基于乘客畫像的城市軌道交通安檢識別技術(shù)與應(yīng)用

張 森 于 敏

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

截至2019年底，我國內(nèi)地41個城市共開通了190條城市軌道交通運營線路，運營總里程已超過6 200 km。所有線路均按有關(guān)法律規(guī)定和強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)開展安檢工作。據(jù)統(tǒng)計：2018年底共有安檢員61 044人，占全部運營生產(chǎn)人數(shù)的22.4%；安檢工作年投入約40億元；安檢查獲的物品危害性有限，且危險品檢出率卻不高。例如，2019年北京地鐵安檢查獲物品中，日常用品(打火機(jī)油、氣，民用噴劑，普通刀具等)占比達(dá)99%[1]。可見，安檢工作投入大，效果卻一般。

城市軌道交通大客流與安檢能力不足的矛盾十分突出。以廣州地鐵為例：2019年，早高峰(08：00—09：00)日均客流量約為62萬人次，安檢點為692個，平均乘客安檢時間為4 s，市中心大客流車站的早高峰平均乘客安檢時間只有2～3 s。

2018年3月，國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于保障城市軌道交通安全運行的意見》，明確提出鼓勵推廣應(yīng)用智能化手段、快速安檢新技術(shù)、新產(chǎn)品，逐步建立與城市軌道交通客流特點相適應(yīng)的安檢新模式。

基于乘客征信的快速安檢技術(shù)已經(jīng)在民航領(lǐng)域多有應(yīng)用[2-4]，但在地鐵行業(yè)僅有部分大型城市[5]開展了試點應(yīng)用研究。

在不降低安檢水平的同時，如何提高安檢員的工作效率、降低人力成本，已成為迫切需要解決的難題。對此，本文對基于乘客信用畫像的城市軌道交通安檢應(yīng)用進(jìn)行探討。

1 安檢系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化

安檢系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化是實現(xiàn)乘客信用安檢的基礎(chǔ)條件。隨著GB 51151—2016《城市軌道交通公共安全防范系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》的實施，安檢系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化[6-7]已成為技術(shù)發(fā)展的必然選擇。

安檢系統(tǒng)按控制中心與車站兩級管理、控制中心、車站和現(xiàn)場三級架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計[8]。線網(wǎng)層實現(xiàn)對線網(wǎng)所有安檢設(shè)備的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集，統(tǒng)計分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)，自動生成各種報表；車站層實現(xiàn)對本車站安檢設(shè)備的監(jiān)控，采集相應(yīng)的系統(tǒng)事件數(shù)據(jù)，并進(jìn)行統(tǒng)計分析，自動生成各種報表；就地層實現(xiàn)對指定區(qū)域或出入口的安檢出入控制。

現(xiàn)場安檢設(shè)備通過有線網(wǎng)絡(luò)或WiFi(無線網(wǎng)絡(luò))接入安檢系統(tǒng)，并通過線路或線網(wǎng)骨干網(wǎng)同線網(wǎng)層的安檢系統(tǒng)互聯(lián)。安檢系統(tǒng)總體架構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 安檢系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

2 乘客畫像信息庫

新時代的城市軌道交通應(yīng)建立“以乘客為中心”的服務(wù)理念，從大眾性普適服務(wù)向精準(zhǔn)服務(wù)轉(zhuǎn)變。對此，需將以設(shè)備、事件、票卡等為對象的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫升級為以乘客為對象的信息庫，統(tǒng)籌建設(shè)適用于多應(yīng)用的開放共享型線網(wǎng)乘客畫像信息庫，關(guān)聯(lián)乘客生物及非生物特征、電話、身份證、社會征信、地鐵征信、支付賬戶等標(biāo)簽信息。安檢系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)及自動售檢票系統(tǒng)等向線網(wǎng)乘客畫像信息庫寫入專業(yè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，并按權(quán)限獲取相應(yīng)數(shù)據(jù)，共同為乘客提供精準(zhǔn)服務(wù)應(yīng)用。

乘客畫像信息庫結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

圖2 乘客畫像信息庫結(jié)構(gòu)示意圖

與本文安檢應(yīng)用相關(guān)的乘客畫像數(shù)據(jù)主要有：①從手機(jī)端與設(shè)備端上傳的乘客注冊的實名信息；②從票務(wù)系統(tǒng)上傳，乘客使用的實名票卡(如乘車二維碼、云卡及生物特征票種等)和地鐵通行數(shù)據(jù)；③從票務(wù)系統(tǒng)上傳有逃票漏票不良記錄人員的數(shù)據(jù)；④從視頻監(jiān)控系統(tǒng)上傳或站務(wù)錄入的有地鐵打架斗毆、派廣告?zhèn)鲉?、小商小販、乞討賣藝等不良記錄的人員數(shù)據(jù)；⑤從公安系統(tǒng)上傳的六類人員數(shù)據(jù)；⑥從其它外部系統(tǒng)獲取的其它數(shù)據(jù)(如防疫數(shù)據(jù)等)。

3 安檢識別技術(shù)及應(yīng)用

3.1 重點人員識別

安檢系統(tǒng)結(jié)合公安系統(tǒng)數(shù)據(jù)、防疫數(shù)據(jù)等外部社會征信數(shù)據(jù)，以及在地鐵的猥褻行為、打架斗毆、乞討賣藝、廣告小販等內(nèi)部征信數(shù)據(jù)，建設(shè)安檢重點人員庫。

安檢重點人員庫基于公共安全、社會秩序、公共利益、乘客秩序及乘客權(quán)益5個維度進(jìn)行分類(見表1)。

表1 重點人員分類屬性表

現(xiàn)場安檢點通過安檢門精準(zhǔn)識別人臉[9-10]。當(dāng)重點人員進(jìn)站時，地鐵根據(jù)不同時期相關(guān)政策要求，啟動相應(yīng)的地鐵內(nèi)部與外部聯(lián)動。當(dāng)一類至三類重點人員進(jìn)站時：對其進(jìn)行嚴(yán)格安檢，內(nèi)部聯(lián)動CCTV等系統(tǒng)進(jìn)行全過程精準(zhǔn)跟蹤，外部向公安反恐平臺發(fā)出報警信息；公安部門核實信息后，啟動區(qū)域布控、預(yù)警、最小作戰(zhàn)單元等聯(lián)防措施。當(dāng)四類至五類重點人員進(jìn)站時：對其進(jìn)行嚴(yán)格安檢，內(nèi)部聯(lián)動CCTV等系統(tǒng)進(jìn)行全過程精準(zhǔn)跟蹤，現(xiàn)場采取沒收廣告?zhèn)鲉?、勸離乞討賣藝人員、體溫防疫檢測等措施手段。重點人員識別應(yīng)用流程如圖3所示。

圖3 重點人員識別應(yīng)用流程示意圖

根據(jù)公安部門相關(guān)規(guī)定及信息安全要求，地鐵運營方需通過地方公安政務(wù)平臺及公安視頻專網(wǎng)訪問公安部門內(nèi)部網(wǎng)。其中，地鐵的乘客注冊驗證信息及安檢嫌疑人或危險物品報警信息等視頻及圖像流數(shù)據(jù)通過公安視頻專網(wǎng)上傳至公安部門內(nèi)部網(wǎng)，公安視頻專網(wǎng)采用高帶寬單向傳輸，適用于視頻圖像等大數(shù)據(jù)傳輸。公安部門內(nèi)部網(wǎng)的聯(lián)防預(yù)警處理、實名驗證反饋、重點人員特征庫等數(shù)據(jù)通過政務(wù)網(wǎng)至地鐵相關(guān)信息系統(tǒng)。傳輸方式見圖4。

圖4 地鐵與公安部門的網(wǎng)絡(luò)信息傳輸示意圖

3.2 乘客分類識別技術(shù)及應(yīng)用

安檢系統(tǒng)收集進(jìn)站乘客信息，結(jié)合逃票漏票記錄、歷史攜帶違禁品及危險品記錄、地鐵出行動態(tài)記錄等地鐵征信數(shù)據(jù)，以及安檢重點人員庫數(shù)據(jù)，統(tǒng)籌建設(shè)安檢乘客畫像庫(乘客畫像信息庫的子庫)。其中，乘客分為通過地鐵APP注冊乘客及通過安檢門攝像頭拍攝的非注冊乘客。

安檢乘客畫像庫可根據(jù)地鐵征信數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)更新，對乘客進(jìn)行白黑灰名單屬性劃分。乘客畫像屬性如表2所示。

表2 乘客畫像屬性表

安檢系統(tǒng)在安檢點設(shè)置帶生物特征識別功能的通道。當(dāng)乘客進(jìn)站時，安檢系統(tǒng)通過精準(zhǔn)生物特征提取、比對、識別，獲取乘客白灰黑屬性，將乘客通行方式相應(yīng)劃分為快速通行、正常安檢及重點嚴(yán)格安檢。乘客分類識別技術(shù)的應(yīng)用如圖5所示，其主要有3種應(yīng)用方式。

圖5 乘客分類識別應(yīng)用示意圖

3.2.1 應(yīng)用方式一

乘客分類識別技術(shù)應(yīng)用方式一為無障礙通行方式。在安檢點設(shè)置帶人臉識別及液晶屏顯示功能的安檢門(見圖6及圖7)。該安檢門除金屬探測功能外，還具備報警位置提示以及檢測汽油、煤油、酒精等危險品的功能。當(dāng)不同屬性的乘客通過時，液晶屏顯示該乘客實名信息、屬性及報警位置提示，以輔助復(fù)檢員進(jìn)行精準(zhǔn)復(fù)檢。其中，對白名單乘客給予較大的信任，可簡易安檢，快速通行；對灰名單乘客正常安檢；對黑名單乘客嚴(yán)格安檢。

圖6 應(yīng)用方式一的安檢平面圖

圖7 應(yīng)用方式一的安檢門液晶屏顯示界面

該方式的優(yōu)點是：乘客通行無阻擋，行走路線暢通，體驗較好。缺點是：所有乘客均可通行，無法按表1對重點人員阻攔安檢，僅作為輔助復(fù)檢員的信息。

廣州地鐵體育西路站E口(2018年7月至今)及智慧化車站——廣州塔站(2019年10月至今)進(jìn)行了應(yīng)用方式一的示范使用。

3.2.2 應(yīng)用方式二

乘客分類識別技術(shù)應(yīng)用方式二采用阻隔式通道(見圖8)。阻隔式通道由具備生物物征識別功能的阻隔式閘機(jī)及有液晶屏顯示功能的安檢門組成。閘機(jī)與安檢門可采用一體式設(shè)計或分離式設(shè)計。阻隔式通道也具備報警位置提示以及汽油、煤油、酒精等危險品檢測等功能。阻隔式通道對乘客進(jìn)行生物特征識別，且僅給予不帶行李或小包裹的白名單乘客較大信任，允許其簡易安檢、快速通行。

圖8 應(yīng)用方式二的安檢平面圖

應(yīng)用方式二的優(yōu)點是：有效進(jìn)行乘客精準(zhǔn)分類，僅為有權(quán)限的乘客開放通行。缺點為：乘客通行受阻隔，需在此處及檢票機(jī)處兩次刷卡或刷臉驗證，體驗感差。

2018年10月起，廣州地鐵萬勝圍站、珠江新城站及嘉禾萬望站進(jìn)行了應(yīng)用方式二的示范使用。由于乘客體驗差及相關(guān)政策等原因，目前該方式暫停使用。

3.2.3 應(yīng)用方式三

乘客分類識別技術(shù)應(yīng)用方式三為票務(wù)安檢一體機(jī)方式(見圖9)。綜合考慮方式一與方式二的優(yōu)缺點，結(jié)合《智慧城軌發(fā)展綱要》中“探索票檢、安檢合一的新模式”的要求，開發(fā)了票務(wù)安檢一體機(jī)，使票務(wù)系統(tǒng)及安檢系統(tǒng)共享乘客信息。此設(shè)備僅允許不帶行李或小包裹的乘客通過。其他乘客走X光機(jī)通道安檢進(jìn)站。乘客需先通過APP進(jìn)行實名注冊并申請開通此業(yè)務(wù)；當(dāng)乘客通過時，票務(wù)安檢一體機(jī)識別乘客生物特征、核實乘客為白名單并核對票證有效性后直接放行乘客通過。當(dāng)票證為生物特征票種時，票務(wù)安檢一體機(jī)將生物特征信息同時上傳至票務(wù)系統(tǒng)及安檢系統(tǒng)進(jìn)行驗證，待驗證均有效后再放白名單乘客通行；當(dāng)票證為其它票種時，待票卡經(jīng)有效性驗證，且安檢驗證為白名單后，放乘客通過。

圖9 應(yīng)用方式三的安檢平面圖

應(yīng)用方式三的優(yōu)點是：不僅避免了乘客的兩次驗證，改善了乘客體驗，還完成了精準(zhǔn)的乘客分類。缺點是：在站外安檢或出入口通道安檢情況下，會對付費區(qū)及非付費區(qū)隔離產(chǎn)生較大影響。因此，該方式僅適用于進(jìn)站檢票機(jī)前安檢。

2019年9月至今，在廣州地鐵智慧化車站(廣州塔站及天河智慧城站)進(jìn)行了應(yīng)用方式三的示范使用。按相關(guān)政策要求，乘客攜帶大行李仍需通過X光機(jī)的檢查。

4 結(jié)語

全員安檢模式下，安檢員需對所有乘客無差別安檢。巨大的客流量迫使安檢員長時間、快速、高強(qiáng)度工作，不僅易于因工作疲勞而漏檢或草率檢查，還容易滋生“走過場、流于形式”的現(xiàn)象，使安檢效果不佳。

針對安檢現(xiàn)狀，本文提出基于乘客信用畫像的城市軌道交通安檢應(yīng)用，統(tǒng)籌建設(shè)乘客畫像信息庫，多維度分析乘客動態(tài)征信數(shù)據(jù)，進(jìn)行乘客屬性動態(tài)劃分，從而實現(xiàn)各種分類識別技術(shù)的應(yīng)用。

基于乘客畫像信息庫技術(shù)，安檢模式可從“普適大眾安檢”向“精準(zhǔn)重點安檢”模式轉(zhuǎn)變。不僅實現(xiàn)了白名單乘客快速通行，釋放了白名單乘客所消耗的安檢資源，減少安檢運營成本，而且將有限的安檢資源精準(zhǔn)地用于黑名單乘客與灰名單乘客的重點檢查，用技術(shù)防范輔助人力防范，保障了地鐵安全；還滿足了推廣快速安檢新技術(shù)、新產(chǎn)品，建立與客流相適應(yīng)的安檢新模式等政策要求。