田 源，杜呈欣，李 樊，汪曉臣，孫同慶

（1.中國鐵道科學研究院集團有限公司 電子計算技術(shù)研究所，北京 100081；2.中國鐵道科學研究院集團有限公司 軌道交通系統(tǒng)測試國家工程實驗室，北京 100081)

2019 年9 月國務(wù)院印發(fā)《交通強國建設(shè)綱要》，提出“到本世紀中葉，全面建成人民滿意、保障有力、世界前列的交通強國”[1]。2020 年3 月中國城市軌道交通協(xié)會發(fā)布《中國城市軌道交通智慧城軌發(fā)展綱要》(以下簡稱《綱要》)，明確要創(chuàng)建智慧乘客服務(wù)體系，“提高乘客服務(wù)的便捷化、舒適化、智能化水平”[2]。無論從國家層面，還是城市軌道交通行業(yè)層面，“以人為本、注重服務(wù)”的發(fā)展理念得到高度關(guān)注。城市軌道交通乘客服務(wù)的智能化發(fā)展需要在保障乘客安全的基礎(chǔ)上，運用自動化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化等手段，完善客運服務(wù)質(zhì)量，讓乘客在出行過程中體驗到便捷與舒適[3]。

1 城市軌道交通乘客服務(wù)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、5G 等新技術(shù)在軌道交通行業(yè)的落地應用，無人客服中心、自助問詢機器人、無感進站、可視化招援、客流感知等圍繞乘客服務(wù)的智能系統(tǒng)和裝備不斷涌現(xiàn)，有效提升了乘客出行的便捷性和舒適性。近年來，以北京、上海、廣州為代表的城市，在推進智慧城軌車站和線路建設(shè)方面取得一定的成績。

（1）北京地鐵6 號線投入智能列車乘客服務(wù)系統(tǒng)，通過車窗屏、車門上方屏的動態(tài)信息展示，為乘客提供下一站、前方車站洗手間、扶梯、換乘路線、出口位置分布、前后車廂的擁擠度等信息；基于車廂攝像頭采集的視頻流，通過圖像識別和智能分析技術(shù)，可以對車廂內(nèi)的乘客乘車情況進行動態(tài)監(jiān)測和報警[4]。

（2）廣州地鐵建設(shè)線網(wǎng)智能客服系統(tǒng)平臺，整合訪客多渠道接入，有效提高客服中心的工作效率，提升乘客服務(wù)體驗[5]；利用進出閘數(shù)據(jù)、車站W(wǎng)i-Fi 數(shù)據(jù)、藍牙數(shù)據(jù)、視頻分析數(shù)據(jù)、安檢數(shù)據(jù)等多元異構(gòu)數(shù)據(jù)實現(xiàn)客流精準預測；構(gòu)建乘客畫像，實現(xiàn)無感支付進站，便利乘客出行；通過APP 為乘客提供多元化的資訊信息，為乘客提供信息增值服務(wù)[6]。

（3）上海地鐵引入生物特征識別購票方式，增加乘客進出站方式。通過手機掃碼方式，促進長三角都市圈公共交通二維碼的互聯(lián)互通，提高乘客售檢票智能化水平。引入客服機器人、交互屏等智能設(shè)備，提高站內(nèi)乘客服務(wù)質(zhì)量。上海地鐵“一網(wǎng)統(tǒng)管”平臺可以實時監(jiān)測分析列車客流密度，引導站務(wù)人員疏導客流，精準限流[7]。

總體來看，目前城市軌道交通的乘客服務(wù)智能化發(fā)展初見成效，多呈現(xiàn)為示范車站、試點列車的探索形式。乘客服務(wù)的智能化應用主要體現(xiàn)在咨詢服務(wù)、票務(wù)服務(wù)、客流管控、列車服務(wù)等方面，通過運用先進的系統(tǒng)平臺和智能化設(shè)備，提升乘客出行服務(wù)體驗。但是，從數(shù)據(jù)運用和流程優(yōu)化的角度來看，各系統(tǒng)產(chǎn)生龐大的數(shù)據(jù)資源，其價值尚未得到充分釋放，系統(tǒng)間的業(yè)務(wù)交互有待進一步重構(gòu)，需要構(gòu)建體系化的平臺級應用方案。

2 城市軌道交通智慧乘客綜合服務(wù)需求分析與設(shè)計思路

2.1 乘客綜合服務(wù)需求分析

基于乘客出行中的8 大核心場景(進站、咨詢、購票、安檢、檢票、候車、乘車、出站)，以“站”“車”“人”3 要素為核心，梳理乘客在車站、列車環(huán)境下的服務(wù)需求。乘客服務(wù)相關(guān)業(yè)務(wù)包括車站業(yè)務(wù)域和列車業(yè)務(wù)域。車站業(yè)務(wù)域的物理實現(xiàn)主要指以智慧車站為載體的乘客服務(wù)，主要包括乘客咨詢、票務(wù)服務(wù)、安全檢查、運營信息、乘客招援、商業(yè)推廣、周邊信息等；列車業(yè)務(wù)域包括安全巡檢、報站信息、媒體服務(wù)、緊急招援等?；诔丝统鲂袌鼍?，分析站車服務(wù)與產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，得出在此期間乘客的潛在需求，包括全區(qū)域(含出入口、站廳、站臺)的列車到站信息展示、出行路線規(guī)劃、無障礙出行(語音咨詢、語音購票等)、票價及優(yōu)惠信息查詢、通勤快速進站(疫情期間快速測溫)、車廂擁擠度信息展示、高效換乘引導和周邊偏好地點(商鋪、景點等)推薦等。乘客出行場景與需求分析如圖1 所示。

從圖1 可以看出，乘客出行的信息需求不僅局限于運營信息的獲取，對于車站、列車、運營和商業(yè)服務(wù)等方面的需求也愈發(fā)凸顯。

圖1 乘客出行場景與需求分析Fig.1 Passenger travel scenario and demand

（1）服務(wù)體驗提質(zhì)層面的需求。盡管國內(nèi)多個城市已經(jīng)著手智慧車站和智慧列車等示范工程的規(guī)劃及落地應用，但大部分線路依舊沿用傳統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)和服務(wù)模式，靜態(tài)導向牌體、售檢票設(shè)備、信息發(fā)布等設(shè)施設(shè)備僅能滿足乘客基本的出行需求，服務(wù)的可交互性與便捷性有待加強。在早晚高峰、節(jié)假日、大型活動、雨雪天氣等場景下，車站容易出現(xiàn)客流激增、運能不足、人群擁堵等突發(fā)事件，造成相關(guān)站點進出站排隊時間長、候車及乘車擁擠等問題，從而影響乘客的出行并降低乘車滿意度[8]。

（2）運營管控增效層面的需求。車站、列車、乘客的智能化感知能力是智慧城軌建設(shè)的重要任務(wù)之一，《綱要》中指出，在構(gòu)建智慧車站管控體系的過程中，需要實現(xiàn)車站行車及環(huán)境設(shè)備的自動/半自動運行、泛在感知和安全便捷的乘客服務(wù)[2]。傳統(tǒng)車站對于機電、通信、環(huán)控系統(tǒng)的設(shè)備運行狀態(tài)獲取較為全面，但是從服務(wù)乘客的角度出發(fā)，對于乘車環(huán)境(如照度、溫度、濕度、噪聲等)的感知和調(diào)節(jié)能力有待提升。為充分保障乘客出行安全和問詢需求，運營單位通過設(shè)置人工服務(wù)臺、客流引導、安全保障等崗位，人力資源的耗費較多，業(yè)務(wù)流程也較為繁瑣，對此可以通過智能化手段實現(xiàn)降本增效。

（3）商業(yè)資源挖潛層面的需求。城市軌道交通線路里程長、客流量大，在商業(yè)資源開發(fā)方面具有極大的潛在價值。然而，由于整個城市軌道交通商業(yè)資源的利用效率不高，車站商鋪、廣告投放、自動售賣機投入等方式獨立存在，面向海量的乘客資源，無法形成高效的資源投放，相對應的經(jīng)濟收益也無法得到保障[9]。

總體來看，乘客的潛在需求存在業(yè)務(wù)覆蓋面廣、多專業(yè)信息交叉、難以系統(tǒng)化等問題，乘客服務(wù)仍然以人工和被動服務(wù)形式為主[10]。各城市在探索智慧城軌方案落地的過程中，通過工程試點或示范站的形式取得了階段性成果，但依舊面臨數(shù)據(jù)資源得不到充分釋放的問題。

2.2 總體設(shè)計思路

基于乘客出行過程中的服務(wù)需求，運用先進的技術(shù)手段，結(jié)合既有的業(yè)務(wù)流程，通過提取各業(yè)務(wù)流程中的關(guān)鍵信息，構(gòu)建智慧乘客綜合服務(wù)平臺。智慧乘客綜合服務(wù)平臺設(shè)計思路如圖2 所示。

圖2 智慧乘客綜合服務(wù)平臺設(shè)計思路Fig.2 Design idea of smart passenger integrated service platform

（1）出行場景提取服務(wù)需求。乘客在靜態(tài)和動態(tài)空間產(chǎn)生位移的過程中，與車站、列車、運營管理者產(chǎn)生大量的業(yè)務(wù)交互。業(yè)務(wù)交互中滲透著對于乘客服務(wù)的智慧化能力需求，在此基礎(chǔ)上，形成技術(shù)支撐和平臺應用的設(shè)計方案。

（2）中臺技術(shù)賦能平臺構(gòu)建。乘客出行服務(wù)體驗的提升依托于業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)和技術(shù)的體系化架構(gòu)。智慧乘客服務(wù)平臺以城軌云、邊緣計算、人工智能等技術(shù)為基礎(chǔ)設(shè)施依托，匯集并融合業(yè)務(wù)交互過程中的海量數(shù)據(jù)，為上層應用的開發(fā)與迭代提供有效支撐。

（3）應用落地提升場景體驗。利用平臺的體系化優(yōu)勢，構(gòu)建站務(wù)、票務(wù)、乘務(wù)、運輸組織4 個維度的應用與服務(wù)，實現(xiàn)乘客進站前的便捷咨詢、進站過程中的快速無感過閘、候車過程中的客流預測以及出站時的導向指引。

3 城市軌道交通智慧乘客綜合服務(wù)平臺方案設(shè)計

智慧乘客綜合服務(wù)平臺是基于城市軌道交通既有系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計的乘客服務(wù)業(yè)務(wù)融合平臺，平臺采用3 層式設(shè)計架構(gòu)，包括數(shù)據(jù)接入層、中臺層和應用層。數(shù)據(jù)接入層提供外部系統(tǒng)接口和數(shù)據(jù)的接入功能。中臺層是平臺設(shè)計的核心，包括技術(shù)中臺、數(shù)據(jù)中臺和業(yè)務(wù)中臺，技術(shù)中臺為數(shù)據(jù)提供智能化處理手段，數(shù)據(jù)中臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)與信息共享，業(yè)務(wù)中臺向上層應用提供智慧服務(wù)，如通過乘客交互過程中的語義識別、行為識別、消費特征等數(shù)據(jù)，不斷學習完善乘客畫像，為乘客提供更加人性化的出行服務(wù)；又如對于車站日常客流數(shù)據(jù)的不斷學習，以期在高峰客流情況下實現(xiàn)具有自主決策能力的疏導，提供初步的客流疏導措施及運營管理建議。應用層由內(nèi)部的乘客服務(wù)應用和外部應用組成，內(nèi)部應用主要是指在乘客服務(wù)范疇內(nèi)的應用，包括智能票務(wù)、服務(wù)質(zhì)量評價、無人客服中心、智能導向、精準營銷等，外部應用主要是指在乘客服務(wù)范疇外，調(diào)用平臺業(yè)務(wù)能力的其他應用，包括智能調(diào)度、智能環(huán)控、智慧城市等。智慧乘客綜合服務(wù)平臺體系架構(gòu)如圖3 所示。

圖3 智慧乘客綜合服務(wù)平臺體系架構(gòu)Fig.3 Architecture of smart passenger integrated service platform

3.1 數(shù)據(jù)接入層設(shè)計

智慧乘客綜合服務(wù)平臺向綜合監(jiān)控、乘客信息、視頻監(jiān)控、乘客招援等生產(chǎn)系統(tǒng)提供Modbus協(xié)議、Restful API、視頻流協(xié)議、定制協(xié)議等多種接入方式，也支持外部互聯(lián)網(wǎng)信息(如周邊地圖、樞紐換乘、天氣、大型活動、航班進出港等)的獲取。不僅向新建線路的相關(guān)系統(tǒng)提供標準的業(yè)務(wù)接口，還兼容既有線路的升級改造。

（1）客服類數(shù)據(jù)?？头悢?shù)據(jù)主要包括信息發(fā)布、乘客咨詢、導航頁面等數(shù)據(jù)，涉及信息發(fā)布屏、客服查詢機、電子導向牌等設(shè)備及其應用系統(tǒng)。通過構(gòu)建智慧乘客綜合服務(wù)平臺到各類客服終端和應用系統(tǒng)的鏈路通道，實現(xiàn)對語音識別、站內(nèi)定位、出行引導等業(yè)務(wù)的智能化技術(shù)支持。

（2）票務(wù)類數(shù)據(jù)。票務(wù)類數(shù)據(jù)主要包括售檢票相關(guān)設(shè)備及其應用系統(tǒng)。向智慧乘客綜合服務(wù)平臺提供進出站客流、乘客出行信息等數(shù)據(jù)。

（3）流數(shù)據(jù)。流數(shù)據(jù)主要包括直播流媒體和網(wǎng)絡(luò)攝像機視頻流。中臺層的智能化組件可以對直播流圖像內(nèi)容進行監(jiān)管，并在必要時切斷播放源。網(wǎng)絡(luò)攝像機畫面用于中臺層處理車站客流分布、乘客行為等信息。

（4）物聯(lián)傳感數(shù)據(jù)。物聯(lián)傳感數(shù)據(jù)主要包括微環(huán)境感知、定位基站、設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測等傳感信息，為車站環(huán)境調(diào)節(jié)、室內(nèi)導航、電扶梯異常監(jiān)測等功能提供數(shù)據(jù)支撐。

3.2 中臺層設(shè)計

中臺技術(shù)最初的提出，是互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)為了解決由于前臺應用需求頻繁更新而導致后臺服務(wù)同步改動所產(chǎn)生大量工作的問題。中臺技術(shù)通過將通用的組件、工具、業(yè)務(wù)能力抽象歸集，形成中臺層，與后臺保持穩(wěn)定數(shù)據(jù)交互的同時，跟隨前臺需求隨時調(diào)整。中臺技術(shù)的應用可以一定程度上提升前臺軟件的迭代效率，保障系統(tǒng)與平臺的功能穩(wěn)定。將中臺技術(shù)應用于智慧乘客綜合服務(wù)平臺的中間層，穩(wěn)定銜接與外部系統(tǒng)的業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)通道，綜合考慮各地軌道交通特色和場景應用的快速開發(fā)，提供適應性較強的數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)支撐。

信息共享是提高乘客服務(wù)信息資源利用率、充分發(fā)揮其效益的重要手段，數(shù)據(jù)共享是大數(shù)據(jù)潛在價值挖掘和利用的重要基礎(chǔ)[11]。智慧乘客綜合服務(wù)平臺以“業(yè)務(wù)+數(shù)據(jù)+技術(shù)”中臺模式為核心，實現(xiàn)乘客服務(wù)的核心業(yè)務(wù)能力的沉淀和聚集；前臺應用以中臺為支撐，提供多樣化、輕量化和敏捷化的應用與服務(wù)。

（1）技術(shù)中臺。技術(shù)中臺是平臺智慧能力的基礎(chǔ)支撐，提供基于語音識別、機器視覺、無線傳感、室內(nèi)定位、BIM 等技術(shù)的工具與組件，通過便捷的工具和組件調(diào)用，助力傳統(tǒng)業(yè)務(wù)的智能化提升。無人客服中心通過調(diào)用語音識別服務(wù)，實現(xiàn)乘客語音問詢的低時延響應；智能視頻分析服務(wù)有助于實現(xiàn)車站與列車區(qū)域空間內(nèi)人群擁擠度和異常行為的監(jiān)測；利用無線傳感技術(shù)獲取實時的站車環(huán)境感知信息，為環(huán)境智能調(diào)控和可視化提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；基于藍牙與無線基站的室內(nèi)定位技術(shù)，實現(xiàn)站內(nèi)導航和移動式站務(wù)管控。

（2）數(shù)據(jù)中臺。數(shù)據(jù)中臺是平臺智慧能力的前提保障，通過匯集生產(chǎn)系統(tǒng)的關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)分析，掌握提升乘客服務(wù)的潛在信息。例如，售檢票過程中的乘客出行偏好有利于形成乘客畫像；安檢過程中的傳感設(shè)備獲取乘客體溫狀況，確保疫情防控得到有效落實；視頻分析得出的區(qū)域客流密度信息為站務(wù)管理提供數(shù)據(jù)支撐；通過分析乘客問詢信息，可以歸納出乘客服務(wù)中重點關(guān)注的問題，有助于提升運營服務(wù)品質(zhì)。數(shù)據(jù)中臺通過服務(wù)管理、組件管理、API 網(wǎng)關(guān)等一系列技術(shù)手段，實現(xiàn)數(shù)據(jù)與信息共享服務(wù)，為業(yè)務(wù)中臺的構(gòu)建提供基礎(chǔ)支撐。

（3）業(yè)務(wù)中臺。業(yè)務(wù)中臺是平臺智慧能力的核心體現(xiàn)。乘客畫像、出行支持、客流特征和場景模型作為其核心要素，為乘客服務(wù)及其他外部應用提供靈活復用的模塊化服務(wù)。上層應用通過對業(yè)務(wù)能力的調(diào)用和編排，實現(xiàn)智慧化的業(yè)務(wù)流程。中臺業(yè)務(wù)能力與上層應用調(diào)用關(guān)系如表1 所示。一是構(gòu)建乘客畫像，深入客戶需求。乘客畫像提供基于差分隱私的乘客行為特征，在避免個體信息暴露的前提下，提供有效的乘客出行與服務(wù)反饋數(shù)據(jù)。二是完善出行支持，提供人性化引導。依托室內(nèi)導航、樞紐換乘、綜合交通信息、乘客問詢等信息，構(gòu)建和持續(xù)完善出行支持能力，靈活應對無人客服中心及其他應用的查詢需求。三是捕捉客流分布，保障出行安全?？土魈卣鞯膶崿F(xiàn)源于智能視頻分析技術(shù)，通過AI 計算單元(邊緣終端或服務(wù)器)實時分析車站各區(qū)域、列車各節(jié)車廂的客流分布情況，監(jiān)控人群異常行為并主動推送告警，增強客流監(jiān)視能力。四是模擬場景特征，實現(xiàn)自主決策。場景模型對于不同運營狀況下的場景提供模擬仿真能力，通過無監(jiān)督學習，不斷強化模型的準確度，輔助分析特殊場景下的客流分布與運量預測；對于典型場景，在保障運營生產(chǎn)安全規(guī)范的前提下，實現(xiàn)簡單的自主決策與執(zhí)行。

表1 中臺業(yè)務(wù)能力與上層應用調(diào)用關(guān)系Tab.1 Call relationship between middle platform business capability and upper layer application

3.3 應用層設(shè)計

基于乘客出行全場景業(yè)務(wù)需求，依托業(yè)務(wù)中臺設(shè)計典型場景應用。典型場景應用是后臺服務(wù)、前端顯示、邊緣計算單元、人機交互終端等多種服務(wù)與設(shè)施設(shè)備的組合。

（1）智能票務(wù)。智能票務(wù)采用人臉識別技術(shù)，實現(xiàn)人臉注冊、無感進站和實名制乘車?；诔丝彤嬒?，構(gòu)建乘客信用體系，簡化安檢票檢流程，實現(xiàn)通勤時段的白名單快速進站[12]。

（2）服務(wù)質(zhì)量評價。傳統(tǒng)的乘客質(zhì)量服務(wù)評價是通過調(diào)查問卷、APP、小程序等形式，定期調(diào)研、統(tǒng)計、分析乘客對于運營服務(wù)的滿意程度。服務(wù)質(zhì)量評價系統(tǒng)結(jié)合乘客畫像和出行支持，有助于周期性地掌握乘客出行過程中的關(guān)注點。

（3）無人客服中心。無人客服中心是智慧車站的建設(shè)熱點，集成票務(wù)、信息、客服、咨詢、人臉注冊等功能，實現(xiàn)無人客服中心到線網(wǎng)人工客服坐席的呼叫接入功能。

（4）智能導向。在列車到站、列車清客、樞紐大站客流激增等場景下，由智能視頻分析觸發(fā)客流疏導場景，通過電子導向牌、乘客信息顯示屏和分區(qū)廣播的聯(lián)動，從視覺、聽覺、空間感知等多個維度，實現(xiàn)大部分客流的自疏導，減少人工疏導壓力。

（5）精準營銷。在了解乘客消費偏好、出行特征的基礎(chǔ)上，通過分析客流分布、客服中心咨詢歷史、廣告燈箱駐足頻率、互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)內(nèi)容搜索等數(shù)據(jù)，從經(jīng)營內(nèi)容、投放策略、運營模式等角度，實現(xiàn)車站商鋪及周邊商業(yè)的精準營銷，平衡交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和運營中的巨額投入，實現(xiàn)車站商業(yè)與車站客流高度耦合[13]，滿足乘客出行過程中便捷購物的需求。

（6）外部應用系統(tǒng)聯(lián)動。智能調(diào)度系統(tǒng)獲取車站與車廂客流擁擠度判斷線路的斷面客流和列車滿載率，為調(diào)度管理者提供決策依據(jù)，通過臨時加開列車，緩解車站客流擁堵，提升乘客出行滿意度；智能環(huán)控系統(tǒng)感知客流分布，動態(tài)調(diào)整車站出入口、換乘通道、站臺及列車車廂的燈光亮度，降低空閑狀況下的能耗。

智能應用系統(tǒng)的設(shè)計在一定程度上解決了乘客服務(wù)中存在的問題。智能票務(wù)、服務(wù)質(zhì)量評價、無人客服中心等系統(tǒng)有效提升服務(wù)體驗；智能導向、智能調(diào)度、智能環(huán)控等系統(tǒng)有助于降本增效，完善運營管控水平；精準營銷系統(tǒng)的應用為商業(yè)資源開發(fā)與乘客消費需求的平衡提供有力支撐。

4 結(jié)束語

城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化、信息化、智能化發(fā)展的同時，乘客服務(wù)水平的提升也至關(guān)重要。聚焦乘客服務(wù)的平臺化發(fā)展和智慧化研究，體現(xiàn)了對《綱要》中關(guān)于構(gòu)建智慧乘客服務(wù)建設(shè)方向的切實思考。圍繞乘客在出行過程中存在的諸多潛在需求，以服務(wù)平臺化的思路提出設(shè)計方案，應對服務(wù)體驗、感知能力、運營管控和商業(yè)開發(fā)等方面存在的挑戰(zhàn)，有助于智慧城市軌道交通建設(shè)的推進和不斷完善。下一步還應考慮圍繞人工智能在乘客服務(wù)方面的應用需求，研究語音識別、圖像識別、輔助決策在中臺模式下的技術(shù)方案，提供一套標準統(tǒng)一、調(diào)用便捷、計算準確、運行高效的智能化賦能方案。