淺析西安智慧地鐵建設(shè)

摘要：本文以西安地鐵十四號(hào)線智慧地鐵建設(shè)為例，將乘客服務(wù)、運(yùn)營(yíng)維保服務(wù)作為建設(shè)核心，充分融合人工智能技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，提出了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)架構(gòu)的智慧地鐵建設(shè)方案，為國(guó)內(nèi)其他城市智慧地鐵建設(shè)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：智慧地鐵；綜合運(yùn)管平臺(tái)

一、概述

西安地鐵十四號(hào)線“智慧地鐵”，著力于線路中心的綜合運(yùn)管平臺(tái)功能，以及全線設(shè)備維修中心的綜合維修功能。本工程啟動(dòng)之初，通過詳細(xì)調(diào)研和梳理分析西安地鐵已開通線路車站及場(chǎng)段運(yùn)營(yíng)管理流程、維修管理模式以及運(yùn)維中存在的問題、需求，進(jìn)而提出十四號(hào)線智慧地鐵建設(shè)在綜合運(yùn)管平臺(tái)線路及和車站增設(shè)運(yùn)維軟、硬件設(shè)備，通過數(shù)據(jù)采集、深度挖掘，為調(diào)度、運(yùn)維人員提供智能調(diào)度、工單派送及可視化服務(wù)功能，進(jìn)一步提高乘客滿意度和運(yùn)維效率，提升整體運(yùn)行效率及安全。

二、現(xiàn)狀及必要性

（一）現(xiàn)狀及問題分析

①客運(yùn)組織方面，以人工為主，協(xié)同性相對(duì)較差。

②設(shè)備維護(hù)方面，以監(jiān)控、監(jiān)督為抓手，建立了質(zhì)量管理制度，但主要依靠人工開展設(shè)備故障信息的統(tǒng)計(jì)和查詢，仍采取紙質(zhì)維護(hù)保養(yǎng)記錄，維保人員工作量大，運(yùn)維效率和準(zhǔn)確性難以保證，缺乏系統(tǒng)化、流程化和標(biāo)準(zhǔn)化的運(yùn)維管理體系。

③乘客服務(wù)方面，以人工為主的被動(dòng)式服務(wù)，形式較單一。

（二）必要性

①全面提升運(yùn)營(yíng)組織能力。智慧地鐵綜合運(yùn)管平臺(tái)在事故突發(fā)時(shí)，能夠快速啟動(dòng)應(yīng)急處置預(yù)案，對(duì)關(guān)聯(lián)設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)并能按照預(yù)定方式運(yùn)轉(zhuǎn)，大幅降低工作人員人工監(jiān)視、判斷和處置的工作量，確保線路客運(yùn)組織的安全有序和科學(xué)合理，采用自動(dòng)化、智能化手段，提升客運(yùn)管理水平。

②全面提升設(shè)備維護(hù)能力。通過自動(dòng)化、智能化技術(shù)的應(yīng)用，人工日常運(yùn)維操作的工作量將大幅的降低，突發(fā)事件處置的正確性和及時(shí)性將大幅提高，從而提升線路設(shè)備維護(hù)管理的整體水平。

③全面提升乘客服務(wù)水平。利用多樣化的傳輸媒介，擴(kuò)大乘客導(dǎo)向信息的覆蓋范圍，實(shí)現(xiàn)乘客乘車服務(wù)信息的全程覆蓋，提升乘客乘車體驗(yàn)。

西安地鐵在對(duì)已開通的5號(hào)線、6號(hào)線選取典型車站開展“智慧車站”單站的試點(diǎn)建設(shè)并且成效顯著，本項(xiàng)目十四號(hào)線為西安地鐵首次全線開展智慧車站的相關(guān)建設(shè)[1-2]。

三、建設(shè)方向

西安地鐵十四號(hào)線“智慧地鐵”通過構(gòu)建“一個(gè)平臺(tái)、兩級(jí)管理、三個(gè)服務(wù)”的綜合運(yùn)管平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)維生產(chǎn)管理向數(shù)字化、信息化、智能化轉(zhuǎn)變，逐步形成設(shè)備可靠、人員精簡(jiǎn)、成本可控、保障有力的智慧運(yùn)維模式。“一個(gè)平臺(tái)”指智慧地鐵綜合運(yùn)管平臺(tái)，采用行業(yè)最新技術(shù)，對(duì)車站工況實(shí)現(xiàn)3D可視化，為各級(jí)運(yùn)營(yíng)工班人員提供簡(jiǎn)潔的場(chǎng)景化管家式操作界面。“兩級(jí)管理”指中央級(jí)和車站級(jí)管理，平臺(tái)利用感知層、執(zhí)行層及應(yīng)用層三層架構(gòu)將各功能模塊進(jìn)行有效的融合，搭建符合西安地鐵特色車站智能化運(yùn)行與運(yùn)營(yíng)管理體系。“三個(gè)服務(wù)”指：提供高效、精細(xì)智能的應(yīng)用運(yùn)營(yíng)服務(wù)；提供實(shí)時(shí)、精確、全面設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)和維修維保服務(wù)；提供增質(zhì)和增值的人性化、精準(zhǔn)化乘客服務(wù)[3-5]。

四、系統(tǒng)構(gòu)成

（一）線路級(jí)別

提供的智慧地鐵綜合運(yùn)管平臺(tái)將在線路級(jí)綜合運(yùn)管平臺(tái)系統(tǒng)設(shè)置2臺(tái)服務(wù)器，兼具綜合運(yùn)管功能和設(shè)備維修功能。主要完成線路級(jí)對(duì)生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和處理工作，在車站、停車場(chǎng)綜合監(jiān)控設(shè)備機(jī)房分別配置2臺(tái)交換機(jī)，通過通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與綜合監(jiān)控系統(tǒng)骨干網(wǎng)互聯(lián)互通；在控制中心配置2臺(tái)應(yīng)用服務(wù)器、2臺(tái)工作站（含綜合運(yùn)管工作站一臺(tái)，設(shè)備維修工作站一臺(tái)）、網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)等設(shè)備。其中：服務(wù)器將完成線路級(jí)、車站級(jí)的人工策略輔助工作；服務(wù)器通過通信網(wǎng)絡(luò)接入線路級(jí)中心骨干局域網(wǎng)，在采集十四號(hào)線生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)數(shù)據(jù)的同時(shí)，完成與線網(wǎng)中心辦公系統(tǒng)的互聯(lián)，建立運(yùn)營(yíng)與辦公系統(tǒng)一體化管理模式。

（二）車站級(jí)

車站級(jí)綜合運(yùn)管平臺(tái)系統(tǒng)采用三層架構(gòu)：

感知層：主要包括車站綜合監(jiān)控系統(tǒng)（ISCS）監(jiān)控接入的關(guān)聯(lián)專業(yè)設(shè)備軟、硬件，以及實(shí)現(xiàn)綜合運(yùn)管平臺(tái)系統(tǒng)功能，需要增設(shè)的攝像機(jī)、通信管理機(jī)、傳感器、智能表計(jì)、設(shè)備在線監(jiān)測(cè)、單兵設(shè)備、智能客服設(shè)施等前端感知設(shè)備。

數(shù)據(jù)層：包括車站綜合監(jiān)控系統(tǒng)（ISCS）監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器等軟、硬件，以及為實(shí)現(xiàn)智慧地鐵綜合運(yùn)管平臺(tái)系統(tǒng)功能，增設(shè)的服務(wù)器等數(shù)據(jù)處理設(shè)備。

應(yīng)用決策層：車控室內(nèi)工作站、觸摸式拼接屏、前端乘客服務(wù)智能設(shè)備等展現(xiàn)設(shè)備。

五、系統(tǒng)功能

（一）提升車站管理水平

通過智能終端實(shí)現(xiàn)服務(wù)端和管理端信息同步，以信息化手段規(guī)范管理流程，開展車站運(yùn)營(yíng)一體化管理，提高運(yùn)營(yíng)效率；通過管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)智能分析，達(dá)到車站的過程控制和事件處理的自動(dòng)化、可視化；通過系統(tǒng)全息感知及主動(dòng)診斷，實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障的快速感知、準(zhǔn)確處置及突發(fā)事件的快速響應(yīng)；通過統(tǒng)一的管理平臺(tái)，將人員、設(shè)備、客運(yùn)、運(yùn)維、資源、企業(yè)的管理有效融合，實(shí)現(xiàn)各工種的協(xié)同辦公。

1.綜合看板功能

綜合運(yùn)管平臺(tái)為了實(shí)現(xiàn)運(yùn)維管理與乘客服務(wù)、客運(yùn)組織進(jìn)行深度融合，開發(fā)了綜合看板功能，將線路運(yùn)維的整體情況、車站客運(yùn)服務(wù)管理、設(shè)備運(yùn)維管理可進(jìn)行可視化的呈現(xiàn)。

2.中央人員管理

中央人員權(quán)限管理主要對(duì)組織架構(gòu)、用戶及設(shè)備操作授權(quán)管理等。

3.線路級(jí)安防平臺(tái)功能

線路級(jí)安防集成平臺(tái)采用功能獨(dú)立的方式集成于綜合運(yùn)管平臺(tái)，安防集成平臺(tái)是綜合運(yùn)管平臺(tái)的一個(gè)軟件功能模塊。車站級(jí)綜合監(jiān)控系統(tǒng)完成了視頻監(jiān)控、門禁系統(tǒng)、場(chǎng)段安防系統(tǒng)，需在此基礎(chǔ)上，通過無線或有線網(wǎng)絡(luò)接入安檢系統(tǒng)。將安防、消防系統(tǒng)與運(yùn)營(yíng)生產(chǎn)系統(tǒng)融合在綜合運(yùn)管平臺(tái)上，以便應(yīng)急操作和處置更加智能化、自動(dòng)化。

4.智能開關(guān)站

智能開關(guān)站是車站智能運(yùn)行的關(guān)鍵，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備狀態(tài)的自檢、人工巡檢視頻的確認(rèn)、執(zhí)行開關(guān)站的操作、數(shù)據(jù)記錄保存，采用智能化手段確保開關(guān)站的可靠、安全運(yùn)行。

5.環(huán)境在線監(jiān)控

環(huán)境在線監(jiān)控為實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析和發(fā)掘功能，以及閉環(huán)控制功能，需配置各類傳感器、變送器、探測(cè)器。監(jiān)測(cè)對(duì)象及對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)設(shè)定限值、預(yù)警值、合理區(qū)間值范圍。針對(duì)地鐵車站環(huán)境在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所獲取的各環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分級(jí)分析，并構(gòu)建統(tǒng)計(jì)分析模型。

6.能耗管理與節(jié)能

智慧地鐵綜合運(yùn)管平臺(tái)利用綜合監(jiān)控系統(tǒng)與通信網(wǎng)管、電力監(jiān)控系統(tǒng)、BAS系統(tǒng)等接口獲取車站水、電能數(shù)據(jù)節(jié)能數(shù)據(jù)以及運(yùn)行模式數(shù)據(jù)，通過綜合運(yùn)管平臺(tái)對(duì)車站運(yùn)行耗能統(tǒng)計(jì)分析，研究其能耗變化趨勢(shì)和能耗健康分析報(bào)告，統(tǒng)計(jì)分析能耗異常數(shù)據(jù)，進(jìn)而提供耗能設(shè)備優(yōu)化方案。

7.客流應(yīng)急處置功能

線路級(jí)中央綜合運(yùn)管平臺(tái)可與線路控制中心實(shí)現(xiàn)信息互通，控制中心行車的運(yùn)行圖可根據(jù)本線大客流及時(shí)做出調(diào)整，線路級(jí)綜合運(yùn)管平臺(tái)主動(dòng)推出大客流變化超限的預(yù)警值，供行車專業(yè)調(diào)整運(yùn)行圖、行車間隔及密度。行車地圖調(diào)整后，平臺(tái)配合進(jìn)行PIS、廣播等系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制。

8.客流管理

取大客流車站的公共區(qū)進(jìn)行基于手機(jī)嗅探技術(shù)系統(tǒng)的搭建、部署與調(diào)試。采集到地鐵公共區(qū)環(huán)境下乘客手機(jī)定位信息，手機(jī)嗅探數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)接口上傳至綜合運(yùn)管平臺(tái)，與AFC進(jìn)出站客流信息、智能視頻分析客流密度信息等其他信息結(jié)合處理，達(dá)到客流數(shù)據(jù)的立體化獲取，在綜合運(yùn)管平臺(tái)軟件層轉(zhuǎn)化為客流數(shù)據(jù)并實(shí)現(xiàn)多種統(tǒng)計(jì)分析應(yīng)用，為智慧地鐵各類場(chǎng)景的聯(lián)動(dòng)、線路中心調(diào)配行車間隔等功能的實(shí)現(xiàn)提供有效的數(shù)據(jù)支撐。

（二）提升乘客服務(wù)體驗(yàn)

通過設(shè)置智能終端及智能控制，優(yōu)化終端設(shè)備及數(shù)量，建設(shè)集中客服等方式，將傳統(tǒng)的乘客服務(wù)工作向智能化服務(wù)轉(zhuǎn)變，為乘客提供舒適的車站環(huán)境、豐富便捷的服務(wù)獲取方式、出行智能向?qū)У龋嵘丝偷臐M意度。

1.智慧廁所

智慧廁所對(duì)衛(wèi)生間內(nèi)異味報(bào)警、煙味報(bào)警、偵測(cè)衛(wèi)生間坑位使用情況，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間占用報(bào)警提示、了解廁所內(nèi)有無人員逗留情況。采集的數(shù)據(jù)通過智能網(wǎng)關(guān)匯集至綜合運(yùn)管平臺(tái)，進(jìn)行分析、處理，推送至手機(jī)App、PIS屏、單兵設(shè)備等終端。實(shí)現(xiàn)乘客及時(shí)了解車站廁所使用情況、配合車控室開關(guān)站人員實(shí)現(xiàn)關(guān)站前遠(yuǎn)程巡視、及時(shí)呼叫保潔人員進(jìn)行廁所環(huán)境維護(hù)，提高廁所使用舒適度。

2.照明系統(tǒng)

照明系統(tǒng)采用先進(jìn)、成熟的分布式照明自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，將各照明終端通過網(wǎng)絡(luò)總線連接，實(shí)現(xiàn)中央集中管理和分區(qū)本地分級(jí)控制。進(jìn)一步提升乘客體驗(yàn)度、提高節(jié)能水平。

3.智慧自動(dòng)售檢票系統(tǒng)（AFC）

自動(dòng)售檢票系統(tǒng)（AFC）配置自動(dòng)售票機(jī)、乘客自助終端、智能查詢終端、移動(dòng)客服終端、無人票亭智能客服、乘客進(jìn)出閘機(jī)等設(shè)備，具備如下功能：①在互聯(lián)網(wǎng)售票機(jī)上配置語(yǔ)音處理單元、麥克風(fēng)、人臉處理模塊，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音購(gòu)票、人臉支付功能。②利用安檢門攝像頭采集人臉數(shù)據(jù)，在自動(dòng)檢票機(jī)上配置人臉處理模塊，在客服中心配置人臉注冊(cè)終端，通過通信網(wǎng)絡(luò)接入線網(wǎng)中心，經(jīng)過人臉識(shí)別算法，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢票機(jī)的人臉識(shí)別過閘功能。③配置乘客自助終端實(shí)現(xiàn)信息顯示、音頻交互、非現(xiàn)金票務(wù)等功能。④配置智能查詢終端實(shí)現(xiàn)音頻交互、自動(dòng)應(yīng)答、乘客引導(dǎo)等功能。⑤配置移動(dòng)終端實(shí)現(xiàn)移動(dòng)票務(wù)查詢、站務(wù)咨詢功能。⑥智能客服中心將常規(guī)建設(shè)模式的票亭、票亭售票機(jī)、乘客自助終端、智能查詢終端等進(jìn)行一體化融合；利用車站辦公系統(tǒng)既有車站服務(wù)器實(shí)現(xiàn)智能客服功能。

4.智慧導(dǎo)向

電子導(dǎo)引系統(tǒng)基于辦公系統(tǒng)，將車站電子導(dǎo)向屏作為信息發(fā)布載體，向乘客發(fā)布各類運(yùn)營(yíng)服務(wù)信息（如客流信息、車站出入口信息、列車車廂擁擠度信息、換乘信息、潮汐客流疏導(dǎo)信息、周邊環(huán)境與公交接駁信息、公共信息宣傳等）以及應(yīng)急情況下的緊急信息，助推乘客地鐵出行高效、便捷。

5.車廂擁擠度識(shí)別

利用車廂攝像機(jī)獲取各車廂監(jiān)視圖像信息，通過對(duì)監(jiān)視圖像的分析，獲取車廂擁擠度信息。同時(shí)車載視頻分析服務(wù)器也要接收車輛稱重信息，將通過視頻分析獲得的乘客擁擠度數(shù)據(jù)與車輛稱重信息獲得的乘客擁擠度數(shù)據(jù)進(jìn)行校對(duì)整合，然后將最終的結(jié)果利用車地?zé)o線通信通道，上傳至PIS中心服務(wù)器，將整合后的車廂擁擠度結(jié)果顯示在對(duì)應(yīng)車站站臺(tái)顯示屏上。通過車廂擁擠度功能，乘客可以根據(jù)相對(duì)應(yīng)的擁擠程度選擇相對(duì)舒適的車廂乘車，提高市民的乘車體驗(yàn)；同時(shí)也為車站的客運(yùn)組織提供參考。在實(shí)現(xiàn)車廂擁擠度功能的基礎(chǔ)上，車載視頻分析系統(tǒng)也可對(duì)乘客其他行為（如打架斗毆、劇烈運(yùn)動(dòng)、人員倒地、起身等）進(jìn)行分析，將報(bào)警信息上傳至智慧運(yùn)管平臺(tái)，以便對(duì)乘客的行為進(jìn)行有效管理。

（三）提升運(yùn)維效率

1.設(shè)備維修管理功能

智慧地鐵線路級(jí)綜合運(yùn)管平臺(tái)將車站級(jí)運(yùn)管平臺(tái)接入的各機(jī)電專業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和分類。基于西安地鐵十四號(hào)線的運(yùn)營(yíng)組織架構(gòu)，相應(yīng)的制定通號(hào)工班、機(jī)電工班、供電工班運(yùn)維管理模式，實(shí)現(xiàn)全線設(shè)備維修綜合化管理。

2.大數(shù)據(jù)分析功能

線路級(jí)綜合運(yùn)管平臺(tái)具備對(duì)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)深度挖掘的能力，實(shí)現(xiàn)從大量運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)中提取有用的信息，進(jìn)一步提升運(yùn)營(yíng)調(diào)度智能化、決策科學(xué)化。

3.設(shè)備管家

設(shè)備管家利用綜合監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)與站臺(tái)門、電扶梯、通風(fēng)空調(diào)、低壓配電等機(jī)電設(shè)備接口，配置傳感器、計(jì)量設(shè)備、壓力傳感器等設(shè)備，就地采集設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，進(jìn)行集中分析，實(shí)時(shí)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控、及時(shí)處理故障預(yù)警。

4.無線單兵系統(tǒng)

針對(duì)巡視過程中發(fā)現(xiàn)的問題，迅速、方便的采集現(xiàn)場(chǎng)圖片、語(yǔ)音、視頻等現(xiàn)場(chǎng)信息，利用多媒體壓縮技術(shù)、流媒體傳輸及存儲(chǔ)技術(shù)，利用藍(lán)牙iBeacon定位系統(tǒng)、WiFi網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、音視頻處理技術(shù)建設(shè)高效聯(lián)動(dòng)、快速反應(yīng)、創(chuàng)新執(zhí)行方式將車站控制室建設(shè)成為有效解決執(zhí)行難問題的車站中樞平臺(tái)，可采用量化、科學(xué)的手段對(duì)人員巡檢過程進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)估和考核，實(shí)現(xiàn)對(duì)巡視人員進(jìn)行監(jiān)控、管理、調(diào)度、遠(yuǎn)程指揮，提高運(yùn)營(yíng)效率[6]。

六、結(jié)束語(yǔ)

智慧車站以提供乘客品質(zhì)出行良好體驗(yàn)，滿足市民幸福出行需求，搭建都市圈輕生活服務(wù)平臺(tái)，營(yíng)造全信息感知的生態(tài)環(huán)境。以價(jià)值為導(dǎo)向，解決軌道交通存在的發(fā)展不充分、區(qū)域發(fā)展不平衡的矛盾，促進(jìn)交通運(yùn)輸從短缺供給向便捷體驗(yàn)出行理念的轉(zhuǎn)變。西安地鐵十四號(hào)線智慧車站的實(shí)施為全運(yùn)會(huì)提供便捷服務(wù)，為國(guó)內(nèi)其他城市智慧地鐵建設(shè)提供了一種建設(shè)思路和參考。

作者單位：白雪 西安市軌道交通集團(tuán)有限公司

袁紅攀 中交機(jī)電局武漢設(shè)計(jì)院

參" 考" 文" 獻(xiàn)

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白雪（1994.07-），女，漢族，河南洛陽(yáng)，碩士研究生，助理工程師，研究方向：軌道交通專用通信工程。