陳思

摘 要：為了有序推進城軌交通行業(yè)信息化和智慧城軌的建設(shè)，進行智慧車站建設(shè)的組成架構(gòu)和信息化系統(tǒng)的統(tǒng)籌設(shè)計和探索，對比傳統(tǒng)車站分析智慧車站的優(yōu)勢，以現(xiàn)實需求為導(dǎo)向，闡述各類系統(tǒng)的功能及實現(xiàn)方式，達到建設(shè)現(xiàn)代化、智能化城軌，吸引更多乘客選擇城市軌道交通為出行方式的目的，提高人民的生活質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：地鐵;車站;智慧;技術(shù)

隨著城市軌道交通行業(yè)在各大城市的紛紛建設(shè)，標(biāo)志著城市軌道交通行業(yè)也成為建設(shè)社會主義現(xiàn)代化強國的重要支撐，是建設(shè)交通強國和智慧城市的重要組成部分。城軌交通行業(yè)以推進城軌信息化，發(fā)展智能系統(tǒng)，建設(shè)智慧城軌為載體，開創(chuàng)交通強國建設(shè)新局面?；谶M一步建設(shè)地鐵智慧車站的目的，以青島地鐵為背景，就青島地鐵的智慧車站架構(gòu)及系統(tǒng)建設(shè)展開研究探討。

1 智慧車站的含義

智慧車站是基于站內(nèi)全息感知、系統(tǒng)集成聯(lián)控、終端平臺操控、高度自主運轉(zhuǎn)的全時全景的智慧車站管理，實時提供車站全場景動態(tài)信息服務(wù)、自主服務(wù)及其與周邊商業(yè)、公共服務(wù)設(shè)施的一體化信息共享及聯(lián)動，實現(xiàn)車站設(shè)備、乘客使用和員工管理的智能化，創(chuàng)建集中值守和無人值守的管理模式。

智慧車站以車站智能運行與綜合管理系統(tǒng)為核心，為車站設(shè)備管理、乘客服務(wù)使用和員工內(nèi)部管理提供高度集成的、智慧化的全新地鐵車站管理平臺。車站智能運行與綜合管理系統(tǒng)是智慧車站管理的主要支撐系統(tǒng)，是車站綜合監(jiān)控系統(tǒng)的功能進化。

2 智慧車站的現(xiàn)實必要性

2.1傳統(tǒng)地鐵車站的短板

2.1.1現(xiàn)有作業(yè)方式

地鐵車站一般通過綜合監(jiān)控系統(tǒng)、列車自動監(jiān)控系統(tǒng)、閉路電視系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)、自動售檢票系統(tǒng)以及信息化系統(tǒng)等車站自動化與信息化系統(tǒng)，實現(xiàn)對車站運營管理的技術(shù)支撐[1]。但仍然存在大量的人工作業(yè)內(nèi)容，大量人工客流監(jiān)控和乘客疏導(dǎo)的業(yè)務(wù)，以及應(yīng)急處置和信息發(fā)布的不及時、不全面，較多人工作業(yè)和人工任務(wù)派發(fā)的工作。

2.1.2作業(yè)痛點分析

（1）人工作業(yè)體量較大。車站有較多的人工服務(wù)和人工操作，給車站運營管理質(zhì)量該來很大的難度。特別是突發(fā)情況下，過多的人工操作及人員配合會影響應(yīng)急處置情況，無法有效地實現(xiàn)事故影響最小化的目標(biāo)，基本屬于人工作業(yè)方式。

（2）關(guān)鍵設(shè)備缺乏有效監(jiān)管手段，綜合監(jiān)控功能局限，無分析、預(yù)警功能，故障需人為診斷;綜合監(jiān)控只能監(jiān)視設(shè)備運行工況，缺少對運營態(tài)勢和乘客管理信息;實現(xiàn)系統(tǒng)自動化，但無智能化功能。

（3）生產(chǎn)信息化支撐力度不足，城軌線網(wǎng)加密后，需通過信息技術(shù)手段進行輔助車站員工對車站進行安全、高效的管理，目前各地鐵均屬于初步實現(xiàn)信息化建設(shè)階段。

2.2智慧車站的優(yōu)勢

為進一步深化智慧車站建設(shè)需求研究思路，在捋清乘客需求的基礎(chǔ)上，立足實施過程中的設(shè)備基礎(chǔ)，逐項研究智能化的應(yīng)對措施，更全面有效地完成智慧車站需求的階段性梳理與分析。

（1）視頻自動巡檢系統(tǒng)，降本增效。采用智能檢測與人工智能技術(shù)，覆蓋主要人工巡檢和人工服務(wù)內(nèi)容，降低人員工作量，提升作業(yè)效率。

（2）設(shè)備聯(lián)動控制系統(tǒng)，機電設(shè)備狀態(tài)實時可觀可控可分析。將車站綜合監(jiān)控系統(tǒng)的功能升級作為智慧車站的核心，車站智能運行與綜合管理系統(tǒng)為車站設(shè)備管理、乘客服務(wù)使用和員工內(nèi)部管理提供高度集成的、智慧化的全新車站管理平臺。

（3）生產(chǎn)作業(yè)信息化。通過車站智能運行與綜合管理系統(tǒng)的升級、建立，在信息處理層面融合業(yè)務(wù)流程、業(yè)務(wù)規(guī)則，從而提高員工內(nèi)部作業(yè)規(guī)范度和執(zhí)行效率，保障數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)邏輯一致，并極大減少重復(fù)人工對接的工作量，減少人工成本。

3 智慧車站的技術(shù)應(yīng)用

3.1智慧車站的構(gòu)成

智慧車站的管理平臺應(yīng)具備全息感知、數(shù)據(jù)控制、自主診斷、業(yè)務(wù)閉環(huán)和持續(xù)進化的基本特征[2]。實現(xiàn)對城市軌道交通車站客流和車站機電設(shè)備狀態(tài)進行監(jiān)控的分層分布式計算機集成系統(tǒng)，包含集成在其內(nèi)的深度集成子系統(tǒng)及監(jiān)控管理界面集成的操作集成子系統(tǒng)，同時與其他自動化專業(yè)系統(tǒng)和信息化智能系統(tǒng)互聯(lián)，構(gòu)建信息交換與共享平臺，促進車站高效運營管理的實現(xiàn)。

3.1.1全息感知

通過傳感器技術(shù)、智能視頻分析技術(shù)、智能語音識別技術(shù)等采集識別的綜合感知技術(shù)，實現(xiàn)對車站全生命周期內(nèi)的設(shè)施設(shè)備、環(huán)境、客流、人員等對象或群體的智能感知與發(fā)現(xiàn)。主要分為車站客流分布數(shù)據(jù)、車站機電設(shè)備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)、車站環(huán)境參數(shù)、車站能耗數(shù)據(jù)、員工管理數(shù)據(jù)。具體采集數(shù)據(jù)如下：

3.1.2數(shù)據(jù)控制

建立實時數(shù)據(jù)庫管理和數(shù)據(jù)訪問控制接口，實現(xiàn)車站數(shù)據(jù)的安全管理和規(guī)范化管理。通過抽取、清洗、加載、匯聚業(yè)內(nèi)基礎(chǔ)信息、運營維護、公共服務(wù)、系統(tǒng)安全等各類數(shù)據(jù)，實現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合，達到業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)“存得進、取得出、可檢索、能挖掘”。提供跨專業(yè)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的實時采集功能，提供采集數(shù)據(jù)分類緩存功能。具備實時數(shù)據(jù)有效性檢查、數(shù)據(jù)解析和異常數(shù)據(jù)處理功能，提供一致的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的融合處理和實時數(shù)據(jù)更新，提供統(tǒng)一命名規(guī)則的數(shù)據(jù)字典和實時數(shù)據(jù)庫管理功能。實時數(shù)據(jù)庫容量應(yīng)滿足換乘車站全息感知數(shù)據(jù)接入的要求。提供統(tǒng)一規(guī)范的實時數(shù)據(jù)訪問控制接口，確保實時數(shù)據(jù)應(yīng)用的規(guī)范性和安全性;提供數(shù)據(jù)訂閱和數(shù)據(jù)發(fā)布機制，提高數(shù)據(jù)可視化展現(xiàn)和數(shù)據(jù)應(yīng)用效率，提供非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的提取、分析和處理。

3.1.3自主診斷

設(shè)備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)須進行深度分析挖掘，為智慧車站提供科學(xué)決策。自動監(jiān)測車站機電設(shè)備的健康狀態(tài)，提供重要設(shè)備故障診斷算法，實現(xiàn)故障智能診斷、隱患預(yù)警分析、設(shè)備質(zhì)量評價和設(shè)備全生命周期管理等功能的判斷和預(yù)測。實時采集車站機電設(shè)備運行相關(guān)的狀態(tài)數(shù)據(jù)和報警信號，實現(xiàn)對車站機電設(shè)備健康狀態(tài)的監(jiān)視、動態(tài)評估和故障報警。結(jié)合數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，實現(xiàn)對故障設(shè)備及故障部位的快速定位和全景展現(xiàn)。綜合應(yīng)用多源數(shù)據(jù)分析技術(shù)和趨勢診斷、壽命診斷等智能診斷模型，提供故障預(yù)警的維修方法建議。構(gòu)建車站設(shè)備維護管理數(shù)據(jù)庫，設(shè)備管理信息應(yīng)包括但不限于基礎(chǔ)信息、管理信息、技術(shù)參數(shù)和維修記錄等。

3.1.4業(yè)務(wù)閉環(huán)

利用自主診斷結(jié)果，實現(xiàn)項目管理與行車組織、客運服務(wù)、設(shè)備管理、人員管控等業(yè)務(wù)的全流程自動化、可視化、規(guī)范化。實現(xiàn)對車站運行態(tài)勢的全面感知，提供早間智能開站和晚間智能關(guān)站。提供覆蓋全站的客運組織場景化預(yù)案聯(lián)動功能，實現(xiàn)對線路故障延誤、進出站大客流、運營調(diào)整、火災(zāi)疏散等突發(fā)事件的快速高效聯(lián)動，保障乘客安全和舒適。構(gòu)建安全可行的計算環(huán)境，確保業(yè)務(wù)管理的安全性和可靠性，提升智慧車站系統(tǒng)的免疫力。

3.1.5持續(xù)進化

隨著數(shù)據(jù)、處置、操作的積累，通過人工智能技術(shù)開展自主學(xué)習(xí)、自動進化，持續(xù)提高智能化水平。作為各項技術(shù)手段與功能實現(xiàn)的管理平臺以及乘客服務(wù)使用與設(shè)備運行的核心支撐平臺，應(yīng)用人工智能、數(shù)據(jù)建模及機器學(xué)習(xí)模式，通過算法訓(xùn)練和模型優(yōu)化，具備不斷提升智能分析與識別精度的能力。通過在線智能學(xué)習(xí)與歷史數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)運營效果自我評估、運營策略自動修正、運營績效持續(xù)改進的能力。構(gòu)建小數(shù)據(jù)大任務(wù)的智慧車站核心大腦，實現(xiàn)車站運營效果的自我評估與車站運行策略的持續(xù)完善。

3.2智慧車站的終端

3.2.1智慧客服終端

車站客服終端采用語音和觸屏兩種方式。乘客接近終端設(shè)備，設(shè)備自動感知乘客并問候，乘客只須講出前往地點（或該地點附近的標(biāo)志性建筑物）及需求，終端設(shè)備就自動進行識別，并執(zhí)行模糊搜索，找出最接近乘客目的地的車站，然后通過語音及屏幕提示乘客，乘客按提示逐步進行操作。

自動售檢票系統(tǒng)，對車站智能運行與綜合管理系統(tǒng)的控制接口開放，提供閘機的控制、服務(wù)啟?？刂坪湍Ｊ娇刂啤？头橹悄軉栐兘K端、票卡自助處理終端、智能購票終端和緊急呼叫終端的一體機，實現(xiàn)乘客購票、進站、乘車、出站、問詢及異常票卡處理的全程自助服務(wù)，提升乘客乘車體驗，打造無人客服中心。并根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)和后續(xù)處理數(shù)據(jù)的積累，保證處理的可靠度、準(zhǔn)確率。

3.2.2人臉掃描進站

車站人臉掃描進站建立強大的數(shù)據(jù)庫，確保人臉識別庫隱私安全，加強人臉識別的靈敏性。同時通過人臉識別采用的智能視頻分析技術(shù)，解決逃票行為督查問題。解決了人工方式督查乘客逃票行為的人員崗位及工作任務(wù)。

在站內(nèi)、進出站閘機的兩端分別安裝視頻圖像采集設(shè)備，實時采集各區(qū)域的視頻圖像，配置智能視頻分析服務(wù)器，實時分析每組閘機區(qū)域的乘客行為，包括跨躍檢測、鉆爬檢測等違規(guī)行為，自動抓拍三張?zhí)悠毙袨榈恼掌?，并保?5秒鐘的視頻片段，作為逃票行為查證的證據(jù)，并通過網(wǎng)絡(luò)通信接口將逃票告警信息推送給車站智能運行與綜合管理系統(tǒng)，自動彈窗至車控室綜合監(jiān)控屏上顯示，并同步推送至站務(wù)員手持終端，車站員工上前進行查證，同時逃票乘客的特征信息記錄至數(shù)據(jù)庫。通過逃票數(shù)據(jù)庫中的乘客特征進行匹配。當(dāng)匹配到逃票乘客時，匹配信息自動彈窗至車控室綜合監(jiān)控屏上顯示，并同步推送至站務(wù)員手持終端;車站員工提前到相關(guān)閘機區(qū)域布崗，實現(xiàn)對潛在逃票行為的精準(zhǔn)督查。

針對車站個性化服務(wù)，可增加智能專用通道。采用掌靜脈識別技術(shù)和人臉識別技術(shù)自助邊門開關(guān)，用于特殊人群的自助進出站管理。

3.2.3智慧安檢系統(tǒng)

智慧安檢系統(tǒng)應(yīng)在安檢系統(tǒng)中錄入足夠數(shù)量的危險物品案例數(shù)據(jù)，確保不同樣式、型號的危險物品均能夠自動識別?；谥悄芤曨l分析、智能安檢終端、監(jiān)控和安檢門，實現(xiàn)快速安檢，主要功能包括候檢區(qū)域人群分析、重點安檢乘客分析、乘客著裝及異常行為分析、乘客攜帶金屬違禁品識別、背包漏檢乘客識別、乘客安檢風(fēng)險綜合評估等。將可疑人員、漏檢等問題乘客的報警信息推送給車站智能運行與綜合管理系統(tǒng)，自動彈窗至車控室綜合監(jiān)控屏上顯示，并同步推送至站務(wù)員、民警手持終端，進行站內(nèi)各崗位聯(lián)動。通過智慧安檢可有效解決安檢人員的工作任務(wù)，減少人員成本。

3.2.4視頻自動巡檢系統(tǒng)

通過增加攝像機監(jiān)控的覆蓋范圍，增加智能視頻分析系統(tǒng)，實現(xiàn)對重要監(jiān)控區(qū)域客流密度的感知，分析乘客行為。新增感知數(shù)據(jù)通過既有通信接口上傳車站智能運行與綜合管理系統(tǒng)。確保監(jiān)測準(zhǔn)確率、檢測精度以及全方位無死角監(jiān)測站內(nèi)情況，并分析發(fā)現(xiàn)可疑物、客傷等情況，發(fā)出告警自動彈窗至車控室綜合監(jiān)控屏上顯示。減少了人工巡檢的耗時，提高效率的同時，全方位確保車站的安全運作。

在上下行站臺分別設(shè)置網(wǎng)絡(luò)攝像機（攝像機配置數(shù)量應(yīng)與列車編組相匹配），用于實現(xiàn)對站臺等重要監(jiān)控區(qū)域客流密度數(shù)據(jù)的采集。在客流量較大的出入口，分別在內(nèi)外設(shè)置一臺網(wǎng)絡(luò)攝像機，用于實現(xiàn)對逃票等異常行為的分析。在客流量較大的自動扶梯，設(shè)置一臺網(wǎng)絡(luò)攝像機，用于實現(xiàn)對摔倒、踩踏等異常行為的分析。配置視頻分析服務(wù)器，用于上下行站臺、出入口和自動扶梯視頻圖像的智能分析，并通過既有CCTV把分析結(jié)果及時上傳至車站智能運行與綜合管理系統(tǒng)。視頻分析服務(wù)器的數(shù)量應(yīng)根據(jù)所需分析圖像數(shù)量和分析算法確定。宜配置2套視頻分析服務(wù)器，1套用于上下行站臺客流密度分析，1套用于出入口和自動扶梯乘客行為分析。

現(xiàn)場布設(shè)的網(wǎng)絡(luò)攝像機就近接入視頻接入交換機，并通過接入交換機接入既有CCTV網(wǎng)絡(luò)。

3.2.5客流監(jiān)測系統(tǒng)

車站采用智能視頻分析、AFC客流監(jiān)測等技術(shù)，直觀、全面感知車站客流的分布和發(fā)展態(tài)勢，以車站智能運行與綜合管理系統(tǒng)為核心，綜合采用智能視頻分析技術(shù)、列車稱重數(shù)據(jù)采集技術(shù)和最佳候車區(qū)域算法，實現(xiàn)對車站、車廂客流的實時監(jiān)測、預(yù)警和智能乘車引導(dǎo)。在車站出入口和站臺候車區(qū)域安裝視頻圖像采集設(shè)備，實時采集相關(guān)區(qū)域的視頻圖像;配置智能視頻分析服務(wù)器，實時分析車站出入口和站臺候車區(qū)域的客流密度;在車站出入口、站廳、站臺和換乘通道等處安裝智能乘車引導(dǎo)屏，實現(xiàn)顯示車站候車區(qū)域與車廂的客流擁擠狀態(tài);車站智能運行與綜合管理系統(tǒng)通過匹配車輛與信號的數(shù)據(jù)，定位進站列車的車組號，獲取進站列車各車廂的稱重數(shù)據(jù)并換算為車廂客流密度數(shù)據(jù);最佳候車區(qū)域算法根據(jù)車站候車區(qū)域的客流密度和進站列車的客流密度等數(shù)據(jù)，預(yù)測下一個時點車站客流的擁擠情況，給出客流擁擠提示和最佳候車區(qū)域指引。

3.2.6智能導(dǎo)向系統(tǒng)

車站增設(shè)智能乘車引導(dǎo)子系統(tǒng)，在車站出入口、站廳入口、換乘通道等區(qū)域增加智能導(dǎo)向顯示屏，顯示車站客流擁擠度、車廂客流擁擠度、乘車誘導(dǎo)信息、換乘車站運營信息和換乘服務(wù)信息，實現(xiàn)對車站運營狀態(tài)的發(fā)布和乘車誘導(dǎo)，豐富乘客服務(wù)的信息內(nèi)容，擴大乘客信息服務(wù)的覆蓋范圍，實現(xiàn)乘車服務(wù)信息的全程覆蓋;采用智能分析技術(shù)和實時數(shù)據(jù)接口技術(shù)，實現(xiàn)乘車引導(dǎo)信息的實時動態(tài)發(fā)布。

智能乘車引導(dǎo)子系統(tǒng)以車站智能運行與綜合管理系統(tǒng)平臺多源數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過模型算法分析，實現(xiàn)面向乘客的、基于位置的信息發(fā)布和乘車誘導(dǎo)功能。子系統(tǒng)由乘客信息服務(wù)器、乘客信息主機、乘客信息終端、接入交換機、光纖KVM等構(gòu)成。

3.2.7設(shè)備聯(lián)動控制系統(tǒng)

3.2.7.1自動開關(guān)站功能

通過增加自動扶梯、垂直電梯等設(shè)備的遠程控制接口及開放AFC系統(tǒng)的遠程控制協(xié)議，實現(xiàn)智能開站和智能關(guān)站，大幅降低車站工作人員現(xiàn)場操作設(shè)備的工作量，大幅壓縮早間開站、晚間關(guān)站的準(zhǔn)備時間，并為繁忙的夜間維護施工留出更多時間。按照早間開站和晚間關(guān)站的流程要求進行任務(wù)編排，并通過一鍵啟動，自動運行公共區(qū)照明系統(tǒng)、公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、播放廣播、乘客信息顯示屏、自動售檢票設(shè)備、解鎖垂直電梯、自動扶梯等，從而變目前手工現(xiàn)場開關(guān)站為智能遠程開關(guān)站。在自動扶梯處安裝視頻圖像采集設(shè)備，配置智能視頻分析服務(wù)器，實時分析每臺自動扶梯的視頻圖像，實時判斷自動扶梯上是否有人。在直梯、自動扶梯等區(qū)域增加攝像機，滿足早間開站和晚間關(guān)站場景下的輔助監(jiān)控要求。

3.2.7.2環(huán)境優(yōu)化功能

環(huán)控設(shè)備終端感知溫濕度條件，并觸發(fā)節(jié)能運行模式，自動運行車站大系統(tǒng)、聯(lián)動空調(diào)水系統(tǒng)控制和排熱系統(tǒng)控制，其中車站大系統(tǒng)控制應(yīng)劃分為通風(fēng)季模式和空調(diào)季模式。并具備非高峰時段采用節(jié)能運行模式功能，包括通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運行模式和照明系統(tǒng)節(jié)能（由光照度觸發(fā)）運行模式。

車站通信前置機及以下的接入感知層建設(shè)，可與智能運維機電板塊的現(xiàn)場感知層一并建設(shè)，尤其在新建線中，可納入到綜合監(jiān)控系統(tǒng)項目中共同實施，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，避免重復(fù)投資和資源浪費。

4 智慧車站技術(shù)應(yīng)用成果分析與預(yù)估

4.1成果分析

車站子系統(tǒng)數(shù)量較多，且相對獨立、信息共享程度低、乘客安檢通行效率低、乘客進出閘效率低、實體票卡易損壞和丟失、生產(chǎn)運作等模塊任務(wù)繁重、人工巡視車站難以實時排查可疑物、開關(guān)站耗時較長等，通過智慧安檢、智慧客服終端、人臉掃描進站、視頻自動巡檢、客流監(jiān)測、智能導(dǎo)向、設(shè)備聯(lián)動控制等功能，提高乘客舒適度，作業(yè)流程不斷創(chuàng)新。智慧車站實施后，車站運營管理效率顯著提高，車站應(yīng)急處置能力顯著加強，車站人工操作業(yè)務(wù)明顯降低，車站智慧化特征明顯增強。

4.2成果預(yù)估

通過采用智慧客服、人臉掃描進站、視頻自動巡檢等功能，省去人工回答問詢、處置乘客事務(wù)、票務(wù)稽查、人工巡檢等流程，能夠減少班組人員配置約2人/班，每個標(biāo)準(zhǔn)車站每年節(jié)約成本約56萬元。通過采用智能安檢，省去人工手檢、人工判圖等流程，預(yù)計能減少安檢每班組人員4人/班，每個標(biāo)準(zhǔn)車站每年節(jié)約成本約45萬元。

5 結(jié)語

在新一輪科技革命的浪潮下，城市軌道交通行業(yè)也快速擴張，不斷推進著城軌信息化、智能化，也加快了建設(shè)智慧車站的步伐?；趯土骷俺丝托袨榈闹悄苋⒏兄c車站設(shè)備的智能聯(lián)動，為乘客提供更加快捷的信息交互、自主化服務(wù)和更舒適的環(huán)境，并不斷根據(jù)乘客的需求進行客制化的創(chuàng)新及智能化的完善。

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