基于網絡化集中判圖的城市軌道交通新安檢系統設計*

張 森 于 敏

(1.廣州地鐵設計研究院股份有限公司， 510010， 廣州； 2.工業和信息化部電子第五研究所， 510610，廣州∥第一作者， 高級工程師)

為確保城市軌道交通的公共安全，落實防恐反恐工作，各城市均在軌道交通車站內設置了安全檢查設施[1-2]。

目前，廣州地鐵車站每個安檢點都配備專值人員進行X光機判圖工作，除個別大客流車站外，大部分的安檢員工作處于非飽滿狀態。特別是郊區線路平低峰時段，進站乘客很少，安檢員長時間空閑，造成人力資源的極大浪費。而另一方面，安檢隊伍已經逐步成為城市軌道交通中最龐大的運營人員隊伍。以廣州地鐵為例，目前安檢人員已過萬人，隨著“十三五”期間新線的陸續開通，預計2023年廣州地鐵線網的安檢人員將突破2萬人。按目前安檢人員平均人工成本，考慮一定的正常工資漲幅，預計2023年廣州地鐵全網安檢人員的年人工成本將超過15億元，這將給政府和企業造成極大的經濟成本壓力。

在不降低城市軌道交通車站安檢水平的同時，如何提高安檢人員的工作效率及工作飽滿度，降低人力成本，成為迫切需要解決的難題。本文在城市軌道交通安檢系統網絡化設計的基礎上，首次提出應用集中判圖功能的新安檢系統。

1 安檢系統網絡化設計

城市軌道交通安檢系統的網絡化設計是實現集中判圖功能的基礎條件，隨著GB 51151—2016《城市軌道交通公共安全防范系統工程技術規范》的實施，安檢系統網絡化設置[3-4]已經成為技術發展的必由選擇，也為實施符合城市軌道交通運營特點的新型安檢模式提供了必要的時空條件。

廣州地鐵新建的安檢系統按線網與車站2級管理進行建設，按線網、車站和現場3級控制的架構進行設計[5]。該安檢系統結構分為3層，其中：線網層實現對線網所有安檢設備的監控和數據采集，統計分析系統數據，自動生成各種報表；車站層實現對本站安檢設備的監控，采集相應的系統事件數據，并進行統計分析，自動生成各種報表；就地層實現對指定區域或出入口的安檢出入控制。車站現場的安檢設備主要包括通道式X光機、安檢門、臺式液體探測儀、爆炸物探測儀、分類安檢通道門、手持式金屬探測器、現場取證記錄儀、防爆器材、開包查驗站及安檢輔助器材等。

2 集中判圖功能設計

2.1 線網層系統集中判圖功能設計

線網層安檢系統由服務器、存儲設備、網絡設備及多個判圖座席組成，其集中判圖功能設計為：

1) 實時接收各車站安檢點上傳的行李X光掃描圖像及行李外觀照片，并根據各個判圖坐席的當前工作狀態及空閑狀態，計算空閑時間最長的判圖坐席。

2) 將接收到某安檢點的行李X光掃描圖像及行李外觀照片分配給當前空閑時間最長的判圖坐席來進行判圖工作。

3) 判圖坐席進入工作狀態，判圖員根據行李X光掃描圖像及行李外觀照片判斷是否存在疑似危險物。若存在疑似危險物，則在行李X光掃描圖像上疑似區域進行標注；若有多個行李則將疑似行李進行標注，并將標注后的判圖結果實時下傳至各車站安檢點主機，以輔助現場安檢員在眾多行李中快速準確找出疑似行李。

4) 該判圖座席進入空閑狀態，接收下一項判圖工作。

2.2 終端設備集中判圖功能設計

圖1為安檢點終端設備示意圖。圖1中，將乘客進站行走方向依次分為6個空間區域，進站安檢的過程為：

a) 俯視圖

b) 側視圖

1) 乘客進入區域1后，將行李放置在安檢傳送履帶上，乘客可能為多人，行李可能為多個。X光機在區域1前端自帶光柵探測，從探測到行李開始，至在規定間隔內(如5 s)沒有到探測行李，作為1個判圖任務。

2) 行李進入區域2的傳送履帶中，框架的下部為傳送履帶，框架的上部采用透明材質將行李整體覆蓋，避免乘客移動行李。傳送履帶上部框架的頂部內置了行李照像機，用于拍攝行李照片，行李照片傳送至安檢點主機。

3) 行李進入區域3，X光機對其進行掃描，得到圖像。X光機若采用雙源雙視角配置，可以得到垂直和水平2張X光掃描圖像，以輔助判圖員更迅速、準確地判圖。安檢點主機將行李照片及其X光圖像實時上傳至線網內的集中判圖中心系統。

4) 行李隨傳送履帶轉動進入區域4。傳送履帶的框架采用透明材質，可將行李整體覆蓋，避免乘客移動行李。當有疑似行李時，線網集中判圖中心將疑似行李X光圖像及照片下傳至安檢點主機，并標注顯示在顯示器上。傳送履帶設有指示燈帶，指示燈帶可采用發光二極管燈并接受安檢點主機控制，疑似行李通過時指示燈帶行李位置亮燈，隨著行李的移動,燈帶的亮燈部位也同時移動，以輔助安檢員快速準確判斷疑似行李。此外，顯示器及鍵盤可靈活布置在區域4～6中，以方便安檢員操作及看圖。

5) 區域5為行李提取區域。若為安全行李，則乘客直接提取行李后通過安檢；若為疑似行李，則安檢員需將行李提至區域6進行復檢。

6) 區域6為行李復檢臺。根據顯示器顯示的疑似行李的X光圖像及標注區域，安檢員對行李進行疑似危險物復檢，并將復檢結果上報至線網集中判圖中心系統。

2.3 集中判圖功能的邏輯流程設計

1) 乘客將隨身攜帶的行李放置在傳送履帶上，行李進入傳送履帶中。行李照像機拍攝乘客行李外觀照片，并上傳至安檢點主機。

2) 行李進入X光機中，X光機對行李進行X光掃描，得到掃描列像素，并將掃描圖像實時上傳至安檢點主機。

3) 安檢點主機根據履帶傳輸速度、傳輸距離自動計算時間差，將同一個行李的X光掃描列像素及外觀照片在時間上進行匹配后，實時上傳至線網集中判圖中心系統。

4) 線網集中判圖中心系統自動將當前接收到的行李列像素及照片分配至空閑時間最長的判圖坐席進行判圖作業。

5) 線網集中判圖中心的判圖員對行李進行專業判圖。為避免客流高峰時段行李連綿不絕導致判圖任務超長，系統具備將長任務切割的功能，即將長任務切割為多個1～2 m的短任務，短任務之間有一定的交叉距離，避免將1個行李切割在2個短任務中。

6) 若行李中存在疑似危險物，判圖員在X光圖像和照片上進行標注，并將標注過的圖像及照片實時下發至當前安檢點主機上。

7) 對于標注過的可疑行李的X光圖像及照片，現場安檢點顯示器顯示為可疑報警狀態(如圖標閃爍等)，用于提醒并輔助現場安檢員快速準確地確認。

8) 現場安檢點主機根據履帶速度自動計算出可疑行李的位置，并控制指示燈帶進行跟蹤，以輔助安檢員快速準確找出可疑行李。

9) 安檢員在復檢臺上對可疑行李進行復檢。

10) 若存在危險物，安檢員通過操作上報復檢結果為“危險”，并啟動相應的安檢后續措施，如勸離乘客、控制乘客、報警等；若不存在危險物，則進入下一步驟。

11) 安檢員通過操作上報復檢結果為“安全”，取消安檢點可疑報警狀態。

3 廣州地鐵廣州塔站安檢新系統運營實踐

2019年4月，在廣州城市軌道交通產業創新發展大會上，廣州地鐵發布了《新時代城市軌道交通創新與發展(廣州2019)》的戰略規劃，并于同年9月在中國城軌交通業主領導人峰會期間，推出了智慧地鐵示范車站成果展示，廣州塔站的安檢新系統是其中的重要成果之一。

廣州塔站安檢新系統對該站5個安檢點的X光機(見圖2 a))等設備進行網絡化連接，在車站設置了集中判圖室(見圖2 b))進行集中判圖作業。其設備運行的主要指標完成情況如下：

1) 在客流高峰時段，每臺X光機的判圖任務通行率約為800個/h，其中：每個判圖任務長度約為0.8 m，包含1～3個行李。

2) 應用智能判圖AI(人工智能)識別技術[6]輔助判圖員工作，早晚高峰時段每個行李的平均判圖時間約為2.6 s。

3) 在早晚高峰時段，集中判圖室配3～4名判圖員，平峰時段判圖配員2～3人。相較傳統安檢模式，新安檢系統判圖人力資源可平均節約40%。

4) 從現場安檢點X光機列像素開始生成到判圖員看到第1張列像素圖片，平均傳輸時間為150 ms。

5) 從后臺判圖員標注出疑似危險物區域到現場安檢員看到屏幕報警顯示，平均傳輸時間為150 ms。

6) 新安檢系統運行無故障時間大于30 000 h，故障的平均修復時間小于30 min。

a) 安檢終端

另外，由于采用了集中判圖，現場安檢點取消了判圖工作站，因此安檢門可以布置在X光機兩邊，乘客放置和等候行李更為便利；由于判圖時間的縮短，X光機的履帶轉速由原先的0.2 m/s增加至0.3 m/s，大幅提升了乘客的安檢通行速率[7]。

廣州地鐵“十三五”期間線路擬實施安檢新系統，廣州塔站示范工程為大規模推廣安檢的新系統和新設備積累了寶貴的運營經驗。

4 新安檢系統的綜合經濟效益分析

本文以國內某城市軌道交通線網為例進行說明。該線網的客運量約為500.0萬人次/日，設乘客的帶包率為70%，則通過X光機的乘客為350.0萬人次/日，其中：早高峰時段客流占比約為19.61%(約68.6萬人次)；晚高峰時段客流占比約為18.81%(約65.8萬人次)；平峰時段客流占比約為61.58%(約215.5萬人次)。該線網約有700個安檢點，X光機的通行速度及人工判圖速度按每小時服務1 200個人或行李予以估算。經計算，在傳統安檢模式下，不同運營時段安檢點判圖員的工作飽滿率分別為：早高峰段40.8%，晚高峰段39.2%，平峰段18.3%，全天平均為23.1%。

傳統安檢模式下，各安檢點的判圖工作均獨立進行。設線網每天的運營時長為18 h，按每臺X光機配1名判圖人員及三班兩運轉工作制計算，則需判圖人員約2 100人。

若采用基于網絡化集中判圖技術的新安檢系統，分2種班制進行排班：①高峰時段班制，在工作日的6：00—10：00及15：00—19：00安排1個人工班次，每日工作時間8 h。該班制人員4天工作、3天休息，并按40%安檢點計人數，則需人員392人；②平峰時段班制，安排1個班次人工負責其余運營時段判圖，每天工作時間為10 h。該班制人員4天工作、3天休息，并按20%安檢點計人數，則需人員245人。由此，新安檢系統下該線網合計共需判圖人員約637人。

綜上，采用集中判圖后可節約人力1 463人，節約率為69.7%。若按每人每年10萬元的人力成本計，并考慮5%的漲幅，則新安檢系統在10年全壽命周期內可節約安檢判圖人力成本約18.4億元。

5 結語

針對國內大型城市軌道交通的安檢現狀，本文在GB/T 26718—2011和GB 51151—2016 2個標準化基礎上提出在城市軌道交通安檢系統中應用網絡化集中判圖功能，通過X光機圖像實時傳輸、判圖任務綜合調度、座席任務均衡及分布式集成等技術，實現了安檢的實時判圖、遠程判圖和集中判圖。同時，隨著智能圖像AI識別技術的發展，通過AI技術可自動快速識別潛在的危險物體，輔助判圖員更快速、更精準判圖，進一步減少判圖時間，達到安檢判圖減員增效的目的。