基于北斗時(shí)空體系的智慧地鐵乘客服務(wù)設(shè)計(jì)與分析

藺陸洲，楊軍，張開(kāi)婷

（1.北京外國(guó)語(yǔ)大學(xué) 區(qū)域與全球治理高等研究院，北京 100081；2.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京） 機(jī)電與信息工程學(xué)院，北京 100083；3.全圖通位置網(wǎng)絡(luò)有限公司，北京 100176）

0 引言

乘客服務(wù)是智慧地鐵建設(shè)的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)。在智慧地鐵的建設(shè)過(guò)程中，需要面向乘客的出行需求，在北斗時(shí)空體系支持下構(gòu)建智慧地鐵乘客服務(wù)體系，實(shí)現(xiàn)乘客出行服務(wù)的全時(shí)程覆蓋，以無(wú)人化方式提供滿足乘客個(gè)性化需求的、便捷的、舒適的出行服務(wù)。

乘客服務(wù)作為城市軌道交通客運(yùn)組織中的重要工作，是乘客實(shí)現(xiàn)安全、準(zhǔn)時(shí)、快捷、方便、經(jīng)濟(jì)、舒適、文明乘車的基礎(chǔ)。在智慧地鐵的建設(shè)過(guò)程中，針對(duì)智慧地鐵乘客服務(wù)，已從服務(wù)體系、關(guān)鍵技術(shù)、工程建設(shè)等方面開(kāi)展了一些研究。其中，中國(guó)城市軌道交通協(xié)會(huì)發(fā)布的《中國(guó)城市軌道交通智慧城市發(fā)展綱要》［1］明確指出“創(chuàng)建智慧乘客服務(wù)體系，提高乘客服務(wù)的便捷化、舒適化、智能化水平”，其主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)“智慧乘客服務(wù)便捷化”，將無(wú)感出行、車站智能管理等功能作為智慧客服的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。付保明等［2］根據(jù)現(xiàn)有乘客服務(wù)的管理方式、人員角色及職責(zé)，研究構(gòu)建智慧客服場(chǎng)景下的乘客服務(wù)體系，從而使乘客服務(wù)管理體系與現(xiàn)場(chǎng)智慧化業(yè)務(wù)場(chǎng)景相匹配；藺陸洲等［3］研究發(fā)現(xiàn)，時(shí)間與空間信息是實(shí)現(xiàn)智慧城軌系統(tǒng)自主運(yùn)行、精準(zhǔn)管理和全時(shí)程差異化乘客服務(wù)的基礎(chǔ)；張佳音等［4］在建立車站畫(huà)像的基礎(chǔ)上，研究提出面向數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智慧客服終端配置方案，解決乘客需求和終端部署的精準(zhǔn)匹配問(wèn)題；陳光華［5］研究了地鐵車站客服中心進(jìn)行智慧化改造建設(shè)的方法。在現(xiàn)有研究基礎(chǔ)上，亟需進(jìn)一步加強(qiáng)智慧地鐵乘客服務(wù)研究的系統(tǒng)性，以乘客出行時(shí)空位移形成的客流演變規(guī)律為線索，重點(diǎn)分析乘客出行中的多樣化訴求和個(gè)性化特征，梳理關(guān)鍵技術(shù)與方法，進(jìn)一步規(guī)劃無(wú)人化乘客服務(wù)的系統(tǒng)與裝備。在北斗時(shí)空基礎(chǔ)上，開(kāi)展智慧地鐵乘客服務(wù)研究，以期對(duì)智慧地鐵的建設(shè)產(chǎn)生重要的推動(dòng)作用。

1 時(shí)空體系與全時(shí)程出行服務(wù)

交通的實(shí)質(zhì)就是提供位移，即根據(jù)需要通過(guò)運(yùn)輸工具實(shí)現(xiàn)人員、物資的位置移動(dòng)。城市軌道交通的核心產(chǎn)品是實(shí)現(xiàn)乘客的位移服務(wù)。北斗時(shí)空體系的建設(shè)為智慧地鐵乘客服務(wù)提供了覆蓋出行全過(guò)程的時(shí)間和位置信息，能夠有效支撐面向乘客的智慧服務(wù)相關(guān)要素的實(shí)現(xiàn)，滿足乘客全時(shí)程的出行服務(wù)需求。

1.1 地鐵北斗時(shí)空體系建設(shè)

時(shí)間與空間信息是信息系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)行的基礎(chǔ)，已成為以萬(wàn)物互聯(lián)、人工智能、大數(shù)據(jù)應(yīng)用為特征的智慧城軌建設(shè)的核心和基礎(chǔ)。北斗時(shí)空體系是基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)提供基準(zhǔn)統(tǒng)一、覆蓋無(wú)縫、彈性智能、安全可信、便捷高效的綜合時(shí)間與空間信息的服務(wù)系統(tǒng)。該體系具有利用慣性、無(wú)線電、光學(xué)、聲波、地磁等多種定位手段聚能增效，實(shí)現(xiàn)多源時(shí)間與空間的信息融合共享的技術(shù)特征。與傳統(tǒng)基于全球定位系統(tǒng)（GPS）的導(dǎo)航定位服務(wù)相比，具有更泛在、更融合、更智能的特點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，人們80%以上的時(shí)間在建筑物、移動(dòng)載具、地下等非暴露空間中度過(guò)［6］。隨著導(dǎo)航定位技術(shù)的發(fā)展，非暴露空間中的各類信息系統(tǒng)對(duì)時(shí)空信息的要求不斷提升，需要提高定位和授時(shí)精度、縮短定位時(shí)間、改善復(fù)雜環(huán)境下的時(shí)空信息服務(wù)質(zhì)量，特別是為乘客提供高效精準(zhǔn)、個(gè)性化的位置服務(wù)。因此，智慧地鐵建設(shè)需要綜合應(yīng)用“北斗+5G+空間數(shù)字化”技術(shù)，構(gòu)建由高精度定位網(wǎng)、高精度時(shí)間同步網(wǎng)、高通量通信網(wǎng)、空間數(shù)字化平臺(tái)組成的“三網(wǎng)一平臺(tái)”時(shí)空體系網(wǎng)絡(luò)，形成地鐵時(shí)空基準(zhǔn)信息網(wǎng)絡(luò)，并將其作為智慧地鐵建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的基礎(chǔ)設(shè)施，面向乘客提供時(shí)空服務(wù)。智慧地鐵北斗時(shí)空體系示意見(jiàn)圖1。

在地鐵北斗時(shí)空體系的建設(shè)過(guò)程中，需要針對(duì)超大城市軌道交通缺乏高精度時(shí)空信息的問(wèn)題，建設(shè)城市軌道交通的北斗時(shí)空體系理論，形成地鐵時(shí)空信息的需求分類和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，突破地鐵復(fù)雜環(huán)境的高精度空間數(shù)字化快速采集與處理方法、基于通用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的大范圍高精度時(shí)頻傳遞技術(shù)、多傳感器集成與多源數(shù)據(jù)融合定位技術(shù)等一系列關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)計(jì)智慧地鐵時(shí)空體系“三網(wǎng)一平臺(tái)”的關(guān)鍵算法與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，提出時(shí)空服務(wù)平臺(tái)的體系架構(gòu)、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，建立數(shù)據(jù)的匯聚規(guī)則、融合規(guī)則與管理規(guī)則，面向應(yīng)用場(chǎng)景提出各類數(shù)據(jù)的服務(wù)機(jī)制，在時(shí)間同步、定位、通信等多種功能的高功能密度基站設(shè)備支持下，用戶可利用通用型定位模塊獲取時(shí)空信息，實(shí)現(xiàn)時(shí)間與位置信息的應(yīng)用。

1.2 地鐵時(shí)空體系與客服要素

客流信息是開(kāi)展客運(yùn)組織和乘客服務(wù)的基礎(chǔ)，北斗時(shí)空體系能夠?yàn)橹腔鄯?wù)提供高精度乘客位置信息。當(dāng)前，對(duì)軌道交通客流信息的獲取，以人工調(diào)查統(tǒng)計(jì)和AFC 數(shù)據(jù)為主，數(shù)據(jù)來(lái)源較單一［7］。因此，客流信息只能覆蓋進(jìn)站、出站數(shù)據(jù)，不能準(zhǔn)確了解進(jìn)站前、出站后的乘客位置信息，也不能掌握乘客在車站內(nèi)的精確位置和移動(dòng)路線軌跡。隨著藍(lán)牙、Wi-Fi 嗅探、視頻檢測(cè)、手機(jī)信令、紅外熱力、第三方位置服務(wù)商等多渠道客流數(shù)據(jù)獲取方式的增加，客流數(shù)據(jù)的多源融合成為日益重要的問(wèn)題，需要在微觀、中觀、宏觀3 個(gè)層次對(duì)OD 數(shù)據(jù)進(jìn)行海量分析，提取客流密度與移動(dòng)方向、速度、時(shí)空分布等對(duì)客流預(yù)測(cè)重要的特征參數(shù)，形成軌道交通客流OD 精細(xì)化數(shù)據(jù)。因此，建立北斗時(shí)空體系提供位置基準(zhǔn)是開(kāi)展多源數(shù)據(jù)融合的基礎(chǔ)，能將不同方式與渠道獲取的客流信息進(jìn)行融合、描述和表達(dá)，為智慧客服提供高精度客流數(shù)據(jù)。北斗時(shí)空體系在智慧服務(wù)中具有高精度、高可靠性和強(qiáng)適應(yīng)性的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)由于大量新技術(shù)的初次應(yīng)用，存在投入較高、需要突破大量關(guān)鍵技術(shù)等困難。在智慧客服的北斗技術(shù)應(yīng)用中，需要根據(jù)具體場(chǎng)景和功能，設(shè)計(jì)高性價(jià)比的解決方案。

在智慧地鐵北斗時(shí)空體系的支持下，乘客服務(wù)要素之間的互動(dòng)關(guān)系主要包括以下2個(gè)部分：

（1）乘客個(gè)性化出行。主要通過(guò)對(duì)乘客進(jìn)行大數(shù)據(jù)畫(huà)像，掌握乘客出行群體分布規(guī)律，實(shí)現(xiàn)對(duì)出行鏈的分析和預(yù)測(cè)，挖掘乘客個(gè)性化出行需求，進(jìn)而對(duì)乘客的交互方式和誘導(dǎo)方法提出解決方案。

（2）無(wú)人化裝備服務(wù)。在關(guān)鍵技術(shù)支撐下，通過(guò)將研究成果進(jìn)行系統(tǒng)集成和應(yīng)用展示，建立無(wú)人化的乘客服務(wù)體系，利用無(wú)人化乘客服務(wù)交互平臺(tái)提供服務(wù)，同時(shí)研制客服機(jī)器人、無(wú)人化服務(wù)臺(tái)等裝備，實(shí)現(xiàn)乘客服務(wù)支撐。

在智慧地鐵北斗時(shí)空體系支撐下，對(duì)乘客的個(gè)性化出行需求和無(wú)人化服務(wù)要求，實(shí)現(xiàn)全時(shí)程的功能覆蓋。時(shí)空體系與客服要素的邏輯關(guān)系見(jiàn)圖2。通過(guò)研究數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的乘客全時(shí)程出行個(gè)性化服務(wù)需求和群體客流狀態(tài)演變規(guī)律，研究面向乘客全時(shí)程出行的無(wú)人化服務(wù)模式與關(guān)鍵技術(shù)、面向乘客個(gè)性化服務(wù)的全時(shí)程出行交互理論與關(guān)鍵技術(shù)，以及面向綠色出行的乘客智能誘導(dǎo)服務(wù)技術(shù)。

圖2 時(shí)空體系與客服要素的邏輯關(guān)系

1.3 全時(shí)程出行的客服需求

基于時(shí)空維度分析，地鐵乘客出行涉及出行前、出行中、出行后3 個(gè)階段，該3 個(gè)階段是智慧地鐵乘客服務(wù)均需覆蓋的領(lǐng)域：

（1）在出行前，乘客需要了解車站、線路情況，掌握出發(fā)時(shí)間、推薦路徑、擁擠度等信息，以進(jìn)行聯(lián)乘或接駁車輛的規(guī)劃，特殊乘客能進(jìn)行服務(wù)預(yù)約。

（2）在出行中，能在安檢票務(wù)一體化裝備支持下實(shí)現(xiàn)無(wú)感進(jìn)站，通過(guò)無(wú)人化客服裝備實(shí)現(xiàn)站內(nèi)的智能導(dǎo)航和動(dòng)態(tài)引導(dǎo)，掌握列車到達(dá)時(shí)刻、擁擠度等相關(guān)信息，了解站內(nèi)服務(wù)設(shè)施的位置，對(duì)候車地點(diǎn)和站內(nèi)路徑進(jìn)行推薦。

（3）在出站后，對(duì)最終目的地能夠進(jìn)行有效導(dǎo)引，完成出行后可以對(duì)服務(wù)、問(wèn)題進(jìn)行評(píng)價(jià)反饋等。

在乘客出行過(guò)程中，暴露空間與非暴露空間的導(dǎo)航定位存在巨大差異。在暴露空間，乘客可使用智能手機(jī)、智能可穿戴設(shè)備，通過(guò)高德、百度為代表的地圖服務(wù)商，實(shí)現(xiàn)位置查詢、路徑規(guī)劃、導(dǎo)航等功能；在非暴露空間，如公交樞紐、商業(yè)綜合體、地鐵站內(nèi)，由于智能終端無(wú)法接收導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)設(shè)備設(shè)施、站內(nèi)換乘路徑、出站口位置等進(jìn)行定位、定向和導(dǎo)航，仍需依靠查看導(dǎo)向標(biāo)識(shí)和問(wèn)詢工作人員。因此，在地鐵北斗時(shí)空體系的維度下，智慧客服反映為以下3個(gè)層次的不同需求：

（1）地理信息獲取與位置查詢。該項(xiàng)需求主要是為乘客提供電子地圖，展示車站及周邊的建筑物結(jié)構(gòu)，反映地理空間信息，并展示和檢索自助售票機(jī)、自助販賣機(jī)、便利店、洗手間等地鐵乘客服務(wù)設(shè)施和設(shè)備的位置信息。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，該項(xiàng)占智慧地鐵乘客服務(wù)需求的60%以上，具有最高優(yōu)先級(jí)。

（2）定位定向與路徑規(guī)劃。該項(xiàng)需求主要通過(guò)主動(dòng)與被動(dòng)定位定向方式，對(duì)乘客所處空間位置進(jìn)行定位，向乘客指示所需方向，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)出發(fā)點(diǎn)與計(jì)劃到達(dá)點(diǎn)之間的路徑規(guī)劃，并對(duì)路線進(jìn)行明確、充分展示。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，該項(xiàng)占智慧地鐵乘客服務(wù)需求的30%以上，具有次高優(yōu)先級(jí)。

（3）導(dǎo)航。該項(xiàng)需求主要通過(guò)語(yǔ)音、圖片、視頻等多種誘導(dǎo)方式，為乘客實(shí)現(xiàn)非暴露空間中的實(shí)時(shí)導(dǎo)航服務(wù)。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，該項(xiàng)占智慧地鐵乘客服務(wù)需求的60%以上，視覺(jué)障礙人士、聽(tīng)覺(jué)障礙人士等特殊乘客群體對(duì)導(dǎo)航功能具有最迫切的需求。

2 關(guān)鍵技術(shù)

乘客作為智慧地鐵服務(wù)的對(duì)象，是智慧地鐵出行服務(wù)設(shè)計(jì)的核心。在北斗時(shí)空體系的支持下，利用新一代信息技術(shù)，可以創(chuàng)造更多的交互場(chǎng)景，滿足乘客的個(gè)性化出行需求。乘客個(gè)性化服務(wù)的關(guān)鍵主要包括乘客畫(huà)像、出行鏈多要素分析兩大技術(shù)，其目標(biāo)是在北斗時(shí)空體系的支持下，通過(guò)對(duì)客流的高精度感知與預(yù)測(cè)實(shí)現(xiàn)乘客的個(gè)性化服務(wù)。

2.1 基于大數(shù)據(jù)分析的乘客精準(zhǔn)畫(huà)像

針對(duì)智慧地鐵乘客服務(wù)需求，基于北斗時(shí)空體系提供的時(shí)空信息，對(duì)乘客開(kāi)展精準(zhǔn)畫(huà)像。乘客畫(huà)像根據(jù)歷史多日的乘客出行數(shù)據(jù)得到完整出行鏈，計(jì)算乘客多日的出行特征指標(biāo)，劃分人群類別的指標(biāo)較多，包括乘客的社會(huì)經(jīng)濟(jì)屬性、出行目的等。根據(jù)數(shù)據(jù)的實(shí)用性，主要考慮通勤、非通勤、出行距離、出行頻次、月消費(fèi)額、節(jié)日遷徙、職住距離、持卡時(shí)長(zhǎng)、票價(jià)敏感度、路徑偏好等10 類典型乘客畫(huà)像標(biāo)簽，作為特征指標(biāo)的描述參數(shù)，并利用決策樹(shù)分類模型對(duì)乘客進(jìn)行分類。

2.1.1 面向出行全時(shí)程的個(gè)體出行鏈挖掘技術(shù)

北斗時(shí)空體系支持下的全時(shí)程出行數(shù)據(jù)包括：（1）動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，即乘客出行的時(shí)空位置信息數(shù)據(jù)；（2）靜態(tài)數(shù)據(jù)，即線路、站點(diǎn)的屬性數(shù)據(jù)［8］。將兩者進(jìn)行關(guān)聯(lián)匹配，然后構(gòu)建全時(shí)程出行的個(gè)體出行鏈，其方法為：將乘客的時(shí)空數(shù)據(jù)按照出行時(shí)序進(jìn)行排列，指揮與站線屬性數(shù)據(jù)通過(guò)編號(hào)進(jìn)行匹配，最終獲得出行起點(diǎn)與終點(diǎn)的信息。由于出發(fā)地與目的地之間可能存在多種不同路徑和換乘方式的選擇，因此需要將多類數(shù)據(jù)按照時(shí)序進(jìn)行整合，得到完整的乘客出行鏈。乘客出行階段與出行鏈的關(guān)系見(jiàn)圖3。乘客出行鏈改善了傳統(tǒng)交通行為分析方法中表征每一次出行的孤立性缺陷，完整刻畫(huà)了乘客出行連續(xù)的全過(guò)程。

圖3 乘客出行階段與出行鏈的關(guān)系

2.1.2 乘客全時(shí)程出行精準(zhǔn)畫(huà)像技術(shù)

對(duì)于乘客全時(shí)程出行的精準(zhǔn)畫(huà)像方面，指標(biāo)從出行強(qiáng)度、出行時(shí)間、出行空間3 個(gè)方面考慮。采用Kmeans 聚類算法對(duì)乘客出行指標(biāo)進(jìn)行聚類，從而得到不同出行特征類別的乘客。在此基礎(chǔ)上，采用皮爾遜相關(guān)分析法，研究環(huán)境因素與車站客流的內(nèi)在關(guān)系［9］。該研究數(shù)據(jù)來(lái)源于北京地鐵部署的地鐵北斗定位系統(tǒng)的乘客位置信息，基于確定好的聚類數(shù)和歸一化乘客指標(biāo)，對(duì)乘客進(jìn)行聚類，不同類型乘客聚類中心及比例見(jiàn)表1。

表1 不同類型乘客聚類中心及比例

由表1 可知，類型1、2 各項(xiàng)指標(biāo)較符合通勤乘客特征；類型3各項(xiàng)指標(biāo)從日均出行次數(shù)和出行時(shí)間維度看較符合單次通勤乘客，但從空間維度看穩(wěn)定性一般；類型4、5 各項(xiàng)指標(biāo)較不符合通勤乘客特征，可判斷為非通勤乘客。

2.2 出行鏈多要素的客流預(yù)測(cè)與分析

在乘客畫(huà)像研究的基礎(chǔ)上，面對(duì)地鐵路網(wǎng)客流的復(fù)雜性和時(shí)空變化特點(diǎn)，可對(duì)天氣、重大活動(dòng)、線網(wǎng)結(jié)構(gòu)調(diào)整、線網(wǎng)狀態(tài)變化、票價(jià)調(diào)整共5類乘客出行鏈影響要素集進(jìn)行研究，推演車站、線路、路網(wǎng)客流狀態(tài)的客流演變規(guī)律。

2.2.1 天氣影響

不利天氣通常易造成城市交通基礎(chǔ)設(shè)施承載能力下降，產(chǎn)生局部擁擠阻斷，導(dǎo)致大面積交通擁堵，從而影響軌道交通乘客出行。建立面向不利天氣分級(jí)的K-means聚類模型，結(jié)合氣象上針對(duì)降雨、降雪、霧的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，將不利天氣按照嚴(yán)重程度劃分為3類。某時(shí)段內(nèi)包含4種不利天氣，出現(xiàn)時(shí)間分別為嚴(yán)重霧霾、小雨、大雪、大雨。利用北京地鐵部署的地鐵北斗定位系統(tǒng)所產(chǎn)生的乘客位置信息數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，按照3類劃分標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算得到不利天氣與良好天氣下的地鐵客流量對(duì)比（見(jiàn)圖4）。

圖4 不利天氣與良好天氣下的地鐵客流量對(duì)比

在分析不同天氣狀況對(duì)地鐵客流量影響的基礎(chǔ)上，通過(guò)隨機(jī)森林模型，處理得到工作日、周末的地鐵客流量與天氣的融合數(shù)據(jù)，并對(duì)影響地鐵客流量的天氣因素的重要性進(jìn)行對(duì)比（見(jiàn)圖5）。

圖5 影響地鐵客流天氣因素的重要性對(duì)比

2.2.2 重大活動(dòng)影響

大型活動(dòng)的特性決定了需要在較短時(shí)間內(nèi)完成大規(guī)?？土骷?，因此對(duì)周邊公共交通系統(tǒng)、路網(wǎng)系統(tǒng)及慢行交通系統(tǒng)造成極大壓力。重大活動(dòng)的集中出行需求特性決定了軌道交通是效率最高的交通方式，軌道交通在大型活動(dòng)交通疏散組織中有不可替代的重要地位，因此重大活動(dòng)對(duì)地鐵乘客出行有較大影響。大型活動(dòng)的基本特征由諸多因素共同構(gòu)成，通過(guò)顯著性分析發(fā)現(xiàn)，舉辦時(shí)間、舉辦地點(diǎn)、活動(dòng)類型、活動(dòng)時(shí)間、活動(dòng)開(kāi)始時(shí)間、持續(xù)時(shí)間等多組指標(biāo)存在明顯差異。例如，活動(dòng)舉辦區(qū)位往往對(duì)其交通方式構(gòu)成產(chǎn)生重要影響。通常，在城市中心區(qū)舉辦的大型社會(huì)活動(dòng)，由于其公共交通系統(tǒng)及道路設(shè)施較為完善，可達(dá)性好，其交通方式構(gòu)成與城市居民日常出行結(jié)構(gòu)基本相同，而當(dāng)活動(dòng)在城市邊緣地帶舉行時(shí)，出行方式構(gòu)成則明顯不同。在公共交通系統(tǒng)水平較高的城市中心區(qū)，活動(dòng)參與者采用軌道方式的比例較高，而在城市邊緣地帶等公共交通可達(dá)性差的地區(qū)，活動(dòng)參與者更多地采用小汽車出行。屬于活動(dòng)屬性因素。通過(guò)最小顯著性分析發(fā)現(xiàn)，各場(chǎng)館間均存在顯著性差異，即不同場(chǎng)館對(duì)活動(dòng)前、后站點(diǎn)客流影響具有顯著性差異（見(jiàn)表2）。

表2 不同場(chǎng)館站點(diǎn)客流量多重對(duì)比

2.2.3 線網(wǎng)結(jié)構(gòu)調(diào)整影響

基礎(chǔ)設(shè)施是公共交通系統(tǒng)的重要組成部分，隨著城市交通不斷發(fā)展、線網(wǎng)結(jié)構(gòu)處于不斷優(yōu)化調(diào)整的過(guò)程，需要對(duì)地鐵基礎(chǔ)設(shè)施做相應(yīng)改造。隨著軌道交通線網(wǎng)的結(jié)構(gòu)調(diào)整，乘客出行方案也發(fā)生改變，通過(guò)探究線網(wǎng)調(diào)整后的線網(wǎng)系統(tǒng)指標(biāo)和客流指標(biāo)變化，分析線網(wǎng)結(jié)構(gòu)調(diào)整對(duì)乘客出行影響。

例如，2021年12月31日（周五）首班車起，北京市地鐵14號(hào)線東西段貫穿，新增景風(fēng)門(mén)站、西鐵營(yíng)站、菜戶營(yíng)站等5站。統(tǒng)計(jì)線網(wǎng)結(jié)構(gòu)調(diào)整前后相關(guān)線路及站點(diǎn)的客流量變化情況見(jiàn)圖6。線網(wǎng)調(diào)整后14 號(hào)線多數(shù)站點(diǎn)日均登降量出現(xiàn)小幅度減少，線網(wǎng)調(diào)整周邊部分站點(diǎn)，如六里橋東、北京南站、北京西站等站點(diǎn)登降量出現(xiàn)大幅度降低。

圖6 線網(wǎng)結(jié)構(gòu)調(diào)整客流分析

3 服務(wù)系統(tǒng)與裝備

在提供智慧地鐵乘客個(gè)性化服務(wù)技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)研制無(wú)人化乘客交互服務(wù)平臺(tái)、無(wú)人化服務(wù)系統(tǒng)與裝備，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景驅(qū)動(dòng)的無(wú)人化服務(wù)應(yīng)用。

3.1 無(wú)人化乘客服務(wù)交互平臺(tái)

無(wú)人化乘客服務(wù)交互平臺(tái)主要包括乘客全時(shí)程出行交互服務(wù)基礎(chǔ)支撐系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)兩大部分，由底層數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、應(yīng)用數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、無(wú)人化客服引擎、數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)構(gòu)成，能支撐各類無(wú)人化客服裝備運(yùn)行，無(wú)人化乘客服務(wù)交互平臺(tái)架構(gòu)見(jiàn)圖7。該平臺(tái)主要面向乘客全時(shí)程出行服務(wù)需求，結(jié)合地鐵乘客服務(wù)生成規(guī)則和交互服務(wù)模式，實(shí)現(xiàn)覆蓋最短路徑、最省時(shí)間、最舒適等個(gè)性化需求路徑動(dòng)態(tài)規(guī)劃、乘客旅行時(shí)間查詢、乘客路徑查詢、乘客導(dǎo)航、車站召援功能、線路列車位置信息查詢、線路列車擁擠信息查詢、車站列車車廂擁擠信息、線路車站擁擠信息查詢、車站運(yùn)營(yíng)信息發(fā)布等功能，覆蓋乘客出行前、出行中、出行后全時(shí)程出行場(chǎng)景。

圖7 無(wú)人化乘客服務(wù)交互平臺(tái)架構(gòu)

當(dāng)前，城市軌道交通的客運(yùn)組織由單線管控、計(jì)劃管理、人工作業(yè)的單線分散運(yùn)營(yíng)，向網(wǎng)絡(luò)管控、動(dòng)態(tài)管理和智能作業(yè)轉(zhuǎn)變［10］。因此，乘客服務(wù)平臺(tái)的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)能力，從集中式向分布式部署。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)是向乘客提供服務(wù)的最直接方式。針對(duì)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代乘客服務(wù)需求，通過(guò)APP、小程序、第三方應(yīng)用實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)接入，為乘客提供無(wú)人化在線全時(shí)程服務(wù)，提供精準(zhǔn)的路網(wǎng)客流狀態(tài)，為動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃提供精確出行的時(shí)間和信息，滿足乘客個(gè)性化出行需要。

3.2 無(wú)人化服務(wù)系統(tǒng)與裝備

3.2.1 乘客無(wú)人化服務(wù)系統(tǒng)與裝備

基于智慧車站的乘客無(wú)人化服務(wù)需求，提高乘客出行舒適度、減少地鐵人力成本，實(shí)現(xiàn)面向車站的無(wú)人化服務(wù)功能。面向乘客的智慧地鐵無(wú)人化客服系統(tǒng)與裝備，在現(xiàn)有地鐵查詢機(jī)、無(wú)人售票機(jī)等客服交互裝備的基礎(chǔ)上，形成支持乘客個(gè)性化需求的自助服務(wù)臺(tái)、客服機(jī)器人等無(wú)人化智能交互客服設(shè)備。出行前，該類設(shè)備應(yīng)提供路徑查詢、旅行時(shí)間、票價(jià)查詢、自動(dòng)售票、車站擁擠度查詢、列車擁擠度查詢、預(yù)約召援等服務(wù)；出行中，提供首末班時(shí)間查詢、語(yǔ)音交互查詢、車站服務(wù)設(shè)施查詢、動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃、自助招援等服務(wù)；出行后，提供服務(wù)評(píng)價(jià)等功能。該類設(shè)備對(duì)乘客服務(wù)需求的響應(yīng)時(shí)間應(yīng)優(yōu)于1 s。其中，無(wú)人化自助服務(wù)臺(tái)是針對(duì)地鐵車站無(wú)人化場(chǎng)景，通過(guò)地鐵車站智能無(wú)人化站臺(tái)，實(shí)現(xiàn)在地鐵車站應(yīng)用的視頻、語(yǔ)音感知與交互、多媒體信息展示、播報(bào)、精準(zhǔn)觸屏、一鍵撥叫綜控臺(tái)語(yǔ)音、視頻呼叫等功能；無(wú)人化客服機(jī)器人主要針對(duì)乘客服務(wù)的個(gè)性化需求，實(shí)現(xiàn)視頻語(yǔ)音感知和交互、多媒體信息展示、播報(bào)、自動(dòng)撥叫綜控臺(tái)等功能，以及乘客招援動(dòng)作識(shí)別并提供幫助。

3.2.2 無(wú)人化管理系統(tǒng)與裝備

在服務(wù)保障方面，面向智慧車站的無(wú)人化管理系統(tǒng)與裝備，可在北斗時(shí)空體系支持下實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有管理裝備可視化，并通過(guò)三維方式展示空間信息?；谥腔圮囌镜臒o(wú)人化管理需求，提升智能化管理水平，構(gòu)建車站無(wú)人化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)面向車站的無(wú)人化管理功能［11］。其核心是為提高乘客出行舒適度、提高客運(yùn)組織效率和智能化管理水平，利用地鐵車站無(wú)人化環(huán)境感知及數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的自適應(yīng)控制智能模塊，實(shí)時(shí)采集來(lái)自車站不同區(qū)位的溫濕度，通過(guò)無(wú)人化控制規(guī)則進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的自適應(yīng)控制。該模塊支持一鍵開(kāi)關(guān)站功能，通過(guò)智能視頻技術(shù)進(jìn)行車站狀態(tài)分析，根據(jù)車站無(wú)人化開(kāi)、關(guān)站需要，完成系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制和安全確認(rèn)：

（1）無(wú)人開(kāi)關(guān)站。面向無(wú)人化的高效服務(wù)需求，處理來(lái)自于車站AFC、PA、PIS、照明、電扶梯、伸縮門(mén)的系統(tǒng)狀態(tài)感知信息，通過(guò)智能視頻技術(shù)進(jìn)行車站狀態(tài)分析，根據(jù)車站無(wú)人化開(kāi)、關(guān)站需要，完成系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制和安全確認(rèn)。

（2）無(wú)人化環(huán)境自適應(yīng)控制。面向乘客出行過(guò)程中的環(huán)境調(diào)節(jié)需求，實(shí)時(shí)感知車站環(huán)境，包括出入口、售檢票區(qū)域、安檢區(qū)域、站廳、通道、站臺(tái)、非公共區(qū)域等車站不同區(qū)位的溫濕度、室內(nèi)外光照和亮度、車站不同區(qū)域的噪聲，通過(guò)無(wú)人化控制規(guī)則進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和廣播系統(tǒng)的自適應(yīng)控制。根據(jù)乘客個(gè)性化需求，按照乘客音頻、按鈕等交互手段的輸入信息，依據(jù)無(wú)人化控制規(guī)則進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和廣播系統(tǒng)的合理控制。

（3）無(wú)人化誘導(dǎo)服務(wù)。面向車站客運(yùn)組織和客流誘導(dǎo)的需求，針對(duì)不同場(chǎng)景下的客流提供無(wú)人化引導(dǎo)服務(wù)，實(shí)時(shí)采集車站的 AFC 進(jìn)出站數(shù)據(jù)、安檢數(shù)據(jù)、北斗定位數(shù)據(jù)等客流狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過(guò)視頻智能分析算法實(shí)時(shí)分析乘客在站量、密度、上下車等客流狀態(tài)數(shù)據(jù)，自動(dòng)識(shí)別車站如早發(fā)車、早高峰、平峰晚高峰、突發(fā)大客流、晚收車等客流場(chǎng)景，根據(jù)潮汐進(jìn)出站、高峰濕度換乘限流、突發(fā)事件、大型活動(dòng)、設(shè)備故障等場(chǎng)景客流引導(dǎo)需要，自動(dòng)進(jìn)行客流引導(dǎo)流線匹配和控制。

4 結(jié)論

（1）智慧地鐵乘客服務(wù)新模式的建立，是在北斗時(shí)空體系支持下，通過(guò)分析乘客服務(wù)需求，進(jìn)一步整合現(xiàn)有服務(wù)資源，建立從集中式向分布式過(guò)渡的乘客服務(wù)平臺(tái)，并配備無(wú)人化的服務(wù)系統(tǒng)與裝備，滿足乘客全時(shí)程、個(gè)性化的服務(wù)需求的過(guò)程。通過(guò)應(yīng)用北斗系統(tǒng)，建設(shè)以其為基礎(chǔ)的高精度定位網(wǎng)、高精度時(shí)間同步網(wǎng)、高通量通信網(wǎng)和空間數(shù)字化平臺(tái)，可對(duì)智慧地鐵乘客服務(wù)的建設(shè)起到基礎(chǔ)性支撐作用。

（2）智慧地鐵乘客服務(wù)的個(gè)性化出行服務(wù)是在北斗時(shí)空體系的支持下，利用新一代信息技術(shù)創(chuàng)造更多的交互場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)全時(shí)程服務(wù)覆蓋。首先，開(kāi)展基于大數(shù)據(jù)的乘客精準(zhǔn)畫(huà)像，對(duì)乘客類型進(jìn)行準(zhǔn)確劃分，提煉乘客的個(gè)性化出行需求；其次，開(kāi)展出行鏈中天氣、重大活動(dòng)、線網(wǎng)結(jié)構(gòu)調(diào)整與狀態(tài)變化等多要素分析，實(shí)現(xiàn)客流的高精度感知與預(yù)測(cè)。在掌握乘客個(gè)性化出行需要和群體客流演變規(guī)律的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)客運(yùn)組織的優(yōu)化與提升。

（3）智慧地鐵乘客服務(wù)的無(wú)人化服務(wù)是在北斗時(shí)空體系支持下，基于乘客的個(gè)性化識(shí)別技術(shù)與客流預(yù)測(cè)技術(shù)，通過(guò)構(gòu)建無(wú)人化服務(wù)交互平臺(tái)，在線上滿足乘客的個(gè)性化出行需求。同時(shí)，依托自助服務(wù)臺(tái)、客服機(jī)器人、環(huán)境自適應(yīng)控制系統(tǒng)、客流誘導(dǎo)系統(tǒng)等客服裝備，在線下實(shí)現(xiàn)乘客的自助式無(wú)人服務(wù)和高效的客運(yùn)組織。