地鐵智慧車站的內(nèi)涵和實踐途徑研究

羅銅

中國水利水電第十四工程局有限公司 云南 昆明 650200

1 智慧車站的基礎內(nèi)涵

智慧車站源自“智慧地球”理論的提出，其根本在于 “智慧”、“地鐵”二者的有機結(jié)合。所謂智慧，就是分析、判斷、發(fā)明、創(chuàng)造事物的本領。而“地鐵”則是人們在日常生產(chǎn)生活中為了達到某種目的，利用先進科學技術(shù)所創(chuàng)造出來的現(xiàn)代化交通運輸工具。它不僅具有一般交通的共性特征，還體現(xiàn)著其自身獨特的本質(zhì)特性。因此智慧地鐵的實質(zhì)內(nèi)涵可以理解為一種讓地鐵具有人類決策、學習、創(chuàng)新與交互能力的全新地鐵位移服務系統(tǒng)。該服務系統(tǒng)的核心在于通過以新一代思想、觀念與技術(shù)為輔助，以獲取足夠信息為數(shù)據(jù)驅(qū)動，重構(gòu)地鐵系統(tǒng)中人與列車，設施設備與管理系統(tǒng)等要素間的內(nèi)在聯(lián)系，把人類從繁重的地鐵驅(qū)動工作中解脫出來，由被動服務走向智能服務。

2 當代地鐵智慧車站的現(xiàn)狀分析

近年來智慧城市建設步伐加快，軌道交通在城市公共交通中占據(jù)著重要地位并擔負著重要社會責任，而車站是軌道交通關鍵節(jié)點，其智能化的水平將直接反映城市的實際發(fā)展情況。建設智慧車站一方面改善旅客服務體驗，利用新技術(shù)、新設備讓旅客乘地鐵時感受更加舒適的乘車環(huán)境、更加優(yōu)質(zhì)的服務，另一方面建設智慧車站也是為了提高站內(nèi)機電設備管理水平、實現(xiàn)站內(nèi)綜合監(jiān)控系統(tǒng)功能升級、增強設備自動運行能力、提高站內(nèi)人工作效率。因此，如何做好智慧車站建設與管理工作成為當前需要重點思考的內(nèi)容之一。但目前我國地鐵智慧車站還存在著許多問題等待改善。

首先，當代地鐵智慧車站的建設程序多、強度大、工作重，一些站內(nèi)的巡視和設備的巡視工作量較大，占據(jù)了工作人員絕大部分的工作時間。工作人員的人均勞動強度高。例如站內(nèi)的電扶梯和卷簾門機電設備啟閉目前都是站內(nèi)運營工作人員到現(xiàn)場進行作業(yè)，費時費力，效率低。隨著列車速度不斷提高，對供電可靠性要求越來越高，而在現(xiàn)有線路條件下采用人工巡檢方式已經(jīng)很難滿足運輸安全生產(chǎn)需要。同時由于行車組織復雜、檢修任務繁重也使鐵路調(diào)度指揮困難。今后隨著新線車站建設數(shù)量增多，需要更多的人工到站維護和檢修，而現(xiàn)有的人工到站方式主要是在車站附近的商用地上完成，不僅增加了車站運營人員的工作強度，也不利于實現(xiàn)車站人員“一崗多用”目標。

為提高站內(nèi)作業(yè)的執(zhí)行效率，提升車站機電設備系統(tǒng)的集成度，相關工作人員需要對既有的線路進行狀態(tài)查詢和控制操作，而現(xiàn)有技術(shù)中只能通過個體終端完成這些操作，存在操作效率低、成本高的問題。對既有車站進行的改造升級，能夠有效滿足智慧車站的建設需求。

在此背景下，如何對既有系統(tǒng)平臺進行改造升級，實現(xiàn)設備管理和檢修維保向智能化、自助化發(fā)展成為等待解決的問題?！叭藱C一體”的匹配技術(shù)和云計算技術(shù)為基礎構(gòu)建出了智慧車站的信息化管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括站務子系統(tǒng)和運維管理子系統(tǒng)兩個功能模塊。通過智慧升級實現(xiàn)智能廁所和人臉識別出入口的遠程控制功能以及視頻檢測駐留人員配備情況、全站廣播、智能一鍵開關站等功能，滿足早間和晚高峰時段乘客服務需求，提高列車運行效率，提升列車服務質(zhì)量水平，為乘客提供更加舒適、便捷、高效的出行環(huán)境，促進列車安全準點的運行，實現(xiàn)列車運營的高效化、自動化和可視化。

地鐵車站客運業(yè)務流程復雜，傳統(tǒng)的人工處理已經(jīng)不能滿足乘客需求，需要引入智能化的技術(shù)手段來提高服務水平和效率，同時也要考慮到不同設備制式帶來的安全問題以及應對突發(fā)事件時可能造成的損失。隨著智能技術(shù)的發(fā)展和應用，智慧車站已成為未來城市軌道交通的發(fā)展趨勢之一。目前國內(nèi)各大城市都在進行地鐵信息化系統(tǒng)的試點和推廣工作，并取得了一定成效。所以對地鐵智慧車站的建設進行研究就顯得尤為重要了。

3 地鐵智慧車站的關鍵技術(shù)應用

3.1 三維熱力圖的渲染

三維熱力圖渲染是通過BIM模式熱影像及視頻相結(jié)合的方式，實時反饋交通堵塞狀況，掌握故障具體出現(xiàn)的點位，從而及時安排檢修人員前去維修[1]。利用圖像處理技術(shù)，可實時識別該區(qū)域人流密度，流向，速度等信息，結(jié)合BIM站點模型數(shù)據(jù)，實時反饋人流密度情況。此外，該系統(tǒng)還能通過5G網(wǎng)絡電話動態(tài)測量信息，從電信運營商基站檢索，經(jīng)解碼分析，獲取電話當前掃頻信息，依據(jù)AFC系統(tǒng)獲取出入及過往人流情況，提供實時人流監(jiān)測功能，結(jié)合實時及歷史情況來分析動態(tài)的人流情況，對可能發(fā)生的大規(guī)模人流做出提前預測，利于指揮員制定合理的交通組織策略，以提高交通組織效率。

3.2 基于三維情景定位技術(shù)的人員流動監(jiān)控方法

三維情景定位技術(shù)能夠在人流量大的車站及時掌握每一位工作人員的具體位置，以實現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度與管理。目前調(diào)度員只能實時查看監(jiān)控內(nèi)的乘客，同時可查看照片數(shù)量有限。當某線路突然出現(xiàn)大流量時，調(diào)度人員只能憑自身經(jīng)驗決定操作控制方案，而該系統(tǒng)通過移動通信，圖像處理獲取重要乘客信息，根據(jù)實時乘客信息，啟動對應應急方案，對乘客疏散現(xiàn)場進行實時監(jiān)控。

基于三維情景定位技術(shù)的人員流動監(jiān)控方法可以有效獲取線路運行信息，通過接入鐵路信號及ATS來實時獲取列車的運行信息，把握列車運行動態(tài)，從而針對站內(nèi)周圍地點不同客流場景來適時調(diào)整組織策略。此外，該系統(tǒng)還可以按照不同的應急預案方式，使用可視化BIM展示出入口啟閉狀態(tài)，使用藍牙定位技術(shù)為站內(nèi)模型提供站內(nèi)人員位置功能，動態(tài)布置欄桿的啟閉位置，

3.3 建立智慧運控平臺

當前設備維護工作面臨著設備眾多、制式多樣、分布范圍廣，并且資源利用率低；等問題。設備專業(yè)間彼此獨立又自成體系，關聯(lián)性不強，但故障波及范圍卻很廣。智慧車站的理論實踐對于協(xié)同管理的需求很高，因此相關行業(yè)人員應構(gòu)建全專業(yè)一體的智慧運控平臺，促進傳統(tǒng)的人力物力疊加式檢修方式向智能化轉(zhuǎn)變。現(xiàn)有智慧運控平臺僅實現(xiàn)了對門、照明和廣播的開關聯(lián)動控制功能[2]。但是構(gòu)建智能化運控平臺可以實現(xiàn)高效的故障報警及處理功能，實時監(jiān)測車站環(huán)境和客流情況，通過對這些信息進行有效的分析與處理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、存儲、檢索、顯示、查詢、統(tǒng)計、分析及展示等多種功能，并可根據(jù)用戶需求對其進行進一步的分類、整理和歸納，從而達到信息的整合和梳理以及資源的綜合再利用；實現(xiàn)了站內(nèi)機電設備的“無人化”操作。此外，還需要提升運維人員對各類設備運行情況的實時掌控能力。通過智能化的數(shù)據(jù)分析與處理功能，及時掌握設備運行狀況。管理人員要及時對設備進行巡邏檢修，降低設備故障率，減少維修成本。管家式一體化應用功能設計實現(xiàn)了對車站運營各方面信息的實時監(jiān)控與管理，提高了設備維保效率，通過直觀的圖表形式為車站管理者在日常運營過程中的場景控制及運營決策提供科學有效的判斷依據(jù)。

一體化車控室內(nèi)設置有對盤、臨窗工作臺、打印臺、多功能組合柜和隔斷墻等設備，具有良好的通風散熱功能，并可根據(jù)乘客需求進行靈活布置，形成了獨特的整體裝修風格，是城市中不可或缺的重要組成部分，對于打造高效舒心的地鐵車站形象具有重要意義。此外，一體化車控區(qū)不僅可以為工作人員提供良好的工作環(huán)境；而且有利于提高工作效率。一體化車控室內(nèi)還設置了應急操作相關設備，以減少值班員的誤操作概率。目前，我國大部分地鐵站都存在著諸如交通安全、調(diào)度等方面的問題，這些問題不僅影響到車站的正常運營，也給車站的日常運營管理帶來一定困難，因此，對車站的運營管理工作提出更高要求。這套網(wǎng)絡由多個服務器組成，每個服務器都有獨立的IP地址和網(wǎng)絡地址。一旦某個服務器出現(xiàn)故障或者其他原因?qū)е履骋慌_或某臺服務器不能正常運行時，就會影響到全局的運營秩序。

地鐵站的調(diào)度系統(tǒng)主要是對車站的客流信息進行采集，并將采集到的客流數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)進行對比分析，預測未來15分鐘內(nèi)的客流情況，幫助指揮員及時調(diào)整當日的運營組織和工作計劃，制定出合理的客流應急管理計劃；同時還能根據(jù)實時采集到的車輛稱重信息計算出列車通行能力；在此基礎上，通過對客流進行分析和預測，進而確定線路的運輸能力，為乘客提供安全的疏散通道。這對于減少乘客等車時間以及提高運輸效率有著非常重要的作用。另外，由于該系統(tǒng)對交通影響小，因此可實現(xiàn)更多城市軌道交通項目的運營。

4 地鐵智慧車站理論的實踐途徑概述

4.1 智能化客服中心

客服中心是解決乘客乘坐問題的最大負責點位，而在地鐵智慧車站內(nèi)，智能客服中心集人工智能，語音識別于一體，以知識圖譜為基礎創(chuàng)建智能交互系統(tǒng)與自助服務系統(tǒng)，實現(xiàn)票務服務辦理，票卡信息查詢，智能問詢以及票卡充值與退票功能。在智能化的客服中心，查詢設備可以利用機器學習算法對數(shù)據(jù)進行分析研究，及時有效地解決各種游客的問題，從而提升服務質(zhì)量。智能客服中心由人工模式和自助模式兩種模式組成，供旅客選擇使用，并在匯入站點現(xiàn)有地鐵站周圍商業(yè)，交通，線網(wǎng)地圖，票價體系，票種介紹和運營時刻表后，對旅客進行全面的信息查詢，使站點服務自助化，智能化和人性化[3]。

4.2 站內(nèi)智能移動機器人

智能移動機器人技術(shù)目前在各個行業(yè)興起，因此在地鐵智慧車站中也可使用此類技術(shù)提高乘客的乘坐體驗。智能移動機器人通過語音交互可提供簡易問詢服務，主要包括換乘路徑，地鐵票價與票務政策，線網(wǎng)首末班車問詢，出入口信息問詢，地鐵站衛(wèi)生間與無障礙電梯選址問詢等業(yè)務。此外，智能移動機器人可在長距離內(nèi)實現(xiàn)紅外線對體溫的快速檢測，遇有體溫不正常的乘客時，自動鎖定執(zhí)行人臉識別；同時還可以將圖像信息上傳至后臺，從而提高一些突發(fā)事件的處理效率。

4.3 人臉識別通過閘

人臉識別技術(shù)已經(jīng)十分成熟，在地鐵智慧車站中使用人臉識別可以有效提高工作人員的工作效率。此類技術(shù)通過采集和提取過往工作人員的臉部數(shù)據(jù)，并與基礎數(shù)據(jù)庫內(nèi)的工作人員進行匹配分析，以判斷工作人員身份，達到以臉代卡的目的，提升車站閘機通行效率[4]。此外，此類技術(shù)還可以用來針對乘客信息的識別問題，設計基于人臉識別技術(shù)和二維碼掃描技術(shù)的智能檢票系統(tǒng)。利用攝像頭捕捉乘客面部特征圖像，并將其輸入到計算機內(nèi)進行圖像匹配計算，完成身份證識讀操作。旅客在屏幕上通過時幾乎不需要逗留，旅客直接進入車站，有效地提升了運營效率。

4.4 車廂擁擠度的顯示

對于乘客來說，最害怕的就是乘坐過程中的擁擠問題，而本功能通過采用圖像處理技術(shù)及統(tǒng)計識別，對列車車廂區(qū)域人群密度進行分析，將其量化到多個級別。此外，該系統(tǒng)可根據(jù)不同的監(jiān)控場景自動劃分人群密度分析區(qū)域，實現(xiàn)對人群密度的實時監(jiān)測與管理，從而實現(xiàn)對人群密度等級進行智能化的識別及排序。此外，車廂內(nèi)客流密度等級數(shù)據(jù)也可通過車地無線網(wǎng)絡傳送到地面旅客信息系統(tǒng)中，指引下站旅客到客流密度較小的車廂內(nèi)等候，增加了乘車舒適度。

5 結(jié)束語

國內(nèi)地鐵交通重點仍在于運營的安全， 為了提高城市的科技化發(fā)展，相關負責人必須將傳統(tǒng)經(jīng)營方式與新技術(shù)相結(jié)合，注重利用各種智能技術(shù)手段，提高互聯(lián)網(wǎng)運營效率，促進精細化的增值服務發(fā)展。智慧車站仍然是今后發(fā)展的重點方向，相關科研人員需任重而道遠，除突破數(shù)據(jù)聯(lián)通障礙外，還需要重新界定站點服務功能，理解乘客新需求，并由業(yè)務流程管理過程優(yōu)化，提高乘客的乘坐體驗，從而開辟城市發(fā)展的新大陸。