智慧地鐵的應用與發(fā)展

蔡 璇

（卡斯柯信號有限公司，北京 100022）

0 引言

城市軌道交通的建設滿足了人們?nèi)粘Ｍㄇ诨虺鲇蔚男枨螅?在一定程度上解決了地面交通堵塞問題，但隨著越來越多的人選擇使用公共交通出行，它也存在人流密集、時間分布集中等問題。 地鐵、車站的組織調(diào)度問題一直是客運管理的難點。 為防止客流高峰期出現(xiàn)人流對沖現(xiàn)象，城市軌道交通通常采用加建運營路線、添加輔助路線、組織疏導路線等方法來提高客流驟增時段的通行效率，同時保障運營安全有序。 但隨著城市信息化的進一步發(fā)展， 乘客綜合素質(zhì)提高，對車站的需求已經(jīng)由被動接受信息變?yōu)閷で蟾蛹皶r、有效、便捷、精準的信息化服務。

與此同時，5G 通信、AI、云計算、區(qū)塊鏈和大數(shù)據(jù)等新興計算機信息技術的在工程建設領域逐步成熟落地，對行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展進步起到了卓有成效的強大推動，展現(xiàn)出了數(shù)據(jù)賦能的強大驅(qū)動力。 因此，將城市軌道交通的建設，確保整個城市軌道交通運輸在其壽命周期中保持連續(xù)的高安全、高質(zhì)量和高效率的公共交通服務。 智慧地鐵的概念一提出，即引起全行業(yè)的廣泛關注。 形成鐵線網(wǎng)全局運行安全保障、提升乘客幸福感、提高軌道交通運輸效率和改善運營商經(jīng)營效益的共贏局面。

1 智慧地鐵發(fā)展現(xiàn)狀

智慧地鐵現(xiàn)階段的智慧特征主要實現(xiàn)內(nèi)容為：在多維感知方面，通過視頻、傳感器及設備接口等實現(xiàn)對人員、設施設備、事件、場所及環(huán)境等全方位數(shù)據(jù)的采集；在實時數(shù)據(jù)分析方面，對采集的海量數(shù)據(jù)進行實時跟蹤分析；在聯(lián)動執(zhí)行方面，建立不同業(yè)務之間的聯(lián)動關系；在協(xié)同決策方面，利用實時分析的結(jié)果來輔助決策，進而決定下一步的操作。 其建設范圍主要包括以下2 個方面。

1.1 結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、云平臺的信息化建設

依托物聯(lián)網(wǎng)技術與人臉識別、 視頻分析技術，打造全網(wǎng)線安全調(diào)度指揮中心， 再利用大數(shù)據(jù)分析，可以實現(xiàn)全軌道交通危險自動預警，提升安檢系統(tǒng)的安全級別，增強各部門調(diào)度協(xié)調(diào)效率。 還可以將采集到的海量數(shù)據(jù)信息儲存到大數(shù)據(jù)中心，進行縱向?qū)Ρ确治觯瑢θ粘＿\營數(shù)據(jù)實現(xiàn)智能跟蹤對比，方便決策者做出有針對性的管理結(jié)構(gòu)優(yōu)化，為乘客提供更加有針對性、引導性的信息服務。 網(wǎng)絡資源的高效整合為城市軌道交通的調(diào)度提供了更全面、 更廣闊的思路，打破了協(xié)調(diào)割裂的局面，實現(xiàn)了乘客獲得現(xiàn)代化高效服務、鐵路運營指揮安全有序的雙贏局面。

云平臺在軌道交通中的應用可以從硬件層面實現(xiàn)靈活的資源規(guī)劃，提高硬件的利用率，從平臺層面推進系統(tǒng)整合和建設，實現(xiàn)開放式數(shù)據(jù)交換，從業(yè)務層面進行系統(tǒng)化， 提高了系統(tǒng)之間的靈活性和協(xié)調(diào)性；實現(xiàn)了業(yè)務層和運營層的分離，顯著提高了運營的效率，云平臺可以支撐大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)及人工智能等技術的應用，支持軌道交通的智能化發(fā)展。 目前，軌道交通基礎信息平臺正在按照 “線網(wǎng)層業(yè)務系統(tǒng)云平臺+傳統(tǒng)線路業(yè)務系統(tǒng)方案”進行建設，統(tǒng)一建設軌道交通云平臺綜合業(yè)務承載系統(tǒng)， 各線路層的生產(chǎn)系統(tǒng)依照傳統(tǒng)方式進行獨立建設， 線網(wǎng)層云平臺提供的服務包括NCC、線網(wǎng)門禁、線網(wǎng)客服、廣播等系統(tǒng)，向所有業(yè)務系統(tǒng)提供計算、存儲、視頻存儲、操作系統(tǒng)等資源，為各個系統(tǒng)提供人工智能、大數(shù)據(jù)等基礎支撐服務。

1.2 乘客智慧服務建設

現(xiàn)有的智慧地鐵必須向乘客提供統(tǒng)一標準且網(wǎng)絡化的智慧地鐵服務，要求以交通流量、客流量、票流為著重點，車站配備了新一代的裝有AFC 系統(tǒng)的前端設備，能夠為乘客提供更加多元的車票服務。 建立全市地鐵乘客的信用體系，根據(jù)不同的標準將乘客分為不同安全等級，能夠顯著提高安檢效率。 系統(tǒng)結(jié)合了大數(shù)據(jù)、人臉識別和影像分析等前沿技術，將安檢和檢票整合成一個整體， 保證乘客能夠以較快速度進站。 利用行為分析技術，在全市地鐵推動安檢建設無感化，在減少工作人員的同時，也能提高工作效率。

2 智慧地鐵未來發(fā)展方向

智慧地鐵的發(fā)展方向是實現(xiàn)主動感知、 分析診斷、獨立決策、精確執(zhí)行和自我學習。 在智慧地鐵現(xiàn)階段基礎上，與知識圖譜、深度學習等人工智能技術進行融合，提高綜合研究判斷和自主學習能力，具有較高的智能性，不斷應用、積累并創(chuàng)造知識，實現(xiàn)業(yè)務整體的自我完善和持續(xù)改進。

2.1 客流智能監(jiān)測與管控

首先，利用智能影像分析技術，在車站公共區(qū)域利用先進的客流采集技術，智能分析監(jiān)控影像，自動檢測扶梯運行狀態(tài)、乘客的異常行為，有效統(tǒng)計客流量和識別異常事件。并利用AFC 閘機和手機嗅探技術對客流進行實時記錄和分析， 獲取立體化的客流數(shù)據(jù)，對乘客出行的時空軌跡進行精確描摹。 綜合交通管理平臺的軟件將其轉(zhuǎn)化成對客流情況的統(tǒng)計分析和應用，并通過與其他來源的數(shù)據(jù)進行對比分析，得到對某類事件的判別結(jié)果，提高運營的安全性和效率。

其次，實現(xiàn)了車站場景聯(lián)動。 結(jié)合運營流程職責和流程范圍，在綜合運輸系統(tǒng)管理平臺上研發(fā)具有高度自動化的場景聯(lián)合行動功能，具體包括車站喚醒服務、車站睡眠服務、高峰客流服務、旅客服務、節(jié)能運營服務等場景。 以早班站喚醒場景為例，按照以下順序?qū)嵤﹫鼍奥?lián)動方案：啟動地鐵站臺的早間系統(tǒng)控制模式；打開車站工作區(qū)域燈光啟動照明模式；打開車站監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測各出入口的進出站情景； 啟動廣播PA 系統(tǒng)播放車站開放信息； 打開PIS 各系統(tǒng)的顯示屏；由控制中樞遠程發(fā)送站臺門開關自行檢測指令并自行接收所得到的反饋；遠程發(fā)送AFC 終端自檢指令并接收反饋； 遠程下發(fā)車站自動扶梯投入運行指令；遙控開啟出入口防盜卷簾門。

2.2 5G 技術在智慧地鐵中的應用

5G 技術為軌道交通的多業(yè)務服務承載能力與運營管理模式帶來了新可能。 利用5G 技術搭建的智能地鐵運營系統(tǒng)的無線網(wǎng)絡通道，集成了從基礎設施服務層、能力平臺過渡層到智能用戶應用層的3 層次一體化架構(gòu)平臺,可以實現(xiàn)智慧感知，智慧聯(lián)系和智慧分析功能， 支持上層智能場景及其應用的操作和維護，并使用數(shù)據(jù)提高安全性、效率和服務。

在面向地下鐵路的運營管理模式時，在研發(fā)運用5G 科技遠距離指引應用場景進行維護后， 可以提高地下鐵路管理模式的運行效率，降低管理難度。 在面向城市建設的施工場景中，通過結(jié)合當?shù)爻鞘械牡乩砦恢玫忍攸c或優(yōu)勢， 通過5G 科技研發(fā)智能車站工作節(jié)點和盾構(gòu)掘進的應用方法，為地下鐵路的建造提供了新的思路。可以發(fā)現(xiàn)，通過5G 技術的應用可以為城市建設提供更多便利有效的措施。 在面向地下鐵路安全管理系統(tǒng)方面， 通過研發(fā)以5G 科技為基礎的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)測公共區(qū)域，以達到公共安全的管理。 升級現(xiàn)有扶梯、升降梯，閘機，進出站口等節(jié)點不夠清晰的攝像頭，運用5G 網(wǎng)絡，實現(xiàn)多鏈路多節(jié)點多通道的網(wǎng)絡視頻傳輸渠道，可以使管理系統(tǒng)更加安全便捷。

3 結(jié)語

地下鐵路的智能化發(fā)展需要先進的數(shù)據(jù)采集方法、數(shù)據(jù)管理方法以及信息分析方法。 以管理運營模式為出發(fā)點，提出了智能化地下鐵路信息系統(tǒng)未來的發(fā)展應用方向。 從現(xiàn)有的大量設備信息、數(shù)據(jù)信息出發(fā)，并借鑒融合了大數(shù)據(jù)技術，物聯(lián)網(wǎng)技術，人工智能技術和虛擬現(xiàn)實技術，在這些技術的基礎上，建設地下鐵路多業(yè)務應用服務的是構(gòu)建智能化地鐵信息系統(tǒng)的建設思想。 在地下鐵路智能應用服務的需求不停增長下，越來越多的城市提出了智能地下鐵路的建設方案。 隨著大數(shù)據(jù)技術，物聯(lián)網(wǎng)技術，人工智能技術和虛擬現(xiàn)實技術等新一代信息技術的快速發(fā)展，將進一步推動智能地下鐵路的實施。