交通智慧管理的建設(shè)開發(fā)思路

（1）開發(fā)建設(shè)智慧車站運營管理系統(tǒng)，對接多個例如云售檢票系統(tǒng)、移動支付系統(tǒng)、大客流分析等智慧子系統(tǒng)[1]。增設(shè)后臺分析、策略規(guī)劃及可視化等業(yè)務(wù)，滿足不同的智能化場景需求。

（2）開發(fā)建設(shè)智慧安檢系統(tǒng)，結(jié)合生物特征識別、行為分析、出行大數(shù)據(jù)分析、物品探測和智能提示等多種人工智能技術(shù)，對傳統(tǒng)安檢模式進行創(chuàng)新，為日常旅客及出行信用良好的乘客提供快速通行體驗。

（3）開發(fā)建設(shè)智慧照明系統(tǒng)，實現(xiàn)自動調(diào)整亮度、自動巡檢、自動開關(guān)、自動判斷故障等功能，切實提升智能運營管理水平。

（4）開發(fā)建設(shè)智慧導航系統(tǒng)，為乘客隨時隨地全方位提供查詢業(yè)務(wù)服務(wù)，精準制訂交通解決方案，利用站內(nèi)電子地圖導航，實現(xiàn)人工智能服務(wù)，增加乘客的科技體驗感。

（5）開發(fā)建設(shè)智慧列車系統(tǒng)，可自動實現(xiàn)列車喚醒、自檢、行駛、制動、休眠等全過程。利用智能技術(shù)精準自動控制列車的牽引與制動，盡可能壓縮行車時間，提高行車效率。同時滿足乘客定制化服務(wù)需求和車場運維人員監(jiān)測和維護需求。

（6）開發(fā)建設(shè)智慧運維平臺業(yè)務(wù)監(jiān)控系統(tǒng)如圖1，通過智能化監(jiān)控管理，簡化或改善原有的運維方式，合理調(diào)度，縮短應急處理時間，減輕運營壓力，提高運營響應時間和故障修復率。

2 軌道交通智慧建設(shè)功能定位

2.1 智慧車站

智慧車站將替代人工管理為目標，以用戶實名注冊為基礎(chǔ)，融合人臉識別、智能機器人實現(xiàn)語音、視頻交互、周邊信息查詢、公交換乘信息查詢等業(yè)務(wù)。旨在解決乘客安檢排隊和運營值守難題，提升智慧車站運營水平。

智慧車站要提前考慮將各應用場景與綜合監(jiān)控系統(tǒng)做關(guān)聯(lián)，將BAS、FAS、AFC、PSD、PIS、監(jiān)控系統(tǒng)、低壓照明等各系統(tǒng)間信息集成，實現(xiàn)同步操作，滿足不同情況下的智能化運營場景需求[2]。

2.1.1 智慧票務(wù)功能

可實現(xiàn)智能語音售票、云購票、自助處理車票查詢、補更新業(yè)務(wù);支持用移動支付、銀行閃付卡繳費補票;支持地鐵線路和周邊信息查詢;支持電子發(fā)票自助開具與打印服務(wù)。

2.1.2 智慧乘客信息管理功能

實現(xiàn)乘客自助錄入身份信息、人臉圖像、指紋等信息，實現(xiàn)用戶實名信息畫像，便于提供個性化精準服務(wù)支持人證核驗和支付賬號綁定，進一步完善乘車體驗支持人證核驗和支付賬號綁定，提高乘客乘車體驗。

2.1.3 智慧電子導向屏

綜合利用多媒體技術(shù)，通過車站出入口處的電子導向屏，向乘客生動展示站內(nèi)各項基礎(chǔ)設(shè)施、站層示意圖、周邊建筑及5分鐘步行圈醫(yī)院、銀行和商城信息、公交換乘信息等資訊，在視覺效果上更具有沖擊力。

2.1.4 智慧安檢過閘一體化管理

通過AFC系統(tǒng)、公安系統(tǒng)和安檢系統(tǒng)信息聯(lián)動，實現(xiàn)人臉識別信息采集+實名認證確認;實現(xiàn)可疑物品圖像高清實時顯示;實現(xiàn)一步式安檢過閘;實現(xiàn)刷臉支付功能，大幅度提升城市交通安檢場景快速通行效率和安保效率，提升乘客滿意度。對乘客通行行為、安檢信息等進行大數(shù)據(jù)分析，篩選黑、白名單乘客，提高安檢效率與準確性。

2.2 智慧列車

2.2.1 無人駕駛

無人駕駛的地鐵列車，在遠程信號控制下，具備自動喚醒、休眠、高速行駛、低速行駛、自動停車、自動開關(guān)門等功能，還能主動診斷故障并通過網(wǎng)絡(luò)將故障信息下載至后臺分析。

相對于人工駕駛的列車，無人駕駛的列車自動化程度最高，安全及穩(wěn)定性也比人工駕駛列車要強。比如正常行駛中突發(fā)情況下的降速或者臨時停車。

2.2.2 自動監(jiān)測

通過在列車上安裝相關(guān)專業(yè)設(shè)備，利用空口技術(shù)接入5G公專網(wǎng)中，將列車運行狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)實時傳輸至地面，并接入車輛智能運維平臺，實現(xiàn)對列車的在線監(jiān)視、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、故障診斷、健康管理、工單管理等功能。后期對連續(xù)監(jiān)測、故障診斷提供的大數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，可以有效地判斷列車關(guān)鍵部件的運行狀態(tài)，從而在實際故障發(fā)生前就展開適當?shù)男蘩?，保障乘客出行安全?/p>

2.2.3 舒適度自動提示

在所有車站站臺，每節(jié)車廂對應的站臺屏蔽門都內(nèi)嵌有一塊條形屏，除顯示站點信息、后續(xù)列車進站時間、時鐘、首末站外，乘客還能在顯示屏上形象地觀察到列車不同車廂的擁擠程度。列車車輪上裝有傳感器，每當乘客上下車時，車廂承重信息都會發(fā)生變化，并傳輸?shù)骄C合監(jiān)控系統(tǒng)。經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后，將根據(jù)相關(guān)標準計算出每節(jié)車廂的擁擠程度，通過乘客信息系統(tǒng)呈現(xiàn)在站臺的顯示屏上。例如當屏幕上亮起1個綠色小人時，代表車廂內(nèi)舒適;2個橙色小人代表車廂擁擠度一般;如遇早晚高峰造成客流激增，則會變成3個紅色小人，代表車廂內(nèi)擁擠。

2.3 智慧運維

2.3.1 智慧照明

智慧照明系統(tǒng)主要由光源、傳感器、網(wǎng)關(guān)、云平臺等組成。其集成的控制模塊有：程序運行、LED亮度控制、無線網(wǎng)組。還可根據(jù)用戶特點自由選擇擴展裝備，包括雷達、紅外、藍牙等，以實現(xiàn)人、物體感知、光線強弱感知、人或物體移動速度的感知、遠程遙控及與手機建立通信等功能[3]。

智慧照明系統(tǒng)最主要的優(yōu)點有以下3點：

（1）智能化控制更為方便、簡單與快捷。智能照明控制系統(tǒng)是能通過一個集中系統(tǒng)做到一鍵化控制照明，可使照明系統(tǒng)全自動化，設(shè)置時間自動切換情景模式，使照明系統(tǒng)控制起來更加方便、簡單與快捷。

（2）從經(jīng)濟角度上更加節(jié)能、環(huán)保。智能照明控制系統(tǒng)采用先進技術(shù)，延長燈具使用壽命，能使室內(nèi)照明度始終保持在恒定值附近，能夠充分使用自然光實現(xiàn)節(jié)能，從而可以大幅度的節(jié)約用電，同時可以有效地降低運行的費用與人力成本，提高整體的管理水平。

（3）有助于保護乘客眼睛。智能照明系統(tǒng)可以讓燈光亮度隨場合環(huán)境的需要進行相應調(diào)整，有利于保護乘客的眼睛，從而減少乘客因為光照度的強、弱而造成的投訴。

2.3.2 智慧監(jiān)測

隨著智慧城軌建設(shè)不斷發(fā)展，5G公專網(wǎng)服務(wù)于軌道交通領(lǐng)域[4]。大帶寬賦予的高傳輸速率，使一系列基于5G公專網(wǎng)技術(shù)的智慧功能示范應用得以照進現(xiàn)實：如信號車載智能運維、列車運行狀態(tài)監(jiān)測、視頻監(jiān)視業(yè)務(wù)、電扶梯故障診斷業(yè)務(wù)等。

2.3.3 智慧調(diào)度

NCC是地鐵全線網(wǎng)集運營協(xié)調(diào)、應急指揮、數(shù)據(jù)分析、信息服務(wù)等于一體的大型綜合指揮中心（如圖2），能精準定位現(xiàn)有運能與實際客流的不匹配程度，從而啟動不同級別的應急預案，達到既保障安全運行又提高運行效率的雙重效果。通過統(tǒng)一指揮調(diào)度，在交通樞紐、節(jié)假日、高峰期等合理編排運行圖，滿足不同場景下行車智能調(diào)度的功能需求。同時滿足不同場景下故障處置信息發(fā)布，并與公安、消防及城市應急管理中心系統(tǒng)形成聯(lián)動機制。

3.1 智慧車站

2018年10月智慧安檢系統(tǒng)建設(shè)方案已經(jīng)在廣州地鐵試點應用。2017年11月20日，為深圳地鐵打造的全國首個AFC云票務(wù)平臺正式上線使用，同年12月在港鐵深圳和東莞地鐵陸續(xù)上線使用。截至2019年5月31日深圳地鐵云票務(wù)平臺注冊乘客已超過1 800萬，日活躍用戶超過170萬。

2020年5月南京地鐵啟動智慧車站建設(shè)試點項目，以既有的綜合監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)搭建智慧車站系統(tǒng)平臺，新增客流分布、環(huán)境監(jiān)測、扶梯智能監(jiān)測等系統(tǒng)和設(shè)備接口，新增狀態(tài)感知、數(shù)據(jù)管控、自動運行、智能診斷等軟件功能模塊，升級改造搭建的智慧車站運營管理系統(tǒng)。

據(jù)統(tǒng)計，智慧車站試點項目啟動后，乘客投訴量減少、服務(wù)質(zhì)量明顯提升、運營效率明顯改善、運維成本明顯降低。

3.2 智慧列車

據(jù)不完全統(tǒng)計，我國目前規(guī)劃和在建中的無人駕駛地鐵線路達40條。到2023年，預計我國內(nèi)地將有19座城市擁有40條全自動運行線路，共計約1 200 km。

無人駕駛地鐵有四大突出優(yōu)勢：一是更準點、效率更高。有效避免人工因素影響，運行速度和到發(fā)時間可控。二是運行速度更穩(wěn)、更安全。乘客不會因急剎車造成不適。三是使司機脫離繁忙操作，更靈活調(diào)配列車。無人駕駛不再需要考慮運營中司機的派班計劃，司機可從繁忙中解放出來，車場調(diào)度更方便靈活地調(diào)配列車，職責更多起到監(jiān)測作用。四是故障率低。無人駕駛列車環(huán)比人工駕駛故障率下降75%。

3.3 智慧運維

以南京地鐵為例，2020年全線網(wǎng)已投用約2萬盞智慧照明，智慧照明節(jié)電率環(huán)比達到85%。乘客在照明方面的投訴減少了，取得了經(jīng)濟效益和社會效益的雙贏局面。

智能巡檢機器人在全線網(wǎng)16個主所投入約40臺巡檢機器人，與傳統(tǒng)人工巡檢模式對比，以15年設(shè)備全壽命周期計算，新投入設(shè)備預計節(jié)省人工成本約1 500萬元。

智慧監(jiān)測系統(tǒng)應用于車站電扶梯故障診斷中。故障情況下報警信息會被收集在電扶梯側(cè)，通過5G相關(guān)設(shè)備最終傳入控制中心的專業(yè)系統(tǒng)，以便及時安排人員維護。后期通過大數(shù)據(jù)分析，還能實現(xiàn)故障預警，如根據(jù)壽命周期及時更換可能發(fā)生故障的電扶梯部件。

智慧云生產(chǎn)系統(tǒng)作為南京地鐵的安全生產(chǎn)網(wǎng)云平臺建設(shè)示范點，寧句城際生產(chǎn)云已于2021年9月率先投入運用。寧句城際生產(chǎn)云主要為信號、供電、通信、車輛、自動售檢票系統(tǒng)、消防數(shù)據(jù)平臺、電扶梯健康管理、綜合監(jiān)控等“八大專業(yè)、十八個業(yè)務(wù)系統(tǒng)”提供資源服務(wù)，實現(xiàn)資源集約化、專業(yè)數(shù)據(jù)融合，配合智慧城軌提供基礎(chǔ)平臺支撐，推進南京地鐵數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化及智慧化發(fā)展。

4 結(jié)束語

該文從智慧城軌的總體架構(gòu)入手，給出了基于智慧軌道交通管理系統(tǒng)的總體架構(gòu)和發(fā)展策略。需要指出的是雖然目前我國城市智慧軌道交通項目建設(shè)勢頭迅猛，但在系統(tǒng)軟件接口、后臺分析、自我診斷、運維管理等方面跟國外先進行業(yè)仍有較大的差距。除此之外，基于智慧軌道交通管理系統(tǒng)的建設(shè)除了要深入廣泛應用最新科技成果外，還應重視管理理念的創(chuàng)新和發(fā)展，才能形成管理與技術(shù)發(fā)展相互依托、相互促進的良好互動。

參考文獻

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[3]張志勇. 智能照明系統(tǒng)在電廠中的應用[J]. 中小企業(yè)管理與科技， 2016（6）： 2.

[4]李宏林. 國內(nèi)城市軌道交通市場營銷策略[J]. 高鐵速遞， 2020（4）： 46-47.

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