人臉識別支付系統對于地鐵車站空間環境提升初探

王新艷

中國鐵路設計集團有限公司，天津，300000

0 引言

面對2008年國際金融危機的沖擊，我國政府投入4萬億加大基礎設施建設，自此國內城市軌道交通進入迅猛發展的十年。由于城軌運輸具有準時、安全、高效、環保的特點，逐步成為城市公共交通的骨干。截至2022年9月30日，我國大陸地區開通軌道交通的城市共52個，投運城軌交通線路共9788.64公里，開通運營城市軌道交通線路277條，其中地鐵7655.32公里，占比78.21%。如圖1所示。

圖1 全國前10 城市軌道交通運營里程情況統計（截至2022 年9 月30 日）

當城軌建設日漸普及、為人們生活帶來極大便捷的同時，也產生相應的問題和煩惱。為了最大限度保證乘客安全、避免安全隱患，目前國內已通車城軌線路均采用嚴格的安防系統，安檢流程復雜；車站AFC系統大多采用傳統卡票形式，只有部分城市開通了移動支付，運營方式還處于傳統管理階段。在早晚高峰客流壓力巨大的情況下，必然會影響乘客出行體驗。

1 地鐵車站站廳公共區現狀

以筆者所在深圳地區深大地鐵站為例，深大站地處南山科技園和深圳大學交匯地帶，所處位置是深圳市乃至全國科技、信息、人才資源最密集的區域之一，為標準地下二層島式車站形式，地下一層為站廳層、地下二層為站臺層。車站自2009年投入運營，主要服務周邊深圳大學、科技園就業人口及周邊居住人口，日均客流量超十萬人次，其中早晚高峰進出站客流占全天總客流的65%以上，乘客對于通行效率及空間體驗的要求較高。

通過對深大地鐵站工作日早高峰時段（8:00AM-9:00AM）乘客流線進行調研。乘客由地面經出入口通道進入地下一層站廳公共區平均用時2min。站廳總面積約1550m2，分為付費區及非付費區，通過進出站閘機相連，共設置進站檢票機16個、出站檢票機25個。進、出站閘機是所有乘客都必須經過的設施，高峰時段人均通過閘機時長為36s。

非付費區面積約800m2，共設有1處人工服務窗口、2臺安檢機、9臺自助售票機、4臺自助充值機，承擔了過街、安檢、問詢、售票、檢票功能。其中，人工服務窗口主要服務進站乘客，使用概率為2%，平均服務時長為48s；安檢機是所有進站乘客都必須經過的設施，高峰時段人均通過閘機時長為4.5min，在車站所有設施中最長，其原因與攜帶行李乘客比例較高（高峰時段70%）、安檢機通過能力較低及設置數量較少均有關，高峰時段等候通過安檢機的隊伍通常排至出入口通道內，甚至需在地面出入口處限流才能保證車站內部不至于因客流擁堵影響使用功能；自助售票機主要服務進站乘客，使用概率為4%，平均購票時長為86s；自助充值機主要服務進站乘客，使用概率為2%，平均使用時長為62s[1]。

付費區面積約750m2，設有3組樓扶梯及1組無障礙電梯通向地下二層站臺候車區，是所有乘客都必須使用的設施，平均通過時長為37s，其中扶梯的使用頻率最高，由扶梯至站臺平均用時28s，由樓梯至站臺平均用時32s。

圖2 深大站站廳層空間布局示意圖

圖3 深大站進站流程及早高峰時段用時統計

綜上，早高峰時段乘客進站最少耗時7.5min，進站流線復雜、客流擁堵現象嚴重。安檢機、售票機、進出站閘機為乘客擁堵較為嚴重的設施，其布置情況不但影響了站廳空間環境、站廳及車站的規模，也決定了乘客的乘車流線、車站在高峰時段的客運效率，更直接關系到乘客的出行體驗。

針對高峰時段乘客出行情況，目前普遍采取的解決方式主要有兩種，第一種為增加進出站閘機數量，通過提升進出站閘機通過能力，減少乘客通過進出站閘機的等候時間，緩解客流擁堵情況；另一種為推廣掃描二維碼進站模式，減少乘客購票充值的時間。但從使用效果來看，這兩種方式雖然在一定程度上減少了乘客進出站時間，但并未從根本上解決流線復雜及排隊的問題，客流量增加時依然產生擁堵現象。

2 人臉識別支付系統在城軌項目的應用前景

2.1 人臉識別支付系統的優勢

人臉識別支付系統是基于人臉識別技術的支付平臺。目前，人臉識別技術已相對成熟，并廣泛應用于安防系統、考勤系統中。人臉識別支付系統是人臉識別技術的延伸，用戶通過將個人臉部數據信息與第三方支付平臺相關聯，在快速認證用戶身份的同時實現無感支付。

2.2 人臉識別支付系統在城軌項目的應用

人臉識別支付系統的安全性、便捷性極大的契合了城軌運營的需求，能夠有效應對現狀高峰時段由安檢程序及售檢票程序帶來的客流囤積情況，降低乘客出行時間成本。

乘客需預先注冊臉部數據信息，并與第三方支付平臺互相關聯。在乘客進入地鐵車站時，通過人臉信息識別設備對乘客面部數據進行采集并快速比對后臺數據庫，驗證乘客身份并啟動計費；在乘客離開地鐵車站時，同樣通過人臉信息采集確認身份并根據乘客進出站點于后臺自動進行結算。既簡化乘車流程，又保護乘客隱私[2]。

車站運營管理方需與公安部門人臉信息數據庫進行關聯，在乘客通過人臉采集設備室后，可自動并快速的向工作人員提供有效信息反饋。當出現可疑人員時，同時對車站工作人員及相關警務人員進行預警，保證對緊急情況進行及時處理，確保大多數乘客能夠暢行無阻，并保證所有乘客的安全等級不會下降。

2.3 人臉識別支付系統設備組成

人臉識別支付系統由前端人臉信息采集設備、后端智能分析及存儲設備和云支付平臺組成。

前端人臉信息采集設備為在乘車流線上部署的高清智能攝像機，對經過該機位的動態人流進行智能抓拍、對面部信息進行提取，全面記錄進出地鐵站的人員情況，并將數據傳送至后端大數據平臺；后端智能分析及存儲設備對采集的人臉信息進行分析，識別用戶進出站信息，進行數據處理和保存，并傳送至云支付平臺進行扣費。在快速認證乘客身份的同時實現無感支付。

3 人臉識別支付系統對車站設備布置的影響

3.1 人臉信息采集設備設置原則

前端人臉信息采集設備應設置在乘客進出站的重點部位，其選取原則應滿足既便于捕捉乘客面部信息，又確保無任何遺漏。如出入口通道、進出站閘機等位置。針對不同設置位置的優缺點進行分析如表1。

表1 人臉數據智能采集設備位置分析

綜合考慮，當技術成熟時，將人臉信息采集設備設置于出入口通道內的方案能夠更好地保證車站安全性、滿足乘客出行需求。

3.2 人臉識別支付系統對車站設備的影響

通過在車站出入口通道內設置人臉信息采集設備，可實現對乘客身份的有效驗證；設置于控制中心的大數據分析平臺、云支付平臺可有效識別乘客身份并實現扣費。與目前站廳內安檢機、自助售票充值機、進出站閘機等設施功能相同，能夠替代目前車站公共區內的設備，并可有效避免乘客尾隨逃票行為，降低未刷卡的概率，節省對現有售、檢票機的維修運營成本[3]。

3.3 對于特殊情況的解決方案

①對于身份信息驗證有誤或無法識別面部信息的乘客應在其進站時及時向車站相關工作人員提供反饋，并準確定位追蹤乘客位置，使工作人員能夠及時對其進行人工信息驗證；

②對于支付系統內無費用等支付失敗的乘客應在其出站時及時根據進出站信息由工作人員進行人工校驗及扣費。

4 人臉識別支付系統對車站公共區的影響

4.1 對于乘客流線的優化

基于以上分析，人臉識別支付系統可以取代現有站廳內的安檢機、自助售票充值機等設施，現有進出站閘機也可取消。站廳內設備的優化、付費區和非付費區界限的打破，導致乘客乘車流線大大縮短，中途不需停留，不但極大地簡化了乘車流線、提升出行效率，更對原有車站標準形式產生了顛覆。

4.2 對于車站公共區布局的優化

以深大站為例，采用人臉識別支付系統后，乘客經過出入口通道內臉信息采集設備后，身份驗證、計費已經后臺設備自動完成，可直接抵達候車區域等候乘車，原站廳公共區承擔的安檢、問詢、售票、檢票功能已被替代，車站出入口通道可直接與站臺公共區相連，站廳公共區可取消，站臺公共區可由地下二層調整至地下一層直接與出入口通道相連，事故工況下的乘客疏散距離計算更為有利，也可大幅減小車站面積，實現對車站規模的優化[4]。

綜上，原地下車站普遍采用的標準站形式-地下二層島式車站，無法體現人臉識別支付系統的優勢，已不適用于新的技術形式。

結合人臉識別支付系統引入后出入口與站臺候車區的關系，以及地鐵車站為服務各個方向的客流通常設于十字路口下方的站位形式，地下一層站即可滿足車站服務功能及進出站流線需求。車站公共區不再劃分為站臺公共區與站廳公共區，流線更加順暢、空間更加開敞；但需滿足公共內任意一點至疏散通道口的最大距離≤50m的疏散要求。

圖4 地下一層側式車站空間布局示意圖

圖5 地下一層島式車站空間布局示意圖

地下一層站也存在一定問題，由于乘客進站后即到達候車區，需乘客在進站前即對乘車方向進行確認并選擇對應方向的出入口進站，且無法承擔市政過街功能。針對以上問題，采取的解決措施為設置過軌通道。根據車站所處位置及功能定位不同，過軌通道設置形式分為兩類[5]。

①針對站址所處規劃道路寬度較小、且客流量較小的車站，由于乘客由地面過街的條件較好，因此將過軌通道設置于軌面以下，盡量控制車站規模，部分乘車方向選擇錯誤的乘客經過軌通道到達另一側站臺。此方案較地下二層島式標準站，可在現有地下二層站的基礎上減小車站公共區及設備區總面積約2500m2，減小車站埋深約5.5m，從而減少車站投資約4500萬元。

②針對站址所處規劃道路寬度較大、且客流量大的車站，乘客經由地面過街的條件較差，因此考慮在地下一層站的基礎上適當增加埋深，車站出入口分段設置，將過軌通道設于軌面上方，乘客由地面進入車站時，首先到達過軌通道標高，供乘客進行乘車方向選擇，由樓扶梯直接到達本側公共區候車或由過軌通道標高到達對面公共區進行候車。此方案可在現有地下二層站的基礎上減小車站公共區及設備區總面積約2000m2，減小車站埋深約2.0m，從而減少車站投資約3000萬元。

5 結語

本文基于我國地鐵運營現狀，討論了在軌道交通運營管理中引入人臉識別支付系統的可行性及必要性。隨著我國城市軌道交通建設的發展以及數字化技術的發展，在新建車站中，通過人臉識別支付系統的普及，車站公共區布局可實現大幅優化，乘客出行效率及站內空間環境將得到極大提升。與此同時，車站規模也得到優化，從而節約軌道交通建設的投資，使乘客出行體驗、數字化技術發展、軌道交通建設實現共贏。