智能一鍵開關站在地鐵智慧車站中的應用

李景虎

(上海電科智能系統股份有限公司，上海 202201)

1 概述

近年來，智慧城市的建設不斷加速，軌道交通作為城市公共交通的重要組成部分，承擔了重要的社會責任，車站作為軌道交通的關鍵節點，直接體現了軌道交通智能化、智慧化的程度。

智慧車站的建設一方面提升了乘客的服務體驗，通過新技術和新設備的應用，使乘客在乘坐地鐵過程中，感受到更舒適的乘車環境和更捷獲的優質服務；另一方面智慧車站的建設同時也旨在提高車站機電設備管理水平，對車站的綜合監控系統(簡稱ISCS)進行功能升級，提升設備自動運行能力，提高車站人員工作效率。目前軌道交通部分既有車站的管理業務在操作過程中仍存在如下問題：

(1)各專業現場作業多勞動強度大

車站巡視、設備巡視等作業的工作量大，占用工作人員大部分工作時間，且人員勞動強度較大，以執行開關站業務流程為例：車站電扶梯、卷簾門等機電設備開啟、關閉目前均由車站運營工作人員至現場操作，耗時長且效率低下。今后新線車站建設與商用地結合開發，車站出入口數量勢必呈上升的趨勢，這將大量增加車站運營人員工作強度，不利于車站人員“一崗多能”發展需求。

(2)系統集成不高作業執行效率低

車站機電設備系統集成度參差不齊，綜合監控功能不一，部分既有線路工作人員在進行狀態查詢、控制操作時需在系統個體終端上操作執行，操作效率低。

基于上述原因，目前除了在新建地鐵線路時大力推進智慧車站建設外，部分既有車站也作為智慧車站建設重要實施對象。通過既有系統平臺改造升級，實現設備管理自動化、檢修維保智能化、乘客服務自助化。本文針對早間啟運、晚間停運等運營場景，分析了傳統開關站流程執行過程的不足，并提出優化建議。基于既有車站改造智慧升級為背景，對車站自動扶梯、出入口卷簾門新增遠程控制功能，結合視頻檢測駐留人員智能分析、全站廣播、導向屏信息發布等輔助提示手段，實現智能一鍵開關站，使車站在早間啟運、晚間停運等過程處理業務上實現高效化、自動化、可視化。

2 車站開關站運營場景

車站的早間啟運、晚間停運標志著每天地鐵運營的開始和結束，是車站管理人員重點關注并執行的運營場景。早間啟運作為運營前的準備，需確保環控設備以相應模式正常運行、車站照明按指定模式正常開啟、乘客信息系統(簡稱PIS)顯示屏正確發布信息、自動售檢票(簡稱AFC)閘機正常運行工作。同時，電扶梯應按定義的上、下行方向正確運行、出入口卷簾門正常開啟。相應地，晚間停運也需按場景需求正確執行。

2.1 傳統開關站運營模式管理

傳統開關站的場景任務需根據特定的時間自動或手動觸發執行。通過預先設定的時間來自動運行系統功能，此類功能主要包括早間(或晚間)定時啟動(或停止)環控模式、車站照明和運營期間定時發布語音廣播及乘客信息等。

傳統綜合監控系統對早間啟運、晚間停運模式控制的機電設備僅限于機電設備監控系統(簡稱EMCS)中的控制設備。電扶梯、卷簾門等設備處于安全考慮，通常EMCS 僅進行監視，不會對設備直接執行控制。這就導致車站人員需逐項現場對設備開啟、關閉，有的車站出入口多達十幾個，大量的卷簾門、電扶梯需車站人員現場確認、逐一手動開關，整個開關站過程效率低下。以早間啟運開站為例，圖1 為傳統開站實施流程。

圖1 傳統開站實施流程圖

2.2 智能開關站運營模式優化

傳統開關站運營模式管理仍存不足之處待優化，如：盡管每天的運營時間固定，但仍存在春節、國慶等節假日臨時運營調整，需車站人員手動在ISCS 工作站上重新編輯時間表；需現場手動執行電扶梯、卷簾門的控制操作等。

利用控制中心ISCS 與信號系統(簡稱ATS)的接口，每天運營前提前獲取當天運營計劃，并自動同步至智能開關站應用模塊中，根據車站運營計劃自動動態調整時間表。同時，在EMCS 系統中增加電扶梯、卷簾門的遠程控制硬接線接口，新增接口不影響原有現場手動控制。為確保設備啟動、停止時的安全可靠，在電扶梯、卷簾門機電設備附件設置用于人員入侵檢測的視頻攝像頭和檢測傳感器，并在開關站時提前進行語音廣播，警示周邊人員注意安全，防止因設備啟停過程中造成客傷。通過智能開關站的應用，可實現對車站機電設備狀態全面掌握的目標，對早間啟運、晚間停運等運營場景聯動控制，提高運營人員的管理效率，提升車站管控能力，保證地鐵運營安全，圖2 為智能開站實施流程。

圖2 智能開站實施流程

3 智能開關站實施

智慧車站主要包括智能運行自動化系統與綜合管理信息化系統。其中智能運行系統主要包括“智能開關站”、“車站客流識別”、“故障識別診斷”、“任務預案執行”等構成。作為智慧車站基本功能之一，智能開關站由改造電扶梯及卷簾門終端設備(簡稱EMCS+)、增加AFC 閘機運行模式控制接口(簡稱AFC+)、增設CCTV 視頻分析攝像頭(簡稱CCTV+)、增加PIS 系統LED 屏(簡稱PIS+)等系統實施項組成。圖3為智慧車站系統圖及智能開關站接口示意圖。

圖3 智能開關站接口示意圖

3.1 電扶梯遠程控制

《自動扶梯和自動人行道的制造與安裝安全規范》(GB16899-2011)中規定，進行扶梯控制操作的人員(現場操作或遠程操作)在操作之前應能看到整個自動扶梯或應由措施確保在操作之前沒有人員正在使用自動扶梯。在進行手動操作遠程停止時，同樣應符合上述規定[1]。自動扶梯遠程安全控制尤位重要，由于電扶梯存在于開放的狀態，對于操作區域內是否有人員的確定以及開啟時是否有人員進入等情況都是復雜的。以往未能有行之有效的手段遠程識別確認扶梯周邊人員情況，因此軌道交通電扶梯的“遠程控梯”一般僅限于緊急停止，不包括扶梯遠程上、下行控制和正常停止控制。而智能開關站的扶梯遠程控制通過一系列智能檢測、人工確認、語音提示等手段，確保了人員安全的防范，扶梯遠程控制系統圖如圖4 所示，電扶梯遠程控制優化功能如下：

圖4 電扶梯、卷簾門遠程控制系統圖

新增扶梯遠程控制接口模塊，接入EMCS 系統，實現遠程上、下行控制和正常停止控制。

新增扶梯人員入侵檢測攝像頭，檢測并自動分析是否有人員正在使用電扶梯，同時監控畫面供車控室人員確認扶梯上人員情況。

新增自動扶梯智能語音播報系統，在執行遠程控制前，扶梯就近的語音播報裝置自動播報警示信息，提示人員撤離。

新增鑰匙切換開關，實現扶梯遠程控制與現場控制間優先級的切換，現場維修保養人員將鑰匙開關切換至“就地”，確保維保人員安全。

扶梯遠程停止控制為正常緩停非急停，避免車站運營期間誤操作遠程控制可能造成的客傷。

3.2 卷簾門遠程控制

軌道交通車站出入口卷簾門通常不作為核心機電設備遠程監控管理，車站對卷簾門操作控制均由車站運營人員現場就地控制。大型車站出入口數量較多，車站啟運、停運場景中對卷簾門的操作將花費大量時間。因此，卷簾門的遠程集中監控，也作為智能開關站重要實施項。

卷簾門的遠程控制同樣必須建立在安全運行的基礎上。優化后的控制系統具備兩種防夾保護改造設計，以確保乘客的人身安全和設備的運行防護。卷簾門遠程控制優化功能如下：

增設遠程監控模塊，通過硬線通訊方式接入EMCS 系統，實現對卷簾門的遠程監控功能。

增設人員入侵攝像頭，檢測并自動分析設備附近是否有人員入侵。相關信號將閉鎖智能開關站遠程控制指令。

增設卷簾門梯智能語音報警系統，在卷簾門運行過程中，語音播報裝置自動播報警示信息，提示人員撤離。

下降區域增設紅外光幕傳感器。若卷簾門運行過程中檢測到人員入侵，將停止當前卷簾門運行。

增設遇阻反彈裝置，下降過程中若障礙電機運行將自動反彈10cm，并發出報警。

兩側增設緊急停止按鈕，異常時可直接中止卷簾門當前動作。

圖4 為電扶梯、卷簾門改造后的遠程控制系統圖。

3.3 AFC 閘機運行模式

傳統AFC 僅將設備狀態反饋信息傳輸至既有ISCS 進行監視，閘機運行模式的切換仍需在AFC 專業的操作終端執行。為便于車站運營人員在智慧車站工作站上對AFC 閘機設備進行遠程控制、實現一鍵開關站操作，在AFC 側增加RS485 通訊接口接入智慧車站前端處理器(簡稱FEP)，并開發專用接口控制協議，實現遠程切換閘機運行模式的功能，包括各閘機的開啟/關閉、進站模式、出站模式、雙向模式的切換。

3.4 PIS 系統LED 屏信息發布

現有的導向屏，運營時刻表，電子公告欄均為紙質或者燈箱，信息更新需要的人力物力比較大，靈活度不夠，信息無法更新或更新不及時。為解決此問題，在站內人員密集區域及核心管理區域新增LED 屏，實現在特定位置、特定時間對乘客及站內工作人員進行多媒體信息播放，使乘客能第一時間獲取到最新的車站資訊信息。利用先進的網絡傳輸技術、平臺控制技術，與智慧車站無縫集成，構建一套高效、易用的多媒體系統。在車站早間啟運、晚間停運、平峰運營、高峰運營等運營場景下，實現導向屏發布內容自動動態調整，使乘客、站務工作人員及時了解車站動態信息，提升運營管理效率及質量。

3.5 CCTV 智能視頻分析

CCTV 視頻分析作為智能開關站的重要組成部分，利用圖像識別技術智能檢測電扶梯、卷簾門等機電設備關鍵區域是否有人員入侵，確保設備安全運行。為充分利用已有CCTV 視頻攝像頭資源，同時保持新增視頻分析系統的獨立性，新增編碼器將既有模擬視頻流轉為數字IP 視頻系統，通過“視頻管理平臺”獲取既有CCTV 視頻碼流，并轉發至各“智能分析平臺”。新增CCTV 各服務器功能如下：

新增部署視頻管理服務器獲取既有CCTV 視頻碼流，進行后端智能分析識別，有效利用既有高清監控前端設備。

除出入口卷簾門、電扶梯外，對站廳、閘機等關鍵區域也增設高清視頻攝像頭，用于車站客流統計和逃票行為分析。

新增部署智能分析視頻服務器，對既有系統不產生影響，可獨立運行。通過智能分析平臺統一數據接口和智慧車站平臺數據對接。

圖5 為改造升級后的CCTV 系統架構圖。

圖5 CCTV+系統架構圖

智慧車站平臺通過SDK 方式，向視頻智能分析平臺獲取視智能視頻分析數據。如“扶梯是否有人”、“扶梯逆行報警”、“卷簾門入侵報警”、“客流統計信息”、“人員逃票信息”等。

3.6 智能開關站人機界面

智能開關站根據每天運營計劃，自動更新時間表中開關站執行時間，車站運營人員也可手動調整執行時間以及開關站的自動執行模式(全自動、手動執行、提示確認)。“全自動”模式下系統自動執行開關站流程；“手動執行模式”下由運營人員手動觸發開關站流程；“提示確認模式”下會彈出提示框，提示運營人員執行開關站流程。由于部分設備的動作(電扶梯、卷簾門等)仍需人工遠程確認方能執行，因此通常智能開關站以“提示確認”模式執行。滿足觸發時間后，將彈出圖6 所示提示框。

圖6“提示確認”模式確認框

各系統按智能開關站流程依次執行場景預案，當執行至卷簾門、電扶梯時，將以CCTV 智能視頻分析結果作為判斷是否允許遠程執行設備動作的重要依據。若分析卷簾門有人員入侵，則會提示運營人員跳過該設備繼續后續流程或直接終止智能開關站，此時應由站務員現場確認后執行設備操作。智慧車站平臺界面會同步調取當前待執行設備的實時監控畫面，即使視頻分析無入侵人員，仍需運營人員在平臺界面上確認設備周邊人員情況后，方能遠程執行卷簾門、電扶梯設備動作。圖7 為智能開關站視頻分析確認界面。

圖7 智能開關站視頻分析確認界面

智能開關站界面分為五個區域。“總覽信息”區域顯示當前車站站廳站臺平均溫濕度及當天智能開關站總計用時；“重要聯動設備”區域顯示電扶梯、卷簾門等開關站相關的機電設備實時運行狀態；“視頻監視”區域自動調取當前待執行設備視頻監控畫面，供運營人員確認并安全執行各設備遠程操作；“執行記錄”區域顯示開關站各系統及設備執行結果反饋；“流程進度”區域指示當前各系統開關站流程執行進度。如圖8 為智能開關站在晚間停運場景時的執行界面。

圖8 智能開關站人機界面

智能開關站系統將根據開關站進度實時調整PA 廣播系統播放語音內容，提醒車站站務工作人員和夜間施工人員注意各自崗位任務執行及人身安全。同時，正常情況下手動執行智能開關站僅在特定時間段有效，其他時間段無操作權限。

4 結論

軌道交通智慧車站的建設，將大大提升城市軌道交通現代化管理水平，提高優質服務能力和運營管理能力。智能一鍵開關站系統通過合理的人機界面設計規劃、便捷的運營預案執行操作、完善的遠程控制執行策略，使車站運營人員在進行日常早間啟運、晚間停運等預案處理時實現流程操作可視化、任務處理高效化、設備管理自動化，高效、安全地完成車站日常運營場景精細化管理和運營人員精準式服務。隨著人工智能技術的不斷進步，更多自動化、智能化、智慧化的技術成果將應用于軌道交通智慧車站，真正實現車站自我評估、智能運營。