淺談物聯(lián)網(wǎng)在地鐵車站客流組織中的應(yīng)用

喻慶芳 房軼珣 劉春宏

摘要：在分析車站客流特征、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用的基礎(chǔ)上，提出基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在車站出入口通道、站廳非付費區(qū)和付費區(qū)、站臺等車站重點部位安裝客流統(tǒng)計器，實時監(jiān)測車站客流情況。并利用物聯(lián)網(wǎng)傳輸、智能處理技術(shù)，將實時監(jiān)測客流與車站站臺、站廳付費區(qū)、非付費區(qū)最大容納能力作對比，當(dāng)客流達(dá)到站臺、站廳付費區(qū)、非付費區(qū)最大容納能力的？琢i時，分別觸發(fā)一級、二級、三級客流預(yù)警，提醒車站開始著手準(zhǔn)備客流控制措施，當(dāng)客流達(dá)到站臺、站廳付費區(qū)、非付費區(qū)最大容納能力的？茁j時，車站應(yīng)確保不同等級的客流控制措施已啟動完成。通過兩次客流預(yù)警一方面提醒車站客流較大需啟動控制措施，另一面也提醒車站客流增加，控制措施需準(zhǔn)備完畢并啟動完成，以確保車站客流控制及時有效。

Abstract： Based on the analysis of the characteristics of passenger flow， the technology of the Internet of Things and its applications， the passenger flow statistics will be installed at key stations such as entrances and exits， non-paid area， payment area， and platform in the subway station for real-time monitoring of passenger flow at stations. And using the Internet of Things transmission， intelligent processing technology，the real-time monitoring of passenger flow is compared with the maximum accommodation capacity of station platforms， station hall payment areas， and non-paid area. When the passenger flow reaches the ？琢i of the maximum capacity of the platform， station hall payment area and non-paid area， the first， second， and third level passenger flow warnings are triggered respectively and remind the station to begin preparations for passenger flow control measures. When the passenger flow reaches the ？茁j of the maximum capacity of the platform， station hall payment area and non-paid area， the different passenger flow control measures should be initiated. Through the two passenger flow warnings， remind the station need to control passenger， it is also reminding the station of an increase in passenger flow and controlling measures need to be ready and started， to ensure the station passenger flow control is timely and effective.

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；車站客流特征；客流統(tǒng)計器；預(yù)警；客流控制措施

Key words： Internet of Things；characteristics of station passenger flow；passenger flow statistics；warning；passenger flow control measures

中圖分類號：U293.1+3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）27-0251-04

0 引言

車站是軌道交通客流集散的重要場所，是乘客出行乘坐列車始發(fā)、終到及換乘的地點，也是地鐵服務(wù)對象的主要集中場所。車站客流組織是影響乘客出行的關(guān)鍵，客流組織合理有效，則乘客可以快速進(jìn)出車站，節(jié)約出行時間，客流組織混亂，則會造成客流交叉、沖突、形成擁堵，耽誤乘客出行，特別是在早晚高峰時段、節(jié)假日及地鐵車站周邊舉行大型活動等大客流情況下較為顯著。

城市軌道交通客流組織吸引了較多學(xué)者、業(yè)界人士的注意，學(xué)者張正等[1]分析了車站單點、線路和路網(wǎng)客流協(xié)同限流的方法，并對限流參數(shù)的計算方法進(jìn)行了研究[1]。許園園[2]利用地鐵刷卡數(shù)據(jù)推算地鐵班次時刻信息，進(jìn)而統(tǒng)計每班次地鐵客流信息數(shù)據(jù)挖掘方案，以上海地鐵5號線、8號線為例，計算客流擁擠度[2]。魏運(yùn)等[3]等基于物聯(lián)網(wǎng)檢測數(shù)據(jù)，從點、線、面三個層級，構(gòu)建不同時間粒度車站、線路、網(wǎng)絡(luò)的客流密集度指數(shù)計算模型和算法。

綜上所述，目前大部分研究著眼于車站、線路、網(wǎng)絡(luò)等各層級客流控制或協(xié)同控制的方法，具有較強(qiáng)的前瞻性，對軌道交通客流組織實施具有有效的指導(dǎo)作用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)（FAS）、自動售檢票系統(tǒng)（AFC）、列車自動監(jiān)控（ATS）等在車站的應(yīng)用較為廣泛，車站行車安全、票務(wù)管理等更趨于自動化、智能化，但因客流的多元化、可變性，車站客流組織僅憑個人經(jīng)驗進(jìn)行，為使車站客流組織更加精細(xì)化、系統(tǒng)化，文章以地鐵車站為研究對象，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在車站重點部位安裝客流統(tǒng)計器對車站客流進(jìn)行實時監(jiān)控，將車站監(jiān)測的實時客流與車站重點部位最大容納能力進(jìn)行對比，提出車站客流實時監(jiān)測、預(yù)警及控制的方法，為車站客流組織及大客流應(yīng)急準(zhǔn)備提供參考。

1 物聯(lián)網(wǎng)的特點及其應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)，是繼計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮，物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用拓展，與其說物聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)，不如說物聯(lián)網(wǎng)是業(yè)務(wù)和應(yīng)用[4]。

物聯(lián)網(wǎng)具有全面感知、可靠傳輸、智能處理三大特點，利用傳感器、二維碼等智能計算機(jī)技術(shù)，可對物體信息進(jìn)行采集，通過可靠傳輸將物理對象接入信息網(wǎng)絡(luò)，與互聯(lián)網(wǎng)融合，實現(xiàn)信息共享，最后運(yùn)用智能計算機(jī)技術(shù)對采集的信息和獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，為智能化決策提供依據(jù)[5]。

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，家居、商業(yè)、交通等產(chǎn)業(yè)更趨智能化、信息化，其中客流統(tǒng)計系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用較為成熟的一個版塊，在商業(yè)、交通等多個領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用，客流統(tǒng)計主要是通過人體傳感技術(shù)，利用各種探測技術(shù)來感知、探測、統(tǒng)計人的流動數(shù)量、方向，從而實現(xiàn)客流統(tǒng)計。早期的紅外對射、紅外幕簾等客流統(tǒng)計技術(shù)，因存在諸多缺陷導(dǎo)致準(zhǔn)確率偏低，目前已趨淘汰，得益于視頻分析技術(shù)的飛速發(fā)展，基于視頻分析的客流統(tǒng)計技術(shù)已經(jīng)日益成熟，利用視頻分析技術(shù)的客流統(tǒng)計器主要通過三種方式實現(xiàn)智能統(tǒng)計：

①基于雙目視差原理的雙目立體視覺客流統(tǒng)計技術(shù)：利用兩個垂直向下的攝像頭的視野差，來計算出下方經(jīng)過目標(biāo)的高度，并匹配其中與人體高度接近1.5米至1.8米的運(yùn)動目標(biāo)，統(tǒng)計其運(yùn)動方向和數(shù)量。

②基于運(yùn)動目標(biāo)檢測的客流統(tǒng)計技術(shù)：利用面對出入口通道的攝像頭采集來的視頻，分析其中的運(yùn)動目標(biāo)，并通過運(yùn)動目標(biāo)跨越虛擬線來判斷人流的運(yùn)動方向和數(shù)量。

③基于視頻識別的模式匹配技術(shù)和運(yùn)動跟蹤技術(shù)來實現(xiàn)的客流統(tǒng)計技術(shù)：利用垂直向下的攝像頭來匹配這個角度下人頭、肩膀、頭發(fā)等人體通用特征，通過模式匹配技術(shù)來進(jìn)行視頻識別，然后再利用運(yùn)動跟蹤技術(shù)來實現(xiàn)對人流的運(yùn)動方向和數(shù)量的統(tǒng)計[6]。

2 車站客流特征分析

乘客進(jìn)站需通過出入口通道到達(dá)站廳非付費區(qū)購票，然后安檢、刷卡進(jìn)入付費區(qū)到達(dá)站臺乘車，車站進(jìn)出站客流的走行路徑如圖1所示。

從圖1可以看出，乘客進(jìn)站受出入口通道通過能力、自動售票機(jī)售票能力、安檢機(jī)安檢能力、進(jìn)站閘機(jī)通過能力等設(shè)備的影響，同時受站廳、站臺容納能力的影響。乘客出站受站臺容納能力、出站閘機(jī)通過能力及出入口通道通過能力影響。除此之外，站外到站廳的扶梯樓梯及連接站廳到站臺的扶梯、樓梯是乘客進(jìn)站乘車、下車出站的必經(jīng)之路，因此乘客通行還受其通行能力的影響。

出入口通道、站廳非付費區(qū)購票區(qū)域、安檢區(qū)域、站臺、出入口扶梯、樓梯及連接站廳到站臺的扶梯、樓梯均為車站乘客必經(jīng)區(qū)域，且因通行能力的限制，這些區(qū)域最容易出現(xiàn)擁堵。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)的車站客流實時監(jiān)測與控制

目前北京地鐵、廣州地鐵、上海地鐵等已將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用到地鐵客流監(jiān)控、施工管理等作業(yè)中去，使地鐵運(yùn)營管理更趨自動化、智能化。昆明地鐵車站AFC系統(tǒng)可記錄進(jìn)出站客流情況，安檢門可對進(jìn)入本站的客流進(jìn)行統(tǒng)計，車站公共區(qū)雖已基本實現(xiàn)監(jiān)控全覆蓋，但對于出入口、通道、站廳付費區(qū)、站臺等重點部位，雖然車控室CCTV可以看到客流的總體情況，但做不到實時統(tǒng)計分析，無法根據(jù)監(jiān)測情況做出大客流預(yù)警，以至于車站無法及時、準(zhǔn)確的采取相應(yīng)的客流組織措施，只能憑個人工作經(jīng)驗進(jìn)行客流控制。

為使車站客流組織更系統(tǒng)、安全、可靠，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在車站出入口通道、站廳付費區(qū)、站臺等重點部位安裝客流統(tǒng)計器，實時監(jiān)控車站重點部位客流量。

3.1 車站客流預(yù)警

利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實時監(jiān)測車站站臺、站廳付費區(qū)、非付費區(qū)客流情況，并將其與站臺、站廳付費區(qū)、非付費區(qū)最大客流容納能力對比，通過實踐調(diào)查確定各車站流組織的預(yù)警閥值？琢i，利用物聯(lián)網(wǎng)傳輸、智能處理技術(shù)，確定各車站三級客流控制預(yù)警觸發(fā)時機(jī)，提醒車站員工做好客流控制準(zhǔn)備。車站客流預(yù)警情況如表1所示。

其中，①分別為站臺、站廳付費區(qū)、非付費區(qū)的實時客流，由客流統(tǒng)計器采集得到。

②分別為一級、二級、三級客流預(yù)警閾值，需根據(jù)各車站客流的具體情況確定。

③別為站臺、站廳付費區(qū)、非付費區(qū)的最大容納能力，可由站臺、站廳付費區(qū)、非付費區(qū)有效面積乘以車站最大客流密度得到。

④分別為站臺、站廳付費區(qū)、非付費區(qū)的有效面積。

⑤為車站最大客流密度。

⑥分別為一級預(yù)警、二級預(yù)警、三級預(yù)警的觸發(fā)值。

3.2 客流控制措施

當(dāng)車站發(fā)出客流預(yù)警時，車站人員應(yīng)根據(jù)預(yù)警等級著手準(zhǔn)備客流控制措施，為確保車站運(yùn)營安全、保證服務(wù)質(zhì)量，各級客流預(yù)警準(zhǔn)備應(yīng)具有相應(yīng)的時效性，確保客流達(dá)到站臺、站廳付費區(qū)、非付費區(qū)最大客流容納能力的？茁j時，各級客流控制措施已啟動。為此需根據(jù)各車站結(jié)構(gòu)、客流情況、控制措施復(fù)雜程度確定客流控制措施啟動閥？茁j值，一方面起到客流增長二次預(yù)警作用，另一方面提醒車站需盡快完成相應(yīng)的客流控制措施，具體客流控制措施如表2所示。

其中，①分別為一級、二級、三級客流控制措施啟動時機(jī)。

②分別為站臺、站廳付費區(qū)、非付費區(qū)的最大容納能力，可由站臺、站廳付費區(qū)、非付費區(qū)有效面積乘以車站最大客流密度得到，具體計算方法詳見表1。

③分別為一級、二級、三級客流控制措施啟動閥值，需根據(jù)各車站結(jié)構(gòu)、客流情況、控制措施的復(fù)雜程度等具體情況確定。

4 物聯(lián)網(wǎng)在地鐵車站客流組織中的應(yīng)用

昆明地鐵共開通首期工程1、2號線、1號線支線、3號線、6號線一期4條線路，4條線路形成十字交叉網(wǎng)絡(luò)貫穿昆明主城區(qū)東西、南北，目前首期工程1、2號線貫通，線路未拆分，環(huán)城南路站為遠(yuǎn)期1、2號線換乘站，現(xiàn)歸屬于2號線。環(huán)城南路站位于昆明城區(qū)，附近有昆明火車站、雙龍商場、云南省第三人民醫(yī)院、金龍飯店、居民小區(qū)等客流量較大，日均進(jìn)站客流量為2.5萬人次左右，屬于目前昆明地鐵客流量較大的車站[7]。

環(huán)城南路站屬于地下站，共有B、D、E三個出入口，車站共3層，負(fù)一層為站廳層，負(fù)二層為上行站臺，負(fù)三層為下行站臺，為實時監(jiān)控車站客流情況，可引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，假設(shè)在B、D、E三個出入口及通道、站廳A、B端非付費區(qū)、站廳付費區(qū)及負(fù)二層、負(fù)三層站臺安裝客流統(tǒng)計器，客流統(tǒng)計器的安裝應(yīng)根據(jù)車站現(xiàn)場實際情況，盡量覆蓋車站公共區(qū)域，環(huán)城南路站站廳客流統(tǒng)計器安裝示意圖如圖2。

注：客流統(tǒng)計器的安裝應(yīng)綜合考慮車站站廳、站臺結(jié)構(gòu)及統(tǒng)計器的輻射范圍等實際情況綜合評定以確認(rèn)，文章僅以環(huán)城南路站站廳作為示例。

環(huán)城南路站站臺、站廳付費區(qū)、非付費區(qū)的有效面積分別為2120平方米、1680平方米、3164平方米，以車站最大客流密度3人/m2計算[7]。分別為0.8、0.6、0.6[8]，假設(shè)分別為0.65、0.5、0.5，則環(huán)城南路站基于物聯(lián)的客流實時監(jiān)測及控制如表3所示。

當(dāng)站臺客流達(dá)到4134人次時，一級客流預(yù)警啟動，車站迅速準(zhǔn)備一級客流控制，在站廳付費區(qū)扶梯、樓梯連接處用一米欄、活動圍擋設(shè)置迂回路線等，確保站臺客流達(dá)到5088人次以前，一級客流控制措施已啟動完成；一級客流控制實施后，車站客流仍持續(xù)增長，當(dāng)站廳付費區(qū)客流達(dá)到2520人次時，觸發(fā)二級客流預(yù)警，車站迅速在站廳非付費區(qū)、出入口通道、安檢機(jī)前設(shè)置迂回線路等，確保付費區(qū)客流達(dá)到3024人次以前，二級客流控制措施已啟動完成；二級客流控制實施后，車站客流還在持續(xù)增長，站廳非付費區(qū)客流達(dá)到4746人次時，觸發(fā)三級客流預(yù)警，車站利用活動圍擋、一米欄在車站出入口設(shè)置迂回線路進(jìn)行攔截等，確保站廳非付費區(qū)客流達(dá)到5695人以前，三級客流控制措施已啟動完成。

5 結(jié)論

本文分析了物聯(lián)網(wǎng)的特點及應(yīng)用、車站客流特征，提出在車站重點部位安裝客流統(tǒng)計器，并利用物聯(lián)網(wǎng)傳輸與智能處理技術(shù)對車站客流進(jìn)行實時監(jiān)測，當(dāng)車站客流達(dá)到站臺、站廳付費區(qū)、非付費區(qū)最大容納能力的？琢i時，分別啟動一級、二級、三級預(yù)警，此時車站根據(jù)預(yù)警情況著手準(zhǔn)備控制措施，當(dāng)客流持續(xù)增加達(dá)到站臺、站廳付費區(qū)、非付費區(qū)的最大容納能力的？茁j，車站不同等級的客流控制措施需啟動完畢。最后以昆明地鐵環(huán)城南路站為示例，通過假設(shè)引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及不同的客流預(yù)警閥值？琢i、？茁j，得出車站一級、二級、三級預(yù)警的觸發(fā)值及客流控制啟動的時機(jī)，驗證了基于物聯(lián)技術(shù)的車站客流實時監(jiān)測、預(yù)警的可行性。

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