（南寧軌道交通集團(tuán)有限責(zé)任公司運(yùn)營(yíng)分公司，廣西 南寧530029）

0 引言

目前我國(guó)處在加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的新時(shí)期，城市軌道交通也面臨這一新的發(fā)展形勢(shì)和考驗(yàn)。為了適應(yīng)城市發(fā)展的需要，城市軌道建設(shè)進(jìn)程在不斷的加快?，F(xiàn)階段軌道交通無法給乘客出門前提供客流參考，車站客運(yùn)人員無法根據(jù)車廂乘客擁擠情況指導(dǎo)乘客排隊(duì)候車，容易造成局部車廂人員擁擠、乘客無法準(zhǔn)時(shí)上下車等，以上問題伴隨著高密度的客流量和嚴(yán)峻擁擠程度也容易給地鐵運(yùn)營(yíng)帶來了極大的安全隱患，在此種形勢(shì)下，AI識(shí)別技術(shù)的融入，無疑會(huì)很大地滿足當(dāng)下的需求。

1 AI圖像識(shí)別技術(shù)的概述

自1960年至今，人工智能（AI）實(shí)現(xiàn)了三次巨大的飛躍，在第一次飛躍發(fā)展階段，人工智能實(shí)現(xiàn)了問題求解，并代替人類完成步伐邏輯推理工作。經(jīng)歷第二次飛躍發(fā)展后，人工智能已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)代替人類完成包括不確定性在內(nèi)的部分思維工作的目的。在第三次飛躍發(fā)展階段，人工智能已經(jīng)具有一定的思維能力和能夠發(fā)現(xiàn)新的知識(shí)、完成新任務(wù)的能力。隨著研究的深入，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及深度學(xué)習(xí)，被應(yīng)用于模仿人類的智能，AI識(shí)別技術(shù)也隨著人工智能的飛躍得到了快速發(fā)展，從最初的文字識(shí)別，發(fā)展到了數(shù)字圖像分析處理與識(shí)別。AI識(shí)別技術(shù)具有處理精確度高、靈活性好、適用范圍廣、信息壓縮潛力大等特點(diǎn)。目前我國(guó)高度重視人工智能的發(fā)展與應(yīng)用，在此良好的發(fā)展環(huán)境下，無疑將加快AI識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。

2 我國(guó)軌道交通運(yùn)營(yíng)管理的現(xiàn)狀

自二十世紀(jì)以來，由于國(guó)家和相關(guān)部門對(duì)于軌道交通工作的重視和努力，在軌道建設(shè)方面，取得了不小的成就，為我國(guó)人們的出行提供了基礎(chǔ)設(shè)施保障。但隨著我國(guó)乘客人數(shù)的不斷增加，及投入使用車輛的數(shù)量增加不足等因素，造成列車車廂中乘客十分擁擠，而列車運(yùn)行中的乘客擁擠程度影響著乘客的舒適度與運(yùn)營(yíng)安全。實(shí)時(shí)了解每一列運(yùn)行列車車廂的擁擠程度，目前在國(guó)內(nèi)仍是一個(gè)富有挑戰(zhàn)的難題，尚沒有很好的技術(shù)手段能讓乘客和客運(yùn)人員提前預(yù)判即將到站列車各車廂的擁擠程度。如針對(duì)乘客候車及客運(yùn)人員導(dǎo)乘方面存在的主要問題有：

(1)乘客在列車未到達(dá)站臺(tái)前，無法預(yù)先知曉下趟車輛上各車廂的人群分布狀態(tài)，只能根據(jù)當(dāng)前站臺(tái)各入口位置隊(duì)列長(zhǎng)度自發(fā)選擇候車站位，具有較大的盲目性；

(2)車站工作人員亦無法獲悉線上車輛各車廂的乘客分布狀態(tài)，只能根據(jù)站臺(tái)當(dāng)前站隊(duì)狀態(tài)及歷史經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行疏導(dǎo)，無法幫助站臺(tái)工作人員有效引導(dǎo)乘客到較少的車廂所對(duì)應(yīng)的站臺(tái)進(jìn)行候車，人員疏導(dǎo)效率不高；同時(shí)也存在大客流上下車擁擠情況的背景下造成的車門、屏蔽門夾人夾物及乘客踩踏等安全隱患。

3 基于AI圖像識(shí)別技術(shù)的列車擁擠度智能監(jiān)測(cè)顯示系統(tǒng)建設(shè)

3.1 指導(dǎo)思想

通過應(yīng)用AI人工智能、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，構(gòu)建一套基于人工智能的列車車廂擁擠度智能監(jiān)測(cè)顯示系統(tǒng)，依托城軌系統(tǒng)中既有的乘客信息系統(tǒng)（PIS）提供的車廂監(jiān)控視頻信息，對(duì)各地鐵線路所有列車車廂當(dāng)前的車內(nèi)乘客分布狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，獲取每一節(jié)車廂的擁擠度數(shù)據(jù)（所謂擁擠度即列車車廂的人員密集程度的分析統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)），再將其與PIS系統(tǒng)以及軌道交通的出行APP軟件集成，在APP應(yīng)用界面和PIS導(dǎo)乘屏幕中實(shí)時(shí)發(fā)送當(dāng)前合理的車廂擁擠狀態(tài)情況，引導(dǎo)候車乘客自發(fā)進(jìn)入擁擠度較低的車廂所對(duì)應(yīng)的站臺(tái)屏蔽門位置候車；也對(duì)站務(wù)人員的疏導(dǎo)工作形成有效的指引，確保運(yùn)營(yíng)工作中乘客安全、疏導(dǎo)工作高效和有序進(jìn)行

3.2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

（1）通過在城市軌道交通既有運(yùn)營(yíng)線路的通信系統(tǒng)機(jī)房?jī)?nèi)部署人工智能分析服務(wù)器、公網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)器、API服務(wù)器等設(shè)備以及在公網(wǎng)云端部署API云服務(wù)器等設(shè)備，用以搭建列車擁擠度智能顯示系統(tǒng)的硬件平臺(tái)，以實(shí)時(shí)調(diào)用并獲取上線運(yùn)營(yíng)列車車載攝像頭的監(jiān)控視頻流，作為車廂擁擠度信息計(jì)算和分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（硬件環(huán)境參考結(jié)構(gòu)圖如下）。

（2）研究AI圖像識(shí)別算法，并開發(fā)基于人工智能數(shù)據(jù)分析技術(shù)的數(shù)據(jù)發(fā)布平臺(tái)軟件及其配套的車廂視頻系統(tǒng)接口和圖片處理軟件，對(duì)已獲取的地鐵列車車廂監(jiān)控視頻的分析處理，以實(shí)現(xiàn)對(duì)列車各車廂載客數(shù)量的實(shí)時(shí)精確分析，以統(tǒng)計(jì)得出當(dāng)前列車各車廂的實(shí)際乘客數(shù)量。

（3）將統(tǒng)計(jì)出的乘客數(shù)量與設(shè)定好的擁擠度判定值進(jìn)行比較，進(jìn)而獲得一個(gè)準(zhǔn)確的擁擠度數(shù)值后，通過車站站臺(tái)的PIS導(dǎo)乘屏幕以及軌道交通出行手機(jī)APP以彩色動(dòng)態(tài)畫面的形式，給候車乘客提供最直觀的擁擠度信息提示。擁擠度信息手機(jī)APP展示效果如下：

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)效果

該系統(tǒng)作為軌道交通智慧地鐵項(xiàng)目重要組成部分，其核心技術(shù)是應(yīng)用AI算法對(duì)實(shí)時(shí)提取的車廂監(jiān)控視頻畫面進(jìn)行分析處理計(jì)算，自動(dòng)精確識(shí)別出車廂內(nèi)實(shí)際載客數(shù)量；同時(shí)讀取車廂載重?cái)?shù)據(jù)作為計(jì)算的輔助參考，從而得出準(zhǔn)確可靠的擁擠度數(shù)據(jù)。

經(jīng)過AI算法生成擁擠度數(shù)據(jù)除了在PIS屏上向站臺(tái)內(nèi)候車的乘客展示外，還可以通過手機(jī)APP向計(jì)劃前往車站乘車的乘客同步推送，讓乘客能夠提前合理安排行程計(jì)劃，同時(shí)也能夠有效緩解因站臺(tái)內(nèi)乘客的聚集導(dǎo)致的安全隱患。對(duì)于運(yùn)營(yíng)管理和乘客乘車都起到非常積極的作用。

圖1 硬件環(huán)境結(jié)構(gòu)參考圖

圖2 經(jīng)過AI算法計(jì)算出的車廂人員分布熱力圖

圖3 擁擠度信息手機(jī)APP展示效果

通過在既有線路上的測(cè)試，應(yīng)用效果較為明顯。隨著目前國(guó)內(nèi)各省會(huì)城市以及部分省份的二線城市逐步開通軌道交通線路，且客流量呈穩(wěn)步上升趨勢(shì)，部分城市客流增長(zhǎng)較為顯著，對(duì)運(yùn)營(yíng)管理形成一定的壓力。該系統(tǒng)能夠有效的幫助運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)提升運(yùn)營(yíng)效率，并幫助乘客提升候車的效率和乘車的便捷度，若能夠推廣應(yīng)用，將能夠帶來持續(xù)性的項(xiàng)目收益和社會(huì)效益。

5 應(yīng)用過程中的不足與應(yīng)用展望

在經(jīng)過1年的調(diào)查研究后也發(fā)現(xiàn)了AI監(jiān)測(cè)顯示系統(tǒng)的一些不足：當(dāng)前業(yè)界現(xiàn)有的AI圖像檢測(cè)算法能力會(huì)受到光照，遠(yuǎn)近，角度，遮擋，分辨率等因素引發(fā)準(zhǔn)確度變化。車廂內(nèi)地板廣告，車身廣告的變化也會(huì)干擾計(jì)算準(zhǔn)確度。經(jīng)統(tǒng)計(jì)計(jì)算，受干擾精度在15%內(nèi)浮動(dòng)，對(duì)于系統(tǒng)的自動(dòng)化判斷結(jié)論并不造成影響。

雖然發(fā)現(xiàn)不足，但是研究也更發(fā)掘出了系統(tǒng)新潛力。經(jīng)人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，使得運(yùn)營(yíng)部門提升了車廂內(nèi)客流分布把握能力。結(jié)合每站靠站后車廂擁擠程度的變化，在出入口、站臺(tái)、站廳部署的智慧車站視頻分析系統(tǒng)分析出的當(dāng)前站廳站臺(tái)人流分布，可對(duì)斷面實(shí)時(shí)客流狀況提升把握能力。對(duì)空車空站，空車滿站，滿車滿站直觀感知后，內(nèi)生出具備調(diào)節(jié)班次密度的“動(dòng)態(tài)調(diào)度”的能力。

軌道運(yùn)營(yíng)體系對(duì)乘客客流的安全保障主要集中在出入口，電梯，通道，站廳，站臺(tái)，車廂這六個(gè)關(guān)鍵位置，AI監(jiān)測(cè)顯示系統(tǒng)經(jīng)擴(kuò)充與調(diào)度系統(tǒng)對(duì)接后，當(dāng)非傳統(tǒng)高峰時(shí)間段內(nèi)出現(xiàn)突發(fā)大客流時(shí)，可以預(yù)期在無需人工介入的全自動(dòng)工況下，軌道交通運(yùn)營(yíng)體系從大客流感知到上報(bào)至調(diào)度指揮，到最終緩解大客流的響應(yīng)時(shí)間將存在極大縮短的可能性，應(yīng)急處理能力將大大提升。

6 結(jié)束語

AI監(jiān)測(cè)顯示系統(tǒng)是基于人工智能、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，而構(gòu)建的一套列車車廂負(fù)載誘導(dǎo)系統(tǒng)，現(xiàn)已在南寧軌道交通運(yùn)營(yíng)線路中應(yīng)用。該系統(tǒng)依托既有乘客信息系統(tǒng)（PIS）提供的車廂監(jiān)控視頻信息，對(duì)各地鐵線路所有列車車廂當(dāng)前的車內(nèi)乘客分布狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的分析，獲取每一節(jié)車廂的擁擠度數(shù)據(jù)（所謂擁擠度即列車車廂的人員密集程度的分析統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)），再通過南寧軌道交通官方APP和PIS系統(tǒng)進(jìn)行集成，在APP應(yīng)用界面和PIS導(dǎo)乘屏幕中即時(shí)提示候車乘客和站臺(tái)工作人員，讓候車乘客自發(fā)形成合理的車廂擁擠狀態(tài)預(yù)期，自發(fā)進(jìn)入擁擠度較低的車廂所對(duì)應(yīng)的站臺(tái)屏蔽門位置候車；從而對(duì)站務(wù)人員的疏導(dǎo)工作形成有效的指引功能，確保運(yùn)營(yíng)工作中乘客安全、疏導(dǎo)工作高效和有序進(jìn)行。