郭佳峰，裴加富，張兵建，楊雙磊

隨著我國城市軌道交通的飛速發(fā)展，地鐵導向標識作為地鐵運營管理體系中非常重要的組成部分，直接關(guān)系到地鐵運營的安全秩序。目前城市軌道交通車站的乘客導向標識普遍采用靜態(tài)的導向標識或單獨成套的走字屏系統(tǒng)。其中靜態(tài)標識由于提示信息是固定不變的，只適合于對不變的信息進行提示，例如出入口位置、目的地乘坐方向等，無法根據(jù)運營變化情況，實時動態(tài)導引乘客［1］。

而目前可以實現(xiàn)導向信息動態(tài)調(diào)整的導向屏系統(tǒng)都是單獨設(shè)置，與其他地鐵專業(yè)系統(tǒng)不能共享信息，無法實時獲取影響地鐵運營的多種信息，也不能根據(jù)運營場景實時發(fā)布到導向屏，需要運營人員手動調(diào)整導向信息，影響了運營人員應對突發(fā)事件的處理能力和反應速度［2］。另一方面，導向屏系統(tǒng)設(shè)備種類繁多，品牌也不同，存在同一個車站有多個導向屏信息發(fā)布系統(tǒng)共存的情況，不同的導向系統(tǒng)對應不同的軟硬件設(shè)備，在需要修改和發(fā)布導向屏引導信息時，需要車站運營人員在不同系統(tǒng)上逐個手動修改發(fā)布，這不僅增加了車站運營工作人員的負擔，而且降低了運營管理的工作效率，同時也會影響乘客出行體驗和安全。

基于以上背景，為提升地鐵車站運營管理水平，提高乘客出行體驗和安全，研究具備自動化和智能化水平的地鐵導向集控系統(tǒng)逐步成為迫切需求。

1 系統(tǒng)設(shè)計

通過現(xiàn)場調(diào)研獲知，根據(jù)車站客運組織工作的需要，車站導向屏系統(tǒng)設(shè)備顯示的乘客引導和疏散信息，主要依據(jù)運營場景進行調(diào)整。運營場景是指在城市軌道交通運營過程中，由關(guān)鍵運營事件或時間維度條件觸發(fā)的一系列場景，從大類上區(qū)分主要包括正常場景、故障場景和應急場景。正常場景：早高峰、晚高峰、平峰、開關(guān)站、列車正線運行、列車停站上下客等。故障場景：正線列車故障、信號系統(tǒng)故障、站臺門故障、供電設(shè)備故障、機電設(shè)備故障等。應急場景：大客流、列車事故、車站火災、恐怖襲擊、車站失電、列車區(qū)間疏散等。

目前很多地鐵線路尤其是早期建設(shè)的，主要運營場景的觸發(fā)條件都分散在各個專業(yè)系統(tǒng)中，如列車自動監(jiān)控系統(tǒng)（Automatic Train Supervision，ATS）、自動售檢票系統(tǒng)（Automatic Fair Collection Systm，AFC）、閉 路 電 視（Closed Circuit Television，CCTV）、火災報警系統(tǒng)（Fire Alarm System，F(xiàn)AS）、環(huán)境與機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（Building Automatic System，BAS）、電力監(jiān)控系統(tǒng)（Power Supervisory Control And Data Acquisition，PSCADA）和屏蔽門系統(tǒng)（Platform Screen Doors，PSD）等，這些系統(tǒng)和導向屏系統(tǒng)設(shè)備相互獨立，不能為導向屏系統(tǒng)直接所用。

結(jié)合上述現(xiàn)狀及調(diào)研情況，本文研究設(shè)計了一種基于地鐵運營場景的智能導向集控系統(tǒng)（以下簡稱“系統(tǒng)”）。該系統(tǒng)首先與車站主要業(yè)務(wù)系統(tǒng)進行接口，收集和感知各業(yè)務(wù)系統(tǒng)與乘客出行密切相關(guān)的運營和事件信息，匯聚到車站集控服務(wù)器的實時庫中；然后設(shè)計智能分析服務(wù)模塊進行運營場景的識別和分析，并基于Activiti工作流程框架設(shè)計運營場景聯(lián)動管理引擎；基于智能分析服務(wù)模塊的分析結(jié)果、影響范圍等信息，自動觸發(fā)相應的運營場景流程，自動控制導向屏系統(tǒng)設(shè)備引導內(nèi)容的調(diào)整和顯示，從而達到智能、高效、自動集中控制發(fā)布的目的［3］。

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)需在車站部署集控服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、接口服務(wù)器、核心交換機、接口交換機、集控發(fā)布工作站等設(shè)備。系統(tǒng)主要控制的設(shè)備為由不同集成廠家提供的位于車站站廳、站臺以及出入口的走字屏、電扶梯信息屏、動態(tài)導向信息屏、出入口導向屏等。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1［4］。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

與本系統(tǒng)接口的專業(yè)系統(tǒng)主要包括：ATS、PSCADA、AFC、FAS、BAS、PSD、CCTV等［5］。本系統(tǒng)與這些專業(yè)系統(tǒng)通過Modbus TCP或電力104等標準規(guī)約，獲取各專業(yè)系統(tǒng)關(guān)鍵運營和事件信息，并將獲取到的信息寫入車站集控服務(wù)器的實時庫中，供智能分析服務(wù)模塊訂閱使用。

ATS主要提供信號系統(tǒng)和列車主要運營事件、關(guān)鍵故障信息以及運營時刻表信息等，車站早高峰、晚高峰、平峰和封站等模式按照ATS運營時刻表信息自動觸發(fā)［6］；PSCADA主要提供牽引供電臂故障信息，典型的故障信息為嚴重影響運營的供電區(qū)段失電；AFC提供閘機設(shè)備狀態(tài)信息及出入站客流統(tǒng)計信息，它與智能視頻識別的客流信息相結(jié)合，作為大客流場景的觸發(fā)條件［7］；FAS主要提供車站火災報警情況，為車站火災應急場景觸發(fā)條件［8］。

本系統(tǒng)可與不同的既有導向屏系統(tǒng)集成，并實現(xiàn)與地鐵運營核心專業(yè)系統(tǒng)的接口，實現(xiàn)軌道交通運營事件信息的全方位感知，建立地鐵運營核心專業(yè)與導向屏系統(tǒng)間的聯(lián)系，從而智能、自動、高效地控制導向屏信息的調(diào)整和顯示。

1.2 運營場景聯(lián)動引擎

運營場景聯(lián)動引擎是借鑒了工作流技術(shù)思想開發(fā)的、能夠?qū)崿F(xiàn)聯(lián)動預案在線部署與業(yè)務(wù)快速更新的城軌監(jiān)控領(lǐng)域跨專業(yè)聯(lián)動平臺。它采用基于Activiti工作流程框架，結(jié)合腳本引擎的方式實現(xiàn)，以工作流技術(shù)驅(qū)動聯(lián)動腳本指令執(zhí)行。工作流技術(shù)以圖形化的方式實現(xiàn)了跳轉(zhuǎn)、定時、循環(huán)、判斷、并行等特性，可以基本模擬編程環(huán)境里的一系列場景。對于城軌綜合監(jiān)控而言，使用工作流可視化技術(shù)可以使得監(jiān)控效果變得更加直觀。圖形化的預案設(shè)計方式配合解釋執(zhí)行的腳本，可以及時應對聯(lián)動需求的變更，大大增加聯(lián)動預案的配置靈活性和設(shè)計自由度。該聯(lián)動引擎以運營場景為基本數(shù)據(jù)模型，以ATS運營時刻表和運營事件為場景觸發(fā)源，通過智能分析服務(wù)模塊的分析處理，自動高效地控制不同廠家、不同位置的導向標識設(shè)備，調(diào)整引導信息的顯示，從而達到智能、自動、高效管理不同運營場景引導和疏散乘客的效果［9］。運營場景聯(lián)動引擎設(shè)計見圖2。

圖2 運營場景聯(lián)動引擎設(shè)計

該運營場景聯(lián)動引擎關(guān)鍵服務(wù)模塊如下。

訂閱服務(wù)：該模塊以訂閱-發(fā)布機制，負責從實時庫中獲取各專業(yè)接口系統(tǒng)的關(guān)鍵運營事件信息，并提供給智能分析服務(wù)模塊進行分析處理。

智能分析服務(wù)：該模塊主要綜合訂閱各接口數(shù)據(jù)進行深入分析，分析事件類型、影響程度和范圍等，并確定該運營場景是自動執(zhí)行，還是需要運營人員確認后執(zhí)行等；分析結(jié)果可通過指令推送給發(fā)布工作站或運營場景服務(wù)模塊執(zhí)行。

運營場景服務(wù)：該模塊主要負責運營場景的后臺編輯管理，包括查詢、新增、刪除、修改等場景的執(zhí)行；運營場景包括觸發(fā)條件、場景執(zhí)行所在的車站、場景觸發(fā)后需要執(zhí)行的操作和控制的設(shè)備等信息。

時刻表服務(wù)：該模塊主要負責對來自ATS的運營時刻表進行輪詢和處理，觸發(fā)基于運營時刻表的運營場景，如早間開站、晚間停運關(guān)站等。

協(xié)同控制服務(wù)：該模塊主要負責向?qū)蚱料到y(tǒng)設(shè)備發(fā)布控制指令，包括信息發(fā)布和設(shè)備電源的開關(guān)控制等；同時根據(jù)場景執(zhí)行的需要，向發(fā)布工作站發(fā)布彈框確認執(zhí)行指令等信息。

定時服務(wù)：該模塊主要負責響應其他服務(wù)模塊設(shè)置定時器的請求，包括延時控制和定時觸發(fā)等。

2 功能設(shè)計

2.1 功能結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)從功能結(jié)構(gòu)上主要分為采集控制層、應用服務(wù)層和界面操控層，見圖3。

圖3 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

采集控制層主要負責從ATS、PSCADA、FAS、BAS、AFC、PSD等系統(tǒng)采集與乘客密切相關(guān)的關(guān)鍵運營事件，并根據(jù)具體的運營場景，接收并轉(zhuǎn)發(fā)應用服務(wù)層下發(fā)的控制指令，以實現(xiàn)對導向屏系統(tǒng)設(shè)備的自動化和智能化控制。

應用服務(wù)層基于綜合監(jiān)控平臺進行構(gòu)建，擴展集成基于Activiti工作流的聯(lián)動引擎，實現(xiàn)運營事件的實時緩存、智能分析、報警服務(wù)、協(xié)同聯(lián)動、控制命令下發(fā)等功能。

界面操控層主要為運營管理人員提供運營場景管理、場景執(zhí)行確認、導向信息編輯、導向信息發(fā)布、導向設(shè)備電源控制、報警管理等功能。

2.2 核心功能

1）運營場景管理。用戶可以編輯和管理所需要的運營場景，當場景觸發(fā)條件滿足時，通過集控發(fā)布工作站給出報警信息，供運營人員進行場景確認執(zhí)行或自動執(zhí)行；車站運營人員也可以在運營場景管理中手動觸發(fā)相應的場景。

2）導向信息編輯。提供對動態(tài)導向信息（包括傳遞信息、輪播時間、文字大小、文字滾動時間等各類信息）的編輯功能，并保存為動態(tài)導向預案，以供后續(xù)調(diào)用發(fā)布。

3）導向信息發(fā)布。運營場景條件滿足時，系統(tǒng)自動匹配預先定義的場景預案，進行自動化導向信息發(fā)布，實現(xiàn)地鐵多專業(yè)系統(tǒng)和導向屏的智能化聯(lián)動；當需要進行人工實時信息發(fā)布時，也可對選定的任意一個和多個導向屏設(shè)備進行人工發(fā)布，或通過設(shè)置指定時間段進行定時信息發(fā)布。

4）場景智能分析。對采集到的各接口專業(yè)系統(tǒng)信息進行綜合分析，智能化分析和匹配運營場景，自動分析影響范圍，并自動選擇需要調(diào)整信息發(fā)布的設(shè)備，顯著提升信息發(fā)布效率。

5）設(shè)備電源開關(guān)控制?；贏TS運營時刻表，實現(xiàn)對導向屏系統(tǒng)設(shè)備電源的遠程開關(guān)控制功能，自動于運營開始前30 min打開設(shè)備電源，于運營結(jié)束后關(guān)閉設(shè)備電源，從而輔助降低運營人員工作量。

6）權(quán)限管理。為了防止惡意入侵及誤操作的發(fā)生，系統(tǒng)同時采用了控制身份登陸和U盤加密認證等措施，對操作權(quán)限進行管理，根據(jù)登錄用戶角色賦予信息編輯、信息發(fā)布、當前或歷史顯示內(nèi)容查詢等操作權(quán)限。

7）訂閱管理及圖形顯示。運營人員可以通過訂閱管理功能訂閱導向屏設(shè)備狀態(tài)信息，實時查看或歷史回看全線導向屏設(shè)備的運行、關(guān)閉、故障等狀態(tài)信息，以及當前或歷史的導向屏顯示內(nèi)容信息。

3 系統(tǒng)優(yōu)勢

1）平臺架構(gòu)優(yōu)勢。系統(tǒng)以城市軌道交通專用實時數(shù)據(jù)庫、消息總線等技術(shù)為基礎(chǔ)，提高了系統(tǒng)的實時性、可靠性；集成智能分析功能，顯著提升系統(tǒng)的智能化水平。

2）聯(lián)動引擎優(yōu)勢。所有聯(lián)動場景的搭建只需通過圖形化工具拖拽圖元組合，配上簡單的業(yè)務(wù)腳本組態(tài)實現(xiàn)；可根據(jù)新增需求快速實現(xiàn)場景的擴展和定義，且聯(lián)動預案能夠在線部署；聯(lián)動效果輔以圖形化形式實時展示，非常直觀。

3）視頻智能識別技術(shù)。系統(tǒng)基于視頻智能識別技術(shù)，通過設(shè)置在車站和車輛上客流感知和客流感知識別分析裝置可以全面獲取線路上的乘客動態(tài)信息，關(guān)注客流實時變化，動態(tài)調(diào)整客運管理措施，大幅提高服務(wù)水平。

4）減輕運營人員負擔。系統(tǒng)實現(xiàn)了在同一個軟件平臺上對不同廠家導向屏系統(tǒng)設(shè)備的集中監(jiān)控，減輕了車站運營人員的工作負擔，達到了對車站所有動態(tài)導向屏系統(tǒng)設(shè)備集控的目的。

5）降低運維成本。通過設(shè)置統(tǒng)一的導向屏系統(tǒng)集控發(fā)布工作站，對所有的導向屏設(shè)備進行遠程集控管理，減少了運維工作站數(shù)量，降低了初期建設(shè)投入及后期運營維護成本。

6）打通信息壁壘。系統(tǒng)可按照預先定義的規(guī)則，在導向屏上聯(lián)動發(fā)布各專業(yè)系統(tǒng)的信息，而且接口系統(tǒng)還可根據(jù)需要進行擴展，或根據(jù)用戶需求對定義的規(guī)則進行修改，實現(xiàn)了車站各專業(yè)間靈活聯(lián)動地進行信息發(fā)布。

7）更高效的信息獲取。系統(tǒng)信息發(fā)布更及時、內(nèi)容更精準，增加了運營人員與乘客的溝通渠道，可以幫助乘客及時針對突發(fā)情況做出反應，實現(xiàn)了自動化導引客流出入站、換乘和疏散，確保乘客的出行安全。

8）智能化運營管理。系統(tǒng)在統(tǒng)一的軟件平臺上基于多專業(yè)信息，達到對車站所有動態(tài)導向系統(tǒng)設(shè)備集控發(fā)布的目的，提高了運營人員應對突發(fā)事件的處理能力和反應速度，提升了運營人員的工作效率，實現(xiàn)了地鐵車站運營的智能化［10］。

4 結(jié)束語

本文針對城市軌道交通導向屏系統(tǒng)的不足，研究并提出了基于運營場景的地鐵智能導向集控系統(tǒng)。隨著智慧地鐵的建設(shè)發(fā)展，地鐵運營管理單位對高效智能管理、乘客對安全出行等提出了更高的要求，期待本系統(tǒng)在地鐵運營中獲得更廣泛的應用，發(fā)揮更重要的作用。