面向地鐵大客流的智能化技術(shù)應(yīng)用分析

陳 勇,杜棋東

(廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院,廣東 廣州 510430)

0 引言

地鐵具有安全性能強(qiáng)、準(zhǔn)點(diǎn)率高、運(yùn)輸能力大、污染程度小等特點(diǎn),是城市的重要的交通運(yùn)輸工具。1969年我國(guó)建成第一條地鐵——北京地鐵一號(hào)線,經(jīng)過(guò)50年的發(fā)展,已有45個(gè)城市開通地鐵。據(jù)中國(guó)城市軌道交通協(xié)會(huì)發(fā)布的《2021—2027年中國(guó)地鐵行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀調(diào)查及投資戰(zhàn)略規(guī)劃報(bào)告》,截至2020年,全國(guó)地鐵運(yùn)營(yíng)線路長(zhǎng)度達(dá)6 280.8 km,地鐵客運(yùn)總量達(dá)1 692 448萬(wàn)人次。地鐵已成為城市公共交通的核心力量,有效緩解了城市環(huán)境和交通運(yùn)輸?shù)膲毫?成為人們出行的首選城市交通工具。

地鐵的大規(guī)模高速發(fā)展及客流量的不斷遞增,對(duì)地鐵運(yùn)營(yíng)管理提出新的要求。大客流成為地鐵運(yùn)營(yíng)的常態(tài),嚴(yán)重影響著地鐵的正常運(yùn)營(yíng)和乘客的生命安全。隨著時(shí)代的發(fā)展、科技的進(jìn)步,信息技術(shù)、人工智能、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)在地鐵的運(yùn)營(yíng)管理中得到充分運(yùn)用,在應(yīng)對(duì)大客流的應(yīng)急處理,建立高效的客流疏導(dǎo)體系中發(fā)揮重要作用,推動(dòng)了“智慧地鐵”[1]和現(xiàn)代化城市的建設(shè)。

1 地鐵大客流的概述與成因分析

1.1 大客流的概述

地鐵大客流是指一個(gè)或多個(gè)車站在某一時(shí)間或時(shí)期內(nèi),地鐵客運(yùn)流量超出日常運(yùn)行情況下車站里的客運(yùn)組織措施和客運(yùn)設(shè)備所能承受的最高流量的客流。如在一個(gè)時(shí)間段出現(xiàn)車站內(nèi)客流局部擁堵、站內(nèi)客流流動(dòng)緩慢、乘客候車時(shí)間延長(zhǎng)等超過(guò)車站所能承擔(dān)的客運(yùn)量,即為地鐵大客流現(xiàn)象。

地鐵大客流按照成因可分為可預(yù)見性大客流和不可預(yù)見性大客流,主要是依據(jù)大客流量、產(chǎn)生時(shí)間、客流形成等基本要素提前預(yù)判分析而區(qū)分。(1)可預(yù)見性大客流主要是指每天的早晚客流高峰時(shí)間段及國(guó)家法定節(jié)假日期間所造成的短時(shí)間客流量劇增。(2)不可預(yù)見性大客流是指地鐵車站附近舉辦的大型活動(dòng)如體育賽事、文藝會(huì)演等臨時(shí)性大型活動(dòng)而造成的民眾大面積聚集;由于突發(fā)性的惡劣天氣如暴雨、暴雪等環(huán)境因素阻礙地面公共交通的運(yùn)作,造成大量乘客進(jìn)入地鐵車站躲避雨雪或選擇改乘地鐵,使得地鐵客流量急劇上升;地鐵運(yùn)行故障、站內(nèi)意外事件、沿線建筑脫落等事故也造成不可預(yù)見大客流現(xiàn)象的誘因[2]。

1.2 大客流成因分析

地鐵大客流的形成具其突發(fā)性和必然性,除環(huán)境、設(shè)備、人為等因素的影響造成地鐵客流在某一時(shí)間段的突然激增外,城市規(guī)劃發(fā)展、人口數(shù)量、公共交通狀況等因素也會(huì)導(dǎo)致地鐵客流持續(xù)上升。

1.2.1 地鐵的規(guī)劃建設(shè)滯后于城市發(fā)展

地鐵的規(guī)劃發(fā)展無(wú)法滿足城市發(fā)展的需求是導(dǎo)致地鐵大客流的主要原因。隨著我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展和城市建設(shè)的不斷加快,城市逐步形成以內(nèi)環(huán)為中心,外環(huán)擴(kuò)展延伸的擴(kuò)大模式,地鐵建設(shè)速度遠(yuǎn)不能滿足城市發(fā)展的需要;地鐵的規(guī)劃前瞻性不足難以適應(yīng)客流變化,大部分城市地鐵的前期建設(shè)受限于建設(shè)環(huán)境、規(guī)劃設(shè)計(jì)、設(shè)備條件等因素,在運(yùn)營(yíng)后出現(xiàn)實(shí)際客流遠(yuǎn)高于預(yù)計(jì)運(yùn)量,無(wú)法滿足在地鐵大客流出現(xiàn)的情況下的客流疏導(dǎo)、應(yīng)急處置等需要,存在安全運(yùn)營(yíng)隱患。

1.2.2 人口數(shù)量激增加重地鐵運(yùn)營(yíng)壓力

城市的發(fā)展吸引著各種人才的涌入,城市人口快速增長(zhǎng),人口增速與城市的公共配套設(shè)施建設(shè)滯后形成對(duì)比,尤其在城市公共交通的運(yùn)營(yíng)方面較為明顯,城市交通運(yùn)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足市民出行需要。據(jù)交通運(yùn)輸部統(tǒng)計(jì),截至2020年12月31日,全國(guó)有44個(gè)城市開通地鐵,完成客運(yùn)量175.9億人次,新增地鐵線路39條,新增運(yùn)營(yíng)里程1 240.3 km,但仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足市民的出行需要。

1.2.3 地鐵站點(diǎn)設(shè)計(jì)的變化改變客流量

地鐵的建成推動(dòng)沿線區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。地鐵車站的周邊成了商務(wù)辦公、醫(yī)療教育、休閑娛樂等機(jī)構(gòu)的聚集地,高密度樓宇使超大客流成為車站運(yùn)營(yíng)的常態(tài)。部分車站逐漸成為重要的交通樞紐,成為多條地鐵線網(wǎng)的交匯站點(diǎn),原先設(shè)計(jì)規(guī)劃的站點(diǎn)變成為大客流運(yùn)營(yíng)組織的換乘站,常態(tài)化客流控制、突發(fā)性超大客流成為各個(gè)換乘站點(diǎn)的顯著特點(diǎn),車站客運(yùn)組織壓力劇增。

2 智能化技術(shù)的應(yīng)用狀況

針對(duì)地鐵大客流的特點(diǎn),國(guó)內(nèi)外各地鐵公司運(yùn)用智能化技術(shù),對(duì)地鐵客流進(jìn)行監(jiān)控預(yù)警,主要包括:人工預(yù)判統(tǒng)計(jì)、大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)技術(shù)、紅外線熱像技術(shù)及智能視頻分析技術(shù)及等手段。

2.1 人工預(yù)判統(tǒng)計(jì)

人工監(jiān)督統(tǒng)計(jì)是由地鐵工作人員使用監(jiān)督分析法、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)法等方法觀察和估算地鐵的客流情況,當(dāng)客流密度超過(guò)經(jīng)驗(yàn)值時(shí)采取客流控制措施,及時(shí)疏散客流。人工監(jiān)督統(tǒng)計(jì)是一種傳統(tǒng)的主觀意識(shí)的做法,是目前應(yīng)對(duì)地鐵客流的主要預(yù)警方式,主要依靠于地鐵工作人員的經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)水平,缺少定量分析和數(shù)據(jù)依據(jù),沒能高效地統(tǒng)計(jì)客流數(shù)量,及時(shí)將車站客流信息告知乘客。

2.2 大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)技術(shù)

地鐵大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)能將客流信息、行車信息、運(yùn)營(yíng)指標(biāo)、運(yùn)力配置等重要運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)匯集、分析、管理,能自動(dòng)為地鐵有效解決大客流所產(chǎn)生的各種問(wèn)題提供數(shù)據(jù)分析依據(jù),提高地鐵信息管理和知識(shí)管理水平[3]。目前,主要采用的是AFC大數(shù)據(jù)分析,ODQS運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)管理等技術(shù),定量、實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)到進(jìn)站客流、掌握乘客出行習(xí)慣,預(yù)測(cè)早高峰、晚高峰時(shí)間,實(shí)現(xiàn)地鐵工作人員的實(shí)時(shí)調(diào)度,但這些技術(shù)存在無(wú)法預(yù)測(cè)線網(wǎng)出現(xiàn)的運(yùn)行故障、沒能監(jiān)測(cè)到車站里乘客的異常舉動(dòng)、沒能預(yù)判車站內(nèi)某區(qū)域的聚集行為等弊端。

2.3 紅外線熱像技術(shù)

紅外線熱像技術(shù)因其實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)、無(wú)損等特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于一些高密度人群聚集地的監(jiān)測(cè)。在地鐵運(yùn)營(yíng)過(guò)程中利用紅外熱像儀對(duì)電力機(jī)車、車輛輪軸、供用電等設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè),降低事故發(fā)生率;在地鐵車站中運(yùn)用紅外線熱像技術(shù)監(jiān)測(cè)全區(qū)域的人群情況,時(shí)刻關(guān)注地鐵站臺(tái)、站廳、換乘通道等重點(diǎn)區(qū)域人群流量分布特征,為車站安保及乘客疏導(dǎo)提供決策支撐;在突如其來(lái)的疫情面前,啟用全自動(dòng)紅外熱成像測(cè)溫告警系統(tǒng),采用“非接觸式測(cè)溫”方式對(duì)乘客進(jìn)行體溫測(cè)量,有效地保障乘客的人身安全。

2.4 智能視頻分析技術(shù)

智能視頻分析技術(shù)主要通過(guò)車站內(nèi)的監(jiān)控設(shè)備,采集車站內(nèi)視頻圖像,運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖像視覺分析技術(shù)將車站背景及乘客目標(biāo)進(jìn)行分流轉(zhuǎn)換形成適用的視頻流,對(duì)客流進(jìn)行嵌入式計(jì)算,實(shí)時(shí)追蹤車站客流去向,有效測(cè)算客流密度。智能視頻技術(shù)能通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控在后臺(tái)將客流信息提前反饋給乘客,便于疏導(dǎo)客流,同時(shí)能對(duì)監(jiān)控視頻畫面中的場(chǎng)景和關(guān)注的事件進(jìn)行自動(dòng)分析,對(duì)區(qū)域異常行為進(jìn)行探測(cè)、分析甚至提前報(bào)警。

3 智能化技術(shù)應(yīng)對(duì)地鐵大客流的措施

智能化運(yùn)營(yíng)是地鐵行業(yè)未來(lái)發(fā)展的一大趨勢(shì)[4]。在北京、上海、成都、廣州、深圳等城市將大數(shù)據(jù)、移動(dòng)支付、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等智能化技術(shù)運(yùn)用到客運(yùn)管理中,提高車站運(yùn)行效率、提升運(yùn)營(yíng)水平,提供更加優(yōu)質(zhì)滿意的服務(wù)。

3.1 增強(qiáng)專業(yè)設(shè)備的自動(dòng)化,建立智能管理模式

地鐵車站自動(dòng)化設(shè)備主要體現(xiàn)在中央遠(yuǎn)程控制和設(shè)備自動(dòng)監(jiān)測(cè)上。利用智能技術(shù)通過(guò)設(shè)定不同條件參數(shù):一方面通過(guò)中央系統(tǒng)對(duì)設(shè)備遠(yuǎn)程自動(dòng)調(diào)節(jié)功能,實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程設(shè)備終端的監(jiān)控、調(diào)取、操作等權(quán)限;另一方面中央系統(tǒng)對(duì)設(shè)備授予日常管理權(quán)限,確保設(shè)備的正常運(yùn)行狀態(tài)下具有自主管理、自動(dòng)防范、應(yīng)急處理和數(shù)據(jù)分析等日常功能。實(shí)現(xiàn)智能管理模式下專業(yè)設(shè)備的中央遠(yuǎn)程操控和設(shè)備自動(dòng)監(jiān)測(cè)兩級(jí)并行的管理模式。電子支付已成為一種便捷、快速的購(gòu)票模式,廣泛應(yīng)用于地鐵的運(yùn)營(yíng)過(guò)程。在中央遠(yuǎn)程控制的過(guò)程中,要監(jiān)測(cè)支付形式占比、進(jìn)出站效率等變化,以便對(duì)大客流形成提前做出預(yù)判,其他支付管理設(shè)備終端應(yīng)暢通運(yùn)作,在其他形式出現(xiàn)應(yīng)急情況時(shí),及時(shí)啟動(dòng)協(xié)助處理,確保地鐵客流的有序流動(dòng)[5]。

3.2 增強(qiáng)管理系統(tǒng)的集約化,挖掘地鐵運(yùn)營(yíng)潛能

隨著地鐵規(guī)模的不斷擴(kuò)展,推動(dòng)各個(gè)管理系統(tǒng)的集約化水平。在互聯(lián)網(wǎng)科技的帶動(dòng)下,地鐵車站建立了乘客信息查詢、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信、云端自助購(gòu)票等運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng),提升了地鐵車站的信息化管理水平。在中央系統(tǒng)的統(tǒng)一管理下,各管理系統(tǒng)之間逐步實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互動(dòng),不斷推進(jìn)中央系統(tǒng)的集約化管理水平,進(jìn)而推動(dòng)各個(gè)管理系統(tǒng)的升級(jí)優(yōu)化,倒推中央系統(tǒng)的智能化集約化水的整體匹配程度的提升,加強(qiáng)與其他公共交通體系的協(xié)調(diào)銜接,提高管理系統(tǒng)的兼容性和開放性,建立城市交通應(yīng)急管理體系,充分挖掘各種交通運(yùn)輸潛能,形成高效、合理、智能的城市大型客流運(yùn)作管理體系。

3.3 推動(dòng)數(shù)據(jù)分析的立體化,創(chuàng)新客流組織方式

目前,大數(shù)據(jù)分析在地鐵運(yùn)營(yíng)中主要運(yùn)用于乘客行徑測(cè)算、設(shè)備故障分析等基礎(chǔ)方面[5]。大數(shù)據(jù)分析還應(yīng)向深度廣度進(jìn)行探索,面向運(yùn)營(yíng)過(guò)程中各個(gè)設(shè)備系統(tǒng),建設(shè)成為包括統(tǒng)計(jì)測(cè)算、分析評(píng)議、決策支撐等多層次立體化大數(shù)據(jù)分析體系,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析在地鐵運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的應(yīng)用價(jià)值。面對(duì)地鐵的大客流現(xiàn)象,可借助手機(jī)信令、WiFi、WLAN等大數(shù)據(jù)獲取乘客完整的地鐵軌跡信息,從乘客到達(dá)地鐵車站、進(jìn)入自助售票區(qū)、站廳、站臺(tái)、列車,到最后出站離開完整的行程,還原出乘客真實(shí)的行徑路徑。從運(yùn)營(yíng)安全、乘客服務(wù)等方面挖掘數(shù)據(jù),體現(xiàn)數(shù)據(jù)在客流分析、線路優(yōu)化、票價(jià)結(jié)算等方面的價(jià)值,為運(yùn)營(yíng)管理工作提供重要的決策參考,創(chuàng)新客流組織形式。

3.4 建立運(yùn)營(yíng)體系的智慧化,提高應(yīng)急反應(yīng)能力

在提高運(yùn)營(yíng)設(shè)備自動(dòng)化、管理系統(tǒng)集約化、數(shù)據(jù)分析智能化的基礎(chǔ)上,經(jīng)過(guò)運(yùn)營(yíng)實(shí)踐、數(shù)據(jù)積累、分析規(guī)律、總結(jié)經(jīng)驗(yàn),為運(yùn)營(yíng)體系提供不斷優(yōu)化提升效能的智庫(kù)支持,建立具有自主學(xué)習(xí)、自主決策、自我完善的智慧化運(yùn)營(yíng)體系。構(gòu)建智慧化運(yùn)營(yíng)體系需要企業(yè)高度重視,形成共識(shí),將智慧化工作列入地鐵的發(fā)展戰(zhàn)略,在資金、人力、設(shè)備、物質(zhì)等方面制定具體措施予以支持,發(fā)揮各部門各專業(yè)各系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì),仔細(xì)研究、認(rèn)真總結(jié)、勇于嘗試,強(qiáng)化地鐵智能建設(shè),提高應(yīng)急反應(yīng)能力,保障地鐵運(yùn)行平穩(wěn)有序,保護(hù)人民生命安全,服務(wù)城市發(fā)展建設(shè)。