面向地鐵大客流的智能化技術(shù)應(yīng)用分析

陳 勇,杜棋東

(廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院,廣東 廣州 510430)

0 引言

地鐵具有安全性能強、準點率高、運輸能力大、污染程度小等特點,是城市的重要的交通運輸工具。1969年我國建成第一條地鐵——北京地鐵一號線,經(jīng)過50年的發(fā)展,已有45個城市開通地鐵。據(jù)中國城市軌道交通協(xié)會發(fā)布的《2021—2027年中國地鐵行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀調(diào)查及投資戰(zhàn)略規(guī)劃報告》,截至2020年,全國地鐵運營線路長度達6 280.8 km,地鐵客運總量達1 692 448萬人次。地鐵已成為城市公共交通的核心力量,有效緩解了城市環(huán)境和交通運輸?shù)膲毫?成為人們出行的首選城市交通工具。

地鐵的大規(guī)模高速發(fā)展及客流量的不斷遞增,對地鐵運營管理提出新的要求。大客流成為地鐵運營的常態(tài),嚴重影響著地鐵的正常運營和乘客的生命安全。隨著時代的發(fā)展、科技的進步,信息技術(shù)、人工智能、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)在地鐵的運營管理中得到充分運用,在應(yīng)對大客流的應(yīng)急處理,建立高效的客流疏導(dǎo)體系中發(fā)揮重要作用,推動了“智慧地鐵”[1]和現(xiàn)代化城市的建設(shè)。

1 地鐵大客流的概述與成因分析

1.1 大客流的概述

地鐵大客流是指一個或多個車站在某一時間或時期內(nèi),地鐵客運流量超出日常運行情況下車站里的客運組織措施和客運設(shè)備所能承受的最高流量的客流。如在一個時間段出現(xiàn)車站內(nèi)客流局部擁堵、站內(nèi)客流流動緩慢、乘客候車時間延長等超過車站所能承擔(dān)的客運量,即為地鐵大客流現(xiàn)象。

地鐵大客流按照成因可分為可預(yù)見性大客流和不可預(yù)見性大客流,主要是依據(jù)大客流量、產(chǎn)生時間、客流形成等基本要素提前預(yù)判分析而區(qū)分。(1)可預(yù)見性大客流主要是指每天的早晚客流高峰時間段及國家法定節(jié)假日期間所造成的短時間客流量劇增。(2)不可預(yù)見性大客流是指地鐵車站附近舉辦的大型活動如體育賽事、文藝會演等臨時性大型活動而造成的民眾大面積聚集;由于突發(fā)性的惡劣天氣如暴雨、暴雪等環(huán)境因素阻礙地面公共交通的運作,造成大量乘客進入地鐵車站躲避雨雪或選擇改乘地鐵,使得地鐵客流量急劇上升;地鐵運行故障、站內(nèi)意外事件、沿線建筑脫落等事故也造成不可預(yù)見大客流現(xiàn)象的誘因[2]。

1.2 大客流成因分析

地鐵大客流的形成具其突發(fā)性和必然性,除環(huán)境、設(shè)備、人為等因素的影響造成地鐵客流在某一時間段的突然激增外,城市規(guī)劃發(fā)展、人口數(shù)量、公共交通狀況等因素也會導(dǎo)致地鐵客流持續(xù)上升。

1.2.1 地鐵的規(guī)劃建設(shè)滯后于城市發(fā)展

地鐵的規(guī)劃發(fā)展無法滿足城市發(fā)展的需求是導(dǎo)致地鐵大客流的主要原因。隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展和城市建設(shè)的不斷加快,城市逐步形成以內(nèi)環(huán)為中心,外環(huán)擴展延伸的擴大模式,地鐵建設(shè)速度遠不能滿足城市發(fā)展的需要;地鐵的規(guī)劃前瞻性不足難以適應(yīng)客流變化,大部分城市地鐵的前期建設(shè)受限于建設(shè)環(huán)境、規(guī)劃設(shè)計、設(shè)備條件等因素,在運營后出現(xiàn)實際客流遠高于預(yù)計運量,無法滿足在地鐵大客流出現(xiàn)的情況下的客流疏導(dǎo)、應(yīng)急處置等需要,存在安全運營隱患。

1.2.2 人口數(shù)量激增加重地鐵運營壓力

城市的發(fā)展吸引著各種人才的涌入,城市人口快速增長,人口增速與城市的公共配套設(shè)施建設(shè)滯后形成對比,尤其在城市公共交通的運營方面較為明顯,城市交通運力遠遠無法滿足市民出行需要。據(jù)交通運輸部統(tǒng)計,截至2020年12月31日,全國有44個城市開通地鐵,完成客運量175.9億人次,新增地鐵線路39條,新增運營里程1 240.3 km,但仍遠遠無法滿足市民的出行需要。

1.2.3 地鐵站點設(shè)計的變化改變客流量

地鐵的建成推動沿線區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展。地鐵車站的周邊成了商務(wù)辦公、醫(yī)療教育、休閑娛樂等機構(gòu)的聚集地,高密度樓宇使超大客流成為車站運營的常態(tài)。部分車站逐漸成為重要的交通樞紐,成為多條地鐵線網(wǎng)的交匯站點,原先設(shè)計規(guī)劃的站點變成為大客流運營組織的換乘站,常態(tài)化客流控制、突發(fā)性超大客流成為各個換乘站點的顯著特點,車站客運組織壓力劇增。

2 智能化技術(shù)的應(yīng)用狀況

針對地鐵大客流的特點,國內(nèi)外各地鐵公司運用智能化技術(shù),對地鐵客流進行監(jiān)控預(yù)警,主要包括:人工預(yù)判統(tǒng)計、大數(shù)據(jù)統(tǒng)計技術(shù)、紅外線熱像技術(shù)及智能視頻分析技術(shù)及等手段。

2.1 人工預(yù)判統(tǒng)計

人工監(jiān)督統(tǒng)計是由地鐵工作人員使用監(jiān)督分析法、經(jīng)驗總結(jié)法等方法觀察和估算地鐵的客流情況,當(dāng)客流密度超過經(jīng)驗值時采取客流控制措施,及時疏散客流。人工監(jiān)督統(tǒng)計是一種傳統(tǒng)的主觀意識的做法,是目前應(yīng)對地鐵客流的主要預(yù)警方式,主要依靠于地鐵工作人員的經(jīng)驗和專業(yè)水平,缺少定量分析和數(shù)據(jù)依據(jù),沒能高效地統(tǒng)計客流數(shù)量,及時將車站客流信息告知乘客。

2.2 大數(shù)據(jù)統(tǒng)計技術(shù)

地鐵大數(shù)據(jù)統(tǒng)計能將客流信息、行車信息、運營指標、運力配置等重要運營數(shù)據(jù)匯集、分析、管理,能自動為地鐵有效解決大客流所產(chǎn)生的各種問題提供數(shù)據(jù)分析依據(jù),提高地鐵信息管理和知識管理水平[3]。目前,主要采用的是AFC大數(shù)據(jù)分析,ODQS運營數(shù)據(jù)管理等技術(shù),定量、實時預(yù)測到進站客流、掌握乘客出行習(xí)慣,預(yù)測早高峰、晚高峰時間,實現(xiàn)地鐵工作人員的實時調(diào)度,但這些技術(shù)存在無法預(yù)測線網(wǎng)出現(xiàn)的運行故障、沒能監(jiān)測到車站里乘客的異常舉動、沒能預(yù)判車站內(nèi)某區(qū)域的聚集行為等弊端。

2.3 紅外線熱像技術(shù)

紅外線熱像技術(shù)因其實時、精準、無損等特點廣泛應(yīng)用于一些高密度人群聚集地的監(jiān)測。在地鐵運營過程中利用紅外熱像儀對電力機車、車輛輪軸、供用電等設(shè)備進行監(jiān)測,降低事故發(fā)生率;在地鐵車站中運用紅外線熱像技術(shù)監(jiān)測全區(qū)域的人群情況,時刻關(guān)注地鐵站臺、站廳、換乘通道等重點區(qū)域人群流量分布特征,為車站安保及乘客疏導(dǎo)提供決策支撐;在突如其來的疫情面前,啟用全自動紅外熱成像測溫告警系統(tǒng),采用“非接觸式測溫”方式對乘客進行體溫測量,有效地保障乘客的人身安全。

2.4 智能視頻分析技術(shù)

智能視頻分析技術(shù)主要通過車站內(nèi)的監(jiān)控設(shè)備,采集車站內(nèi)視頻圖像,運用計算機圖像視覺分析技術(shù)將車站背景及乘客目標進行分流轉(zhuǎn)換形成適用的視頻流,對客流進行嵌入式計算,實時追蹤車站客流去向,有效測算客流密度。智能視頻技術(shù)能通過實時監(jiān)控在后臺將客流信息提前反饋給乘客,便于疏導(dǎo)客流,同時能對監(jiān)控視頻畫面中的場景和關(guān)注的事件進行自動分析,對區(qū)域異常行為進行探測、分析甚至提前報警。

3 智能化技術(shù)應(yīng)對地鐵大客流的措施

智能化運營是地鐵行業(yè)未來發(fā)展的一大趨勢[4]。在北京、上海、成都、廣州、深圳等城市將大數(shù)據(jù)、移動支付、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等智能化技術(shù)運用到客運管理中,提高車站運行效率、提升運營水平,提供更加優(yōu)質(zhì)滿意的服務(wù)。

3.1 增強專業(yè)設(shè)備的自動化,建立智能管理模式

地鐵車站自動化設(shè)備主要體現(xiàn)在中央遠程控制和設(shè)備自動監(jiān)測上。利用智能技術(shù)通過設(shè)定不同條件參數(shù):一方面通過中央系統(tǒng)對設(shè)備遠程自動調(diào)節(jié)功能,實現(xiàn)對遠程設(shè)備終端的監(jiān)控、調(diào)取、操作等權(quán)限;另一方面中央系統(tǒng)對設(shè)備授予日常管理權(quán)限,確保設(shè)備的正常運行狀態(tài)下具有自主管理、自動防范、應(yīng)急處理和數(shù)據(jù)分析等日常功能。實現(xiàn)智能管理模式下專業(yè)設(shè)備的中央遠程操控和設(shè)備自動監(jiān)測兩級并行的管理模式。電子支付已成為一種便捷、快速的購票模式,廣泛應(yīng)用于地鐵的運營過程。在中央遠程控制的過程中,要監(jiān)測支付形式占比、進出站效率等變化,以便對大客流形成提前做出預(yù)判,其他支付管理設(shè)備終端應(yīng)暢通運作,在其他形式出現(xiàn)應(yīng)急情況時,及時啟動協(xié)助處理,確保地鐵客流的有序流動[5]。

3.2 增強管理系統(tǒng)的集約化,挖掘地鐵運營潛能

隨著地鐵規(guī)模的不斷擴展,推動各個管理系統(tǒng)的集約化水平。在互聯(lián)網(wǎng)科技的帶動下,地鐵車站建立了乘客信息查詢、無線網(wǎng)絡(luò)通信、云端自助購票等運營管理系統(tǒng),提升了地鐵車站的信息化管理水平。在中央系統(tǒng)的統(tǒng)一管理下,各管理系統(tǒng)之間逐步實現(xiàn)互聯(lián)互動,不斷推進中央系統(tǒng)的集約化管理水平,進而推動各個管理系統(tǒng)的升級優(yōu)化,倒推中央系統(tǒng)的智能化集約化水的整體匹配程度的提升,加強與其他公共交通體系的協(xié)調(diào)銜接,提高管理系統(tǒng)的兼容性和開放性,建立城市交通應(yīng)急管理體系,充分挖掘各種交通運輸潛能,形成高效、合理、智能的城市大型客流運作管理體系。

3.3 推動數(shù)據(jù)分析的立體化,創(chuàng)新客流組織方式

目前,大數(shù)據(jù)分析在地鐵運營中主要運用于乘客行徑測算、設(shè)備故障分析等基礎(chǔ)方面[5]。大數(shù)據(jù)分析還應(yīng)向深度廣度進行探索,面向運營過程中各個設(shè)備系統(tǒng),建設(shè)成為包括統(tǒng)計測算、分析評議、決策支撐等多層次立體化大數(shù)據(jù)分析體系,實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析在地鐵運營過程中的應(yīng)用價值。面對地鐵的大客流現(xiàn)象,可借助手機信令、WiFi、WLAN等大數(shù)據(jù)獲取乘客完整的地鐵軌跡信息,從乘客到達地鐵車站、進入自助售票區(qū)、站廳、站臺、列車,到最后出站離開完整的行程,還原出乘客真實的行徑路徑。從運營安全、乘客服務(wù)等方面挖掘數(shù)據(jù),體現(xiàn)數(shù)據(jù)在客流分析、線路優(yōu)化、票價結(jié)算等方面的價值,為運營管理工作提供重要的決策參考,創(chuàng)新客流組織形式。

3.4 建立運營體系的智慧化,提高應(yīng)急反應(yīng)能力

在提高運營設(shè)備自動化、管理系統(tǒng)集約化、數(shù)據(jù)分析智能化的基礎(chǔ)上,經(jīng)過運營實踐、數(shù)據(jù)積累、分析規(guī)律、總結(jié)經(jīng)驗,為運營體系提供不斷優(yōu)化提升效能的智庫支持,建立具有自主學(xué)習(xí)、自主決策、自我完善的智慧化運營體系。構(gòu)建智慧化運營體系需要企業(yè)高度重視,形成共識,將智慧化工作列入地鐵的發(fā)展戰(zhàn)略,在資金、人力、設(shè)備、物質(zhì)等方面制定具體措施予以支持,發(fā)揮各部門各專業(yè)各系統(tǒng)的優(yōu)勢,仔細研究、認真總結(jié)、勇于嘗試,強化地鐵智能建設(shè),提高應(yīng)急反應(yīng)能力,保障地鐵運行平穩(wěn)有序,保護人民生命安全,服務(wù)城市發(fā)展建設(shè)。