有軌電車智能票務系統方案研究

（中鐵四院集團廣州設計院有限公司，廣東廣州 510699）

目前，各開通有軌電車的城市均存在較大比例的逃票問題，各運營公司為解決該問題，大多采用安排乘務人員在車上檢票，不僅增加了運營成本，收效也不理想。

隨著我國鐵路/軌交跨入“高速時代”和大發展階段，通過監控攝像頭進行人臉識別和追蹤的技術手段被廣泛應用。各大城市軌道交通運營部門/企業通過視頻監控數據針對重要站點開展了人員行為分析、群體異常行為分析等試點，但由于傳統檢票方式沒有發生改變，基于視頻的檢票技術僅停留在人臉識別，沒有與閘機整合，這種方式無法適用于有軌電車車站和車輛，因此需要針對有軌電車應用場景尋找一種基于輔助檢票的防逃票方案。

1 研究目標

首先解決影響有軌電車售檢票關鍵問題的關鍵技術，通過原理設計和方案設計，形成提高有軌電車售檢票效率和降低逃票率的系統方案，通過具體工程的應用和優化，形成具有推廣價值的有軌電車智能檢票系統解決方案。通過視頻識別技術結合刷卡信息，完成檢票確認和未刷卡乘客的跟蹤定位，為檢票人員提供精確的未刷卡乘客的位置信息，提高有軌電車的售檢票效率和客票收益。在符合國家和行業相關標準及地方標準的建設要求基礎上，采用先進的技術手段和系統架構，在統一的標準框架下實現統一部署、資源共享、平臺共用，并可擴展規模和升級應用的人像信息系統。采用信息化、大數據技術對全市公共安全管理進行綜合分析和管理監控，提高各站點管理水平和各站點治安運行效率，增強各部門應對突發事件的應急能力。

2 研究思路和方法

（1）通過對既有票務系統的分析，結合現場調研和各地業主需求，在不改變現有系統架構的前提下，通過對新增功能的分析，分解視頻監控、AFC、運行控制等系統設備，并根據檢票功能及定位性能要求，提出對各系統設備功能和性能的調整要求，分析由此帶來的成本、規格、指標等方面的改變。

（2）需要設計一種檢票方式，在不改變票務系統架構和硬件設備組成前提下，實現高效檢票、逃票人員定位、查票引導功能，最大限度降低逃票率。

（3）研究系統架構及功能分配的定義；研究逃票人員行為判斷工作原理；研究逃票人員定位跟蹤工作原理；研究防止逃票的管理手段。

（4）跨鏡頭追蹤系統主要由監控攝像頭、人臉識別算法、追蹤算法等組成。

（5）設計一種先進的設計架構，可滿足未來系統功能擴容的無縫升級，體現公共安全管理信息化和智能化的領先水平，為項目建設提供有效的技術支撐。系統建設完成后作為數據共享平臺，賦予各站點相應的客戶端權限，最大限度利用動態人像識別系統，實現數據互通、信息共享、全網共用，提高信息研判與執行指揮作戰的綜合能力。

（6）功能優勢主要為能夠降低帶寬占用率，智能視頻應用集成到網絡視頻設備后，只需要在網絡上傳輸少量數據便可以達到與原來同樣的效果。提高人力資源利用率，獲得更高的工作精度和更少的誤報警，有效提高發現威脅安全事件先兆的識別率。

3 智能檢票實現功能和場景

3.1 智能票務服務

智能票務服務系統旨在為不同旅客出行提供差異化的智能票務服務。首先對智能票務服務總體場景進行簡單描述，然后對票務總體場景中涉及的各個流程進行詳細介紹，最后按旅客的不同出行需求簡要闡述不同的出行場景。智能出行服務總體場景如圖1所示。

圖1 智能出行服務總體場景

3.2 賬號登錄與實名認證

3.2.1 功能描述

通過智能出行服務微信小程序，實現旅客賬號登錄、實名身份認證和旅客人臉信息采集。

3.2.2 流程描述

旅客出行前通過手機進入智能出行服務微信小程序，使用微信一鍵登錄完成賬號登錄功能。登錄后，旅客通過小程序錄入本人實名身份信息完成實名身份認證（錄入后不可更改），錄入本人人臉信息，完成人臉信息采集。

（1）實名身份認證流程。實名身份認證有兩種核驗方式：一種是旅客手動輸入姓名及身份證信息，調用身份信息認證API進行實名認證；另一種是錄入身份信息和檢測人臉信息，調用身份信息認證API進行實名認證。

（2）人臉信息采集流程。旅客通過智能出行服務小程序完成實名身份認證后，可以進一步錄入人臉信息，便于后期可以選擇無感過閘，提升旅客出行便捷性和出行體驗感。

3.3 基于線網圖的行程規劃與信息查詢

3.3.1 功能描述

旅客通過智能出行服務小程序可以查看列車運行線路圖，并可以基于線路圖完成列車運行時刻信息、站點信息等信息的查詢。

3.3.2 流程描述

（1）基于線網圖的行程規劃。旅客通過點擊線網圖上站點名稱，將該站點設置為起點，同樣操作將另一站點設置為終點，系統提供列車從出發站點到目的站點的行程路徑、耗時、票價及經過的車站等信息，便于旅客直觀了解乘坐列車出行的行程。

（2）站點信息查詢。旅客通過點擊線網圖站點，并點擊查看詳情按鈕，可以查看該站點不同方向的列車預計到站時間、下一站名稱、首末班車時間、車站三維模型等。

3.4 多票種購買

3.4.1 功能描述

旅客完成實名認證后，出行前可以通過智能出行服務小程序選擇不同票種進行購買，包括單次單程車票（單人出行）、計次單程車票（多人出行）、定期車票、聯票，并通過微信支付完成支付流程。在突發行程變更的情況下，旅客可以通過智能出行服務小程序發起退票退款流程，系統收到請求后，受理請求并完成退票退款處理。旅客也可以在抵達出發站點后，通過車站布置的自動售票機或者半自動售票機進行車票購買，購買的票種前期只考慮單次單程票，后期可以根據需求進行增加。

3.4.2 流程描述

（1）單次單程車票（單人出行）。旅客進入智能出行服務小程序的首頁，選擇起始站點、出行日期以及車票張數（1張），點擊“購票”后，若旅客未完成實名認證，則需實名認證后回到首頁繼續執行上述購票操作，若旅客已完成實名認證，則直接勾選購票須知，微信支付完成購票。旅客購買車票后，可通過小程序提供的電子二維碼、身份證過閘進站，若旅客已完成人臉錄入，還可通過人臉識別無感進站。通過車站自動售票機和半自動售票機，旅客可線下購買單次單程車票。

（2）計次單程車票（多人出行）。計次單程車票方便多人出行，由旅客團體中一名旅客進入智能出行服務小程序首頁，選擇起始站點、出行日期、車票張數（必須大于1張），點擊“購票”后，必須確保該次購票的所有旅客已經完成實名認證后，才可以勾選購票須知，微信支付完成購票。購票完成后，旅客團體憑電子二維碼計次車票計次掃碼進站。

（3）定期車票。旅客進入智能出行服務小程序首頁，點擊“定期票”，選擇定期票類型（日票/周票/月票），點擊“購票”后，若旅客未完成實名認證，則需實名認證后回到首頁繼續執行上述購票操作，若旅客已完成實名認證，需旅客已錄入人臉信息才可以繼續購票。否則，旅客需要在完成人臉信息錄入后，回到首頁繼續執行上述操作流程，然后勾選定期車票購票須知，微信支付完成購票。購買定期票后，旅客可在定期票規定期限內憑電子二維碼乘車。

（4）聯票。旅客進入智能出行服務小程序首頁，點擊“聯票”，選擇車票和目的地門票，點擊“購票”后，若旅客未完成實名認證，則需實名認證后回到首頁繼續執行上述購票操作，若旅客已完成實名認證，則直接勾選車票及目的地門票購票須知，微信支付完成購票。旅客購買聯票后，可通過小程序提供的電子二維碼、身份證進入車站，若旅客已完成人臉信息錄入，還可通過人臉識別無感進站。旅客到達景區后，通過刷身份證參觀聯票內已購買目的地門票。

（5）退票。通過智能出行服務小程序購買的車票，可在線上完成退票操作。通過車站自動售票機或者半自動售票機購買的車票只能通過人工服務窗口完成退票操作。

線下退票流程：旅客憑紙質車票到車站人工服務窗口申請退票，工作人員根據車票是否使用決定是否受理退票。若車票已使用，則無法完成退票，未使用則進行人工退票處理，費用原路返回。

3.5 多方式進站

3.5.1 功能描述

旅客完成車票購票后，使用車票憑證可以進站乘車，憑證包括電子二維碼、身份證、人臉、紙質二維碼。

3.5.2 流程描述

（1）電子二維碼過閘進站；

（2）身份證過閘進站；

（3）人臉無感過閘進站；

（4）紙質二維碼進站。

多方式出站與進站流程大致相同。

4 智能票務實現方案

智能票務服務系統圖如圖2所示。

圖2 智能票務服務系統圖

5 關鍵技術

5.1 基于步態識別的人員特征及行為特征分析技術

5.1.1 概述

公共交通運營商現階段存在的主要痛點為逃票問題嚴重、危險人物及危險行為難以追蹤定位、無法準確預測入流等。通過建立車站人物特征識別及追蹤定位系統，逐步減緩痛點的嚴重程度，降低運營的人工成本及設備的維護成本。

5.1.2 目標和目的

目標：目前的智能攝像頭只作為監控功能使用，無法進一步自動識別人物特征，尋找逃票人員、危險人員、危險行為只能通過人工實時觀看監控視頻獲取，人工成本高且效率非常低，所以降低人工成本及后期維護成本是公共交通運營商的首要目標。

目的：利用監控視頻數據，通過算法模型搭建人物特征識別及追蹤定位系統平臺，從而進行實時人臉進站/逃票人員識別追蹤、異常人員識別追蹤、異常行為識別追蹤及車站人流情況預測分析等功能。

5.2 基于場景建模的人員定位和多場景跟蹤技術

跨鏡頭追蹤功能包括：（1）人臉特征識別；（2）人臉建模；（3）人員比對；（4）布控告警；（5）人員蹤跡查詢；（6）以臉搜臉；（7）人員軌跡分析。

6 結語

目前的系統功能實現和算法并未達到成熟應用的程度，在現場應用中，應該通過與業主和運維人員的溝通、對需求的深入分析、對性能指標的持續改進、充分的室內仿真，不斷完善系統功能和性能。