簡談南寧軌道交通實(shí)時(shí)客流分析與處理系統(tǒng)

黃 儷

(南寧軌道交通集團(tuán)有限責(zé)任公司，南寧 530029)

1 概況

根據(jù)2012 年批復(fù)的《南寧市城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃修編》中描述，南寧市由8 條線路構(gòu)成本市的軌道交通線網(wǎng)，線路全長250 多km，共計(jì)187 個(gè)車站。2017 年底，又增加機(jī)場線、武鳴線以及部份線路的延長線，線路總長達(dá)到386.6 km，車站236座。目前，為配合2035 年城市總規(guī)的編制，南寧市啟動(dòng)了以建立層次分明、體系完善、高度適應(yīng)城市功能為目標(biāo)的新一輪線網(wǎng)的規(guī)劃和編制工作。

南寧軌道交通1 號(hào)線已于2016 年底建成通車，2 號(hào)線已于2017 年底建成通車，目前日均客流量約為60 萬人次。3、4、5 號(hào)線以及2 號(hào)線東延線工程均已開工建設(shè)，預(yù)計(jì)分別于2019、2020 及2021 年建成通車，屆時(shí)，南寧軌道交通的線網(wǎng)骨架將基本搭建完成，形成網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營。

隨著越來越多的市民選擇軌道交通作為出行的第一交通工具，車站客流量不斷增大，城市軌道交通線網(wǎng)的壓力隨之增大。同時(shí)市民對(duì)運(yùn)營的服務(wù)質(zhì)量要求逐步提高，運(yùn)營組織管理和指揮調(diào)度的壓力也“水漲船高”。

為應(yīng)對(duì)客流擁堵，避免安全事故，同時(shí)提高服務(wù)水平和質(zhì)量，必須強(qiáng)化信息化服務(wù)，對(duì)現(xiàn)存于各線路、各專業(yè)的一些信息系統(tǒng)、信息資源進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)信息共享，并在各類信息互聯(lián)互通的基礎(chǔ)上建設(shè)相應(yīng)的信息平臺(tái)，使管理者跟乘客通過該平臺(tái)能夠享受到這些有利用價(jià)值的信息服務(wù)。

綜上所述，目前國內(nèi)一些先進(jìn)城市已逐步建立地鐵線網(wǎng)實(shí)時(shí)客流分析與處理系統(tǒng)。通過設(shè)立該系統(tǒng)，可讓乘客通過地鐵官方網(wǎng)站、APP、媒體、車站查詢機(jī)、PIS 屏、廣播等形式及時(shí)了解各線路、各車站、各列車乃至各車廂的客流擁擠情況，了解車站周邊情況，了解地鐵故障及其他緊急情況，以便乘客合理安排出行計(jì)劃和路線。

通過設(shè)立實(shí)時(shí)客流分析與處理系統(tǒng)，不但可以打破單一的依靠人員巡視應(yīng)對(duì)突發(fā)大客流發(fā)出預(yù)警等問題，還能夠及時(shí)準(zhǔn)確的收集客流信息，并針對(duì)收集上來的信息進(jìn)行快速分析，給出客流信息預(yù)警，同時(shí)啟動(dòng)相關(guān)的應(yīng)急處置程序，從而大大提升車站對(duì)大客流的響應(yīng)及處置效率，有效避免發(fā)生踩踏事故，減少事故造成的人員、設(shè)備損失。

南寧作為軌道交通新興城市，雖然目前的客流擁堵情況還不是特別嚴(yán)重，但應(yīng)未雨綢繆，提前學(xué)習(xí)先進(jìn)城市的客流管理方法，提前規(guī)劃設(shè)計(jì)并擇機(jī)實(shí)施客流分析與處理系統(tǒng)，為即將來臨的網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營做好準(zhǔn)備。

2 需求和目標(biāo)

客流分析與處理信息系統(tǒng)，在需求上應(yīng)同時(shí)滿足運(yùn)營管理者和乘客兩方面的需求。

2.1 服務(wù)于運(yùn)營管理者的需求

軌道交通運(yùn)營管理的核心是組織與調(diào)度，開展工作的基礎(chǔ)是準(zhǔn)確地獲知各類運(yùn)營狀態(tài)信息，掌握具體情況后采取相應(yīng)的對(duì)策和決策。因此獲得運(yùn)營狀態(tài)信息是運(yùn)營管理者開展工作的基本需求和基礎(chǔ)。軌道交通網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營狀態(tài)是由車站運(yùn)營狀態(tài)、列車運(yùn)營狀態(tài)及線路運(yùn)營狀態(tài)3 個(gè)要素組成的，客流分析與處理信息系統(tǒng)需采集上述范圍內(nèi)的各類相關(guān)信息后進(jìn)行分析匯總，提報(bào)給運(yùn)營管理者，并能對(duì)可能發(fā)生的情況提出預(yù)警和應(yīng)對(duì)措施建議。

2.2 服務(wù)于乘客的需求

乘客出行過程概括起來包含兩個(gè)基本內(nèi)容，一個(gè)是乘客運(yùn)輸，另一個(gè)是獲取信息。隨著社會(huì)的發(fā)展，乘客的出行目的和出行方式也變得日益多元化，乘客希望出行時(shí)能夠獲取更多高質(zhì)量的出行信息。

1）基本需求：乘客乘坐軌道交通的主要目的在于交通運(yùn)輸，即基本需求。這一層次對(duì)信息的需求主要是：發(fā)車時(shí)間、班次、延誤通知、首末班車時(shí)間等。

2）安全需求：乘客安全需求主要指出行過程中的安全感。這一層次中乘客需實(shí)時(shí)了解當(dāng)前位置，當(dāng)前列車運(yùn)行路線，到站信息，獲取換乘建議與幫助等。

3）出行目標(biāo)信息需求：進(jìn)一步分析乘客在交通運(yùn)輸外的娛樂、休閑及社交目的等信息，并將對(duì)應(yīng)的服務(wù)提供給乘客，滿足乘客出行過程中對(duì)衣食住行的個(gè)性化需求。

4）私人空間需求：充分利用乘客候車、乘車過程中閑散時(shí)間，提供文字、視頻等個(gè)性化定制內(nèi)容，滿足乘客精神層面的需求。

2.3 目標(biāo)

通過對(duì)以上兩個(gè)方面的信息需求分析，實(shí)時(shí)客流分析系統(tǒng)的建設(shè)需要實(shí)現(xiàn)以下3 大目標(biāo)。

1）運(yùn)營服務(wù)人性化目標(biāo):通過乘客需求分析，準(zhǔn)確定義乘客的信息需求，為不間斷實(shí)現(xiàn)乘客需求覆蓋建立相對(duì)應(yīng)的信息系統(tǒng)，以達(dá)到人性化運(yùn)營服務(wù)的目的。

2）管理支撐信息化目標(biāo):采用信息化的管理手段將軌道交通管理對(duì)象的狀態(tài)、屬性、運(yùn)行規(guī)律轉(zhuǎn)化為信息，方便信息系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一地處理和分析，更好地支撐運(yùn)營管理。

3）資源整合網(wǎng)絡(luò)化目標(biāo):通過整合不同系統(tǒng)、不通車站、不同線路的離散資源，實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)化的層面統(tǒng)一采集和統(tǒng)一調(diào)度發(fā)布的功能。

3 可行性分析

根據(jù)前述需求分析來看，本系統(tǒng)主要涉及到客流及運(yùn)營數(shù)據(jù)的采集、分析和發(fā)布，因此該系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、運(yùn)營狀態(tài)分析子系統(tǒng)和信息發(fā)布子系統(tǒng)這3 大塊構(gòu)成。

3.1 數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)

本子系統(tǒng)具備對(duì)全網(wǎng)車站/場和車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集功能，不僅能夠獲取車站內(nèi)部主要區(qū)域、車廂內(nèi)部客流密度，還能采集車輛、車站/場等區(qū)域的重要設(shè)備、設(shè)施的基本狀態(tài)信息。

車站、列車客流數(shù)據(jù)采集、車地?zé)o線通信等3個(gè)方面基本涵蓋了與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)。目前較為成熟的客流檢測技術(shù)有：紅外線探測、熱敏探測、視頻圖像分析、手機(jī)信號(hào)探測計(jì)數(shù)等；針對(duì)車輛內(nèi)的客流密度檢測技術(shù)有：車體稱重檢測、車載視頻人員計(jì)數(shù)、RFID 射頻識(shí)別、AFC售檢票模型推斷等方式；IEEE802.11 以及LTE 等車地?zé)o線通信技術(shù)也均已廣泛應(yīng)用。而本系統(tǒng)主要從AFC、CCTV、ATS 等既有系統(tǒng)中采集相關(guān)數(shù)據(jù)信息，對(duì)應(yīng)只需增加相應(yīng)接口設(shè)備，無需另外增加大量投資。因此，本子系統(tǒng)的建設(shè)從經(jīng)濟(jì)技術(shù)方面來說均是可行的。

3.2 運(yùn)營狀態(tài)分析子系統(tǒng)

本子系統(tǒng)具備對(duì)運(yùn)營相關(guān)的實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘、詳細(xì)分析的能力，可提供詳細(xì)的線網(wǎng)運(yùn)營基本狀態(tài)信息、運(yùn)營管理和輔助決策等功能。

本子系統(tǒng)相對(duì)其他系統(tǒng)而言比較獨(dú)立，是一個(gè)典型的信息化應(yīng)用開發(fā)系統(tǒng)，主要包括軟件、數(shù)據(jù)庫以及服務(wù)器、存貯和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等，從技術(shù)上來說均已十分成熟。南寧軌道交通集團(tuán)前期已建設(shè)ACC、PCC 及信息中心，本系統(tǒng)的建設(shè)可充分利用既有的軟硬件資源，無需花費(fèi)過多投資，因此具備經(jīng)濟(jì)技術(shù)可行性。

3.3 信息發(fā)布子系統(tǒng)

本子系統(tǒng)具備將實(shí)時(shí)客流數(shù)據(jù)采集、分析、處理以及相關(guān)指令和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示在各現(xiàn)場終端上的功能。目前南寧軌道交通集團(tuán)可利用公司的官方網(wǎng)站、APP 應(yīng)用軟件、廣播電臺(tái)、站外司標(biāo)、車站查詢機(jī)、車載PIS LCD 屏、車站PIS LCD/PDP 屏和車站廣播系統(tǒng)等終端呈現(xiàn)方式。因此從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)層面來說都是完全可行的。

4 總體方案

4.1 實(shí)時(shí)客流分析與處理系統(tǒng)的功能

1）線網(wǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集

本信息系統(tǒng)主要服務(wù)于乘客和管理人員，線網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集可以及時(shí)地為乘客和管理人員提供準(zhǔn)確的信息。與運(yùn)營狀態(tài)有關(guān)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息主要包括AFC 數(shù)據(jù)、ATS 數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)和乘客智能手機(jī)終端數(shù)據(jù)。通過深度分析這些數(shù)據(jù)，可為乘客提供列車正點(diǎn)率、日均客流量等信息，同時(shí)還可為運(yùn)營管理人員提供除列車正點(diǎn)率、日均客流量以外的信息，如列車或系統(tǒng)故障率、平均故障時(shí)間等。

目前也可利用存儲(chǔ)下來的非實(shí)時(shí)AFC 客系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)的客流數(shù)據(jù)與信號(hào)ATS 系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)的車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行客流強(qiáng)度分析，模擬計(jì)算獲得相對(duì)準(zhǔn)確的客流分布模型，但是在緊急狀況發(fā)生時(shí)，這樣的模型就很難反映線網(wǎng)的客流分布。而實(shí)時(shí)的客流分布對(duì)于運(yùn)營管理非常重要，線網(wǎng)級(jí)實(shí)時(shí)客流分布統(tǒng)計(jì)，一般采用“AFC 系統(tǒng)客流分析和預(yù)測”與“CCTV視頻客流分析系統(tǒng)”相結(jié)合的方式，獲取更精確的客流分布信息，為軌道交通線網(wǎng)的運(yùn)營管理、信息發(fā)布和應(yīng)急處置提供指導(dǎo)與幫助。

2）全方位線網(wǎng)信息準(zhǔn)確發(fā)布

線網(wǎng)信息包括車站設(shè)備、設(shè)施等使用信息，以及其他動(dòng)態(tài)、靜態(tài)和臨時(shí)信息，這些信息的快速、準(zhǔn)確發(fā)布對(duì)提高整個(gè)軌道交通的運(yùn)營和服務(wù)質(zhì)量非常重要。乘客可通過查詢機(jī)、電臺(tái)、移動(dòng)電視臺(tái)、地鐵官方網(wǎng)站、APP 等獲取這些信息，為乘客出行提供大量有價(jià)值的信息，提高乘客出行的滿意度。除此之外，管理人員可以通過客服系統(tǒng)、線網(wǎng)控制中心（NOCC）/控制中心（OCC）工作站等進(jìn)一步了解更加詳細(xì)的信息。

3）客流誘導(dǎo)和疏散

目前，乘客的出行路線主要是根據(jù)自己的需要和判斷來進(jìn)行，這樣一旦發(fā)生比較嚴(yán)重的故障時(shí)，往往會(huì)引起站內(nèi)客流的擁堵。在軌道交通管理網(wǎng)絡(luò)化的大前提下，利用不同信息發(fā)布途徑（如地鐵官方網(wǎng)站、APP 等）發(fā)布實(shí)運(yùn)營信息，提前開展客流誘導(dǎo)和疏散工作，或當(dāng)乘客進(jìn)入軌道交通網(wǎng)以后，也可以通過站外司標(biāo)、PIS 系統(tǒng)發(fā)布實(shí)時(shí)地路網(wǎng)運(yùn)營狀況，避免大客流的發(fā)生。

4）智能應(yīng)急指揮的支撐

所謂智能應(yīng)急指揮，即信息化的應(yīng)急指揮，事故發(fā)生前能夠預(yù)判斷，事故發(fā)生時(shí)，能計(jì)算事故的影響度，以及對(duì)于預(yù)案執(zhí)行后的客流分布狀況的模擬計(jì)算，事故發(fā)生后，能對(duì)事故進(jìn)行總結(jié)和分析，以便運(yùn)營管理者更加方便直觀的對(duì)于事件進(jìn)行處置。

4.2 實(shí)時(shí)客流分析與處理系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程

從業(yè)務(wù)流程角度，實(shí)時(shí)客流分析與處理系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)分析和信息發(fā)布。

總體業(yè)務(wù)流程示意如圖1 所示。

圖1 總體業(yè)務(wù)流程圖Fig.1 Overall business flow chart

1）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)

車輛及車站視頻分析數(shù)據(jù)、人工錄入數(shù)據(jù)通過既有傳輸系統(tǒng)通道上傳至各線OCC 前置采集模塊，再由OCC 上傳至本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊；ATS 數(shù)據(jù)通過既有傳輸系統(tǒng)通道上傳至本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊；AFC 數(shù)據(jù)通過既有傳輸系統(tǒng)通道可直接進(jìn)入運(yùn)營業(yè)務(wù)分析服務(wù)器。

2）運(yùn)營狀態(tài)分析子系統(tǒng)

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過運(yùn)營業(yè)務(wù)分析服務(wù)器根據(jù)預(yù)案庫、專家?guī)爝M(jìn)行自動(dòng)數(shù)據(jù)分析，并把運(yùn)營狀態(tài)數(shù)據(jù)傳遞給綜合信息發(fā)布平臺(tái)。

3）信息發(fā)布子系統(tǒng)

由綜合信息發(fā)布平臺(tái)根據(jù)發(fā)布引擎和規(guī)則，對(duì)各信息載體進(jìn)行運(yùn)營狀態(tài)的信息發(fā)布以及對(duì)發(fā)布設(shè)備的反饋信息進(jìn)行監(jiān)控。

4.3 總體架構(gòu)

實(shí)時(shí)客流分析系統(tǒng)按照業(yè)務(wù)流程的環(huán)節(jié)來進(jìn)行分解后，可以得出系統(tǒng)的總體架構(gòu)，如圖2 所示。

實(shí)時(shí)客流采集系統(tǒng)采集對(duì)象主要包括：車站關(guān)鍵區(qū)域、列車車廂內(nèi)客流數(shù)據(jù)、人工錄入設(shè)施、設(shè)備信息等，這些對(duì)象與車站的CCTV 系統(tǒng)及車輛的稱重系統(tǒng)存在接口關(guān)系。車站將采集完的客流數(shù)據(jù)通過站內(nèi)傳輸系統(tǒng)發(fā)送至OCC 通信前置網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，再通過NOCC 通信前置網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)至運(yùn)營狀態(tài)分析系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

運(yùn)營狀態(tài)分析系統(tǒng)由分析服務(wù)器、發(fā)布服務(wù)器、網(wǎng)管終端、通信前置服務(wù)器、web 服務(wù)器、預(yù)案專家?guī)斓仍O(shè)備組成，利用著色引擎計(jì)算并顯示數(shù)據(jù)，Web Service 為其他系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)接口服務(wù)。

運(yùn)營狀態(tài)信息發(fā)布系統(tǒng)將處理好的信息發(fā)布到列車、車站的PIS 系統(tǒng)終端、站內(nèi)的信息查詢終端、乘客服務(wù)終端、OCC、NOCC 調(diào)度工作站等終端上顯示，同時(shí)支持各大門戶網(wǎng)站、政府職能部門終端、運(yùn)營商短信平臺(tái)、廣播電視臺(tái)、手機(jī)、平板等載體使用需求。

5 結(jié)束語

本著統(tǒng)籌規(guī)劃，分步實(shí)施的原則，南寧軌道交通實(shí)時(shí)客流分析與處理系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)趁著地鐵新線建設(shè)的時(shí)機(jī)切入，將該系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)采集接口、數(shù)據(jù)傳輸通道、數(shù)據(jù)發(fā)布通道的需求提前提出，要求乘客信息系統(tǒng)、AFC 系統(tǒng)、車地?zé)o線系統(tǒng)等在建系統(tǒng)在建設(shè)過程中滿足接口預(yù)留的條件，做好接入準(zhǔn)備，同時(shí)為實(shí)時(shí)客流分析與處理系統(tǒng)預(yù)留好帶寬。

圖2 系統(tǒng)的總體框架Fig.2 Overall framework of the system

本系統(tǒng)實(shí)施的內(nèi)容應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)整體功能以及客觀反映軌道交通網(wǎng)、線、站及車輛運(yùn)營狀態(tài)要求為依據(jù)；宜根據(jù)南寧軌道交通線路建設(shè)及運(yùn)營的具體情況，逐步分層遞進(jìn)地實(shí)施，不宜要求一步到位，但最好能在線網(wǎng)骨架基本建立完成時(shí)同步投入使用。