智慧地鐵調度平臺集成技術研究

摘 要：為緩解城市交通堵塞、無序的現狀，智慧地鐵發展成為未來的主流發展形勢，其搭載AI技術、大數據分析技術，通過數據的集成分析，合理配置地鐵線路、車輛資源，以解決人、車、路分配不均衡的問題，緩解客流壓力，提高地鐵運營服務的效能。為此，文章從智慧地鐵的功能定位和構成出發，以調度平臺集成技術為著力點，重點解析其技術內容和發展趨勢，為智慧地鐵建設提供理論支撐。

關鍵詞：智慧地鐵;路網資源;優化配置;客流

1 智慧地鐵的功能定位與構成

智慧地鐵是以乘客出行需求的個性化服務為主導，面向不同區域、不同運量的需求，依托大數據分析技術、人工智能技術及網絡共享技術，在原有的全自動運行系統基礎上，將已有的運行功能拓展至智能調度、智能停車、智能運維及無人駕駛等功能[1]，以此提升車站、調度和運維管理的智慧化水平，為實現地鐵交通全線路、全范圍車輛的智能化、網絡化的運營控制。當前，智慧地鐵建設正在加速推進，關于其功能構成，結合實踐和主流研究方向，主要包含以下幾個方面：地鐵大數據平臺、地鐵運行智能監測技術、地鐵智能調度技術和地鐵智慧軟件開發。其中，大數據平臺是智慧地鐵的基本構成，可為智能監測技術、智能調度技術等提供數據支撐，通常，融合大數據的清洗、合并與共享等核心技術，用來進行乘客流量的分析、車流及運輸量等數據的實時共享[2];智能監測技術是運行傳感技術、人工智能AI技術、可視化技術等實時監控客流量、車輛運行狀態等數據，以便在出現大規模客流或車輛運行故障時發出異常預警;智能調度技術以人工智能、大數據分析技術、數據共享技術為基礎支撐，通過人、車流量的實時監控、追蹤，合理調配車輛運行路線、速率和運量;智慧軟件開發依賴智能監測技術、智能調度技術進行開發，是智慧地鐵整個運營系統的核心支撐。上述各部分相互作用、彼此互補，共同推進智能地鐵的建設和運行，從而促進線路、車輛及運行資源的優化配置，在為乘客提供安全、有序出行需求的同時，也可提高地鐵的運行效率，控制成本。

2 智慧地鐵調度平臺集成技術的設計目標

目前，智慧地鐵建設過程中面臨的首要問題是交通運行擁堵、車流客流匹配不均，要解決這些問題，根源在于調度平臺集成技術，其能夠根據不同線路地鐵客流需求，進行車輛資源的最優匹配。以往的地鐵運行量、時刻表是根據既定的客流量數據以及運行經驗設定，嚴重忽略了客流量的隨時變動性，而地鐵調度平臺集成技術將地鐵運行系統平臺與數據監測、采集、大數據分析、數據共享、人工智能AI技術等融合為一體，可基于視頻在線監測客流量的變化，進而優化調配各線路的運行車輛，實現車輛需求與供給的最優配置，解決因人車匹配不均造成的交通擁堵或資源浪費問題。結合實踐，智慧地鐵調度平臺技術主要依賴于以下兩種智能算法，實現人車資源的最優匹配。

2.1 地鐵客流時空模式挖掘算法

近年來，隨著城鎮居民數量的不斷激增，交通擁堵、無序的問題已經成為困擾人們出行的最大難題，為此，緩解城市交通壓力的基本方法就是準確把控乘客出行的時空規律性。針對此，可通過與智慧地鐵運營系統、管理終端等的數據連接，實時采集車輛運量及客流量信息，利用大數據挖掘技術對乘客日常的出行刷卡數據進行分析，預估乘客出行的模式、路徑和時間，得出客流在時空上的分布規律，通過時空模式的挖掘，可進一步對站點客流預測算法進行研究，預測不同時間各站點的客流量，以準確調配運力資源、進行高峰及擁堵分流的應急協調，更好地滿足乘客出行需求。

2.2 地鐵車輛運行時刻表的優化算法

列車運行時刻表的優化設計可確定相鄰列車進站前后時間、運行前后位置及速率等內容，是節省乘客等待時間、減少客流大量擁堵的基礎和前提。為此，在時刻表的智能算法設計中，可根據乘客刷卡記錄、出行時間方式預測及客流實時監測，在隨機性和不確定性的基礎上，以全程線路中人車資源的最優匹配為目標，以客流量為模糊變量，構建最小等待時間、最優調配效率的多目標優化模型[3]，通過模型的求解，便可得出最優的時刻表，由此設定最優的車輛運行圖，可為列車運行及乘客出行提供更優質的服務。

3 智慧地鐵調度平臺集成技術的主要內容

調度平臺集成技術依托于智慧地鐵運行系統，將大數據挖掘技術、評估分析及運行監管等技術有效融合，通過實時跟蹤客流量，預測乘客出行方式、時間及線路，進行數據的整合分析，形成有效的監測評估報告，從而基于智能算法得出分析結果，讓地鐵運行時刻表、車輛及運量能夠根據乘客的出行需求進行靈活調配，為網絡化、智慧化的全網地鐵運行決策提供有效支撐，以此優化地鐵運行效率和服務水平。為實現這一目的，現有智慧地鐵調度平臺集成技術，是以面向服務的架構（Service-Oriented Architecture，SOA）無縫連接客運服務專業平臺（VMS，PIS，PA）的業務功能，以此搭建調度技術的邏輯架構，將所采集的數據信息集成至調度終端平臺進行統一的整合處理，以實現對車輛路線、運行時刻表的調配[4]，避免因信息孤島造成車輛資源配置不均的問題，其未來發展主要涉及以下幾個方面。

3.1 人車流的全貌監測技術

要實現人車的最優匹配，減少大規模乘客等待時間，尤其是高峰期的聚集，地鐵調度平臺集成技術首要的問題便是將車輛、客流等進行有效整合，通過視頻監控，實時采集車輛全線路運行的全貌信息，并根據智能消費終端反饋的乘客出行、刷卡信息，挖掘、計算其出行的時間、路徑和方式。全面的監控應基于攝像頭的位置屬性信息，以平臺調度員預設的重點位置為中心，布設和采集周邊關聯攝像頭的監控列表，監測過程中通過該視頻監控列表，調度員便可快速確定并觀看該位置攝像頭采集的人車流視頻圖像。該視頻監控技術可實時跟蹤反饋乘客的乘車等待時間、客流量、異常的車輛運行狀況、線路突發情況及列車準時運行及運量狀態，以便準時做出應急協調和處理，防止大客流及交通擁堵問題的出現。監控系統與VMS系統接口無縫對接，通過全貌視頻的智能分析功能可預測、確定不同線路內乘客密度、人數等實時信息，可通過圓形、餅圖、柱性等不同形式或顏色標識不同的客流量狀態，給予調度員直觀、形象的展示，并能夠提供態勢繪制及展示、數據信息共享等功能，以便協同各部門進行信息交互，協同應急處理，尤其是當客流量超過閾值時，需要予以重點表示，以引起調度員的及時關注。

3.2 客流的疏導調度技術

客流在某個時段線路的大規模擁堵，反映了地鐵運量、效率及方法存在問題，此時需要采用基于事件或人工的疏導調度技術，對客流量進行調配，以便及時應對突發事件。首先，在高峰擁堵時，需先通過VMS，以現場或電話咨詢方式核查擁堵的問題及詳細信息，并確定是否需要進入下一階段的處理流程，核查確定后，以圖表方式表示出來，形成可行性的數據報告，此時，調度平臺便可通過PA平臺接口將客流信息發送至車站或運行線路，讓擁堵區域的調度員或運營決策者根據運行車輛的速度、運量、時刻表、滿載率等情況，進行提速、擴量、增設車輛等的應急處理，以讓人車資源、換車轉乘、高峰出行等實現無縫銜接，提升乘客的出行舒適度和地鐵運行服務效能。

4 結語

智慧地鐵建設對智慧城市建設具有極為重要的影響，尤其是當前，隨著城市軌道交通的飛速發展，其線路覆蓋范圍、車輛資源、客流量等均在不斷激增，地鐵交通呈現出大格局、廣覆蓋的發展趨勢，對組織運營效率、運量能力、人車資源匹配也提出了更高的要求。而面對交通擁堵無序、人車匹配失衡的問題，迫切需要一種智能化、可處理海量大數據的調度系統，智慧地鐵調度平臺集成技術集成了數字化、網絡化、共享化的交通運輸資源，涵蓋了乘客流量的實時追蹤、統計、乘車引導、車輛的靈活調配等功能，能夠最大限度地優化線路布局、運量資源配置，為大規模、不同需求的乘客提供高效、有序、安全的出行支撐，以迎合現代智慧地鐵的建設需求。

作者簡介：鄧珵（1987— ），女，陜西西安人，工程師，碩士;研究方向：軌道交通信息。

[參考文獻]

[1]郭順濤.地鐵中智慧服務平臺的打造及價值研究[J].城市建設理論研究（電子版），2018（33）：181-182.

[2]郝建威.智慧地鐵調度平臺集成技術發展與展望[J].通訊世界，2019（7）：116-117.

[3]秦志遠.智慧地鐵系統融合應用層研究與設計[J].現代城市軌道交通，2018（8）：5-8.

[4]陳德旺，章明亮，沈鏞.智慧地鐵：基于大數據與人工智能的新型地鐵系統[J].智能城市，2018（19）：8-10.

Research on smart metro dispatching platform integration technology

Deng Cheng

（China Railway First Survey and Design Institute Group Co.， Ltd.， Xian 710054， China）

Abstract：In order to alleviate the current situation of urban traffic jams and disorder， smart metro has become the mainstream development situation in the future. It is equipped with AI technology and big data analysis technology. Through the integrated analysis of data， it can reasonably allocate metro lines and vehicle resources to solve the problem of unbalanced distribution of people， vehicles and roads， relieve the pressure of passenger flow， and improve the efficiency of metro operation services. Therefore， starting from the functional orientation and composition of smart metro， focusing on the integrated technology of dispatching platform， this paper analyzes its technical content and development trend， so as to provide theoretical support for the construction of smart metro.

Key words：smart metro; road network resources; optimal allocation; passenger flow