王新艷

中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，天津，300000

0 引言

面對(duì)2008年國(guó)際金融危機(jī)的沖擊，我國(guó)政府投入4萬(wàn)億加大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，自此國(guó)內(nèi)城市軌道交通進(jìn)入迅猛發(fā)展的十年。由于城軌運(yùn)輸具有準(zhǔn)時(shí)、安全、高效、環(huán)保的特點(diǎn)，逐步成為城市公共交通的骨干。截至2022年9月30日，我國(guó)大陸地區(qū)開通軌道交通的城市共52個(gè)，投運(yùn)城軌交通線路共9788.64公里，開通運(yùn)營(yíng)城市軌道交通線路277條，其中地鐵7655.32公里，占比78.21%。如圖1所示。

圖1 全國(guó)前10 城市軌道交通運(yùn)營(yíng)里程情況統(tǒng)計(jì)（截至2022 年9 月30 日）

當(dāng)城軌建設(shè)日漸普及、為人們生活帶來(lái)極大便捷的同時(shí)，也產(chǎn)生相應(yīng)的問題和煩惱。為了最大限度保證乘客安全、避免安全隱患，目前國(guó)內(nèi)已通車城軌線路均采用嚴(yán)格的安防系統(tǒng)，安檢流程復(fù)雜；車站AFC系統(tǒng)大多采用傳統(tǒng)卡票形式，只有部分城市開通了移動(dòng)支付，運(yùn)營(yíng)方式還處于傳統(tǒng)管理階段。在早晚高峰客流壓力巨大的情況下，必然會(huì)影響乘客出行體驗(yàn)。

1 地鐵車站站廳公共區(qū)現(xiàn)狀

以筆者所在深圳地區(qū)深大地鐵站為例，深大站地處南山科技園和深圳大學(xué)交匯地帶，所處位置是深圳市乃至全國(guó)科技、信息、人才資源最密集的區(qū)域之一，為標(biāo)準(zhǔn)地下二層島式車站形式，地下一層為站廳層、地下二層為站臺(tái)層。車站自2009年投入運(yùn)營(yíng)，主要服務(wù)周邊深圳大學(xué)、科技園就業(yè)人口及周邊居住人口，日均客流量超十萬(wàn)人次，其中早晚高峰進(jìn)出站客流占全天總客流的65%以上，乘客對(duì)于通行效率及空間體驗(yàn)的要求較高。

通過對(duì)深大地鐵站工作日早高峰時(shí)段（8:00AM-9:00AM）乘客流線進(jìn)行調(diào)研。乘客由地面經(jīng)出入口通道進(jìn)入地下一層站廳公共區(qū)平均用時(shí)2min。站廳總面積約1550m2，分為付費(fèi)區(qū)及非付費(fèi)區(qū)，通過進(jìn)出站閘機(jī)相連，共設(shè)置進(jìn)站檢票機(jī)16個(gè)、出站檢票機(jī)25個(gè)。進(jìn)、出站閘機(jī)是所有乘客都必須經(jīng)過的設(shè)施，高峰時(shí)段人均通過閘機(jī)時(shí)長(zhǎng)為36s。

非付費(fèi)區(qū)面積約800m2，共設(shè)有1處人工服務(wù)窗口、2臺(tái)安檢機(jī)、9臺(tái)自助售票機(jī)、4臺(tái)自助充值機(jī)，承擔(dān)了過街、安檢、問詢、售票、檢票功能。其中，人工服務(wù)窗口主要服務(wù)進(jìn)站乘客，使用概率為2%，平均服務(wù)時(shí)長(zhǎng)為48s；安檢機(jī)是所有進(jìn)站乘客都必須經(jīng)過的設(shè)施，高峰時(shí)段人均通過閘機(jī)時(shí)長(zhǎng)為4.5min，在車站所有設(shè)施中最長(zhǎng)，其原因與攜帶行李乘客比例較高（高峰時(shí)段70%）、安檢機(jī)通過能力較低及設(shè)置數(shù)量較少均有關(guān)，高峰時(shí)段等候通過安檢機(jī)的隊(duì)伍通常排至出入口通道內(nèi)，甚至需在地面出入口處限流才能保證車站內(nèi)部不至于因客流擁堵影響使用功能；自助售票機(jī)主要服務(wù)進(jìn)站乘客，使用概率為4%，平均購(gòu)票時(shí)長(zhǎng)為86s；自助充值機(jī)主要服務(wù)進(jìn)站乘客，使用概率為2%，平均使用時(shí)長(zhǎng)為62s[1]。

付費(fèi)區(qū)面積約750m2，設(shè)有3組樓扶梯及1組無(wú)障礙電梯通向地下二層站臺(tái)候車區(qū)，是所有乘客都必須使用的設(shè)施，平均通過時(shí)長(zhǎng)為37s，其中扶梯的使用頻率最高，由扶梯至站臺(tái)平均用時(shí)28s，由樓梯至站臺(tái)平均用時(shí)32s。

圖2 深大站站廳層空間布局示意圖

圖3 深大站進(jìn)站流程及早高峰時(shí)段用時(shí)統(tǒng)計(jì)

綜上，早高峰時(shí)段乘客進(jìn)站最少耗時(shí)7.5min，進(jìn)站流線復(fù)雜、客流擁堵現(xiàn)象嚴(yán)重。安檢機(jī)、售票機(jī)、進(jìn)出站閘機(jī)為乘客擁堵較為嚴(yán)重的設(shè)施，其布置情況不但影響了站廳空間環(huán)境、站廳及車站的規(guī)模，也決定了乘客的乘車流線、車站在高峰時(shí)段的客運(yùn)效率，更直接關(guān)系到乘客的出行體驗(yàn)。

針對(duì)高峰時(shí)段乘客出行情況，目前普遍采取的解決方式主要有兩種，第一種為增加進(jìn)出站閘機(jī)數(shù)量，通過提升進(jìn)出站閘機(jī)通過能力，減少乘客通過進(jìn)出站閘機(jī)的等候時(shí)間，緩解客流擁堵情況；另一種為推廣掃描二維碼進(jìn)站模式，減少乘客購(gòu)票充值的時(shí)間。但從使用效果來(lái)看，這兩種方式雖然在一定程度上減少了乘客進(jìn)出站時(shí)間，但并未從根本上解決流線復(fù)雜及排隊(duì)的問題，客流量增加時(shí)依然產(chǎn)生擁堵現(xiàn)象。

2 人臉識(shí)別支付系統(tǒng)在城軌項(xiàng)目的應(yīng)用前景

2.1 人臉識(shí)別支付系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

人臉識(shí)別支付系統(tǒng)是基于人臉識(shí)別技術(shù)的支付平臺(tái)。目前，人臉識(shí)別技術(shù)已相對(duì)成熟，并廣泛應(yīng)用于安防系統(tǒng)、考勤系統(tǒng)中。人臉識(shí)別支付系統(tǒng)是人臉識(shí)別技術(shù)的延伸，用戶通過將個(gè)人臉部數(shù)據(jù)信息與第三方支付平臺(tái)相關(guān)聯(lián)，在快速認(rèn)證用戶身份的同時(shí)實(shí)現(xiàn)無(wú)感支付。

2.2 人臉識(shí)別支付系統(tǒng)在城軌項(xiàng)目的應(yīng)用

人臉識(shí)別支付系統(tǒng)的安全性、便捷性極大的契合了城軌運(yùn)營(yíng)的需求，能夠有效應(yīng)對(duì)現(xiàn)狀高峰時(shí)段由安檢程序及售檢票程序帶來(lái)的客流囤積情況，降低乘客出行時(shí)間成本。

乘客需預(yù)先注冊(cè)臉部數(shù)據(jù)信息，并與第三方支付平臺(tái)互相關(guān)聯(lián)。在乘客進(jìn)入地鐵車站時(shí)，通過人臉信息識(shí)別設(shè)備對(duì)乘客面部數(shù)據(jù)進(jìn)行采集并快速比對(duì)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，驗(yàn)證乘客身份并啟動(dòng)計(jì)費(fèi)；在乘客離開地鐵車站時(shí)，同樣通過人臉信息采集確認(rèn)身份并根據(jù)乘客進(jìn)出站點(diǎn)于后臺(tái)自動(dòng)進(jìn)行結(jié)算。既簡(jiǎn)化乘車流程，又保護(hù)乘客隱私[2]。

車站運(yùn)營(yíng)管理方需與公安部門人臉信息數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，在乘客通過人臉采集設(shè)備室后，可自動(dòng)并快速的向工作人員提供有效信息反饋。當(dāng)出現(xiàn)可疑人員時(shí)，同時(shí)對(duì)車站工作人員及相關(guān)警務(wù)人員進(jìn)行預(yù)警，保證對(duì)緊急情況進(jìn)行及時(shí)處理，確保大多數(shù)乘客能夠暢行無(wú)阻，并保證所有乘客的安全等級(jí)不會(huì)下降。

2.3 人臉識(shí)別支付系統(tǒng)設(shè)備組成

人臉識(shí)別支付系統(tǒng)由前端人臉信息采集設(shè)備、后端智能分析及存儲(chǔ)設(shè)備和云支付平臺(tái)組成。

前端人臉信息采集設(shè)備為在乘車流線上部署的高清智能攝像機(jī)，對(duì)經(jīng)過該機(jī)位的動(dòng)態(tài)人流進(jìn)行智能抓拍、對(duì)面部信息進(jìn)行提取，全面記錄進(jìn)出地鐵站的人員情況，并將數(shù)據(jù)傳送至后端大數(shù)據(jù)平臺(tái)；后端智能分析及存儲(chǔ)設(shè)備對(duì)采集的人臉信息進(jìn)行分析，識(shí)別用戶進(jìn)出站信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和保存，并傳送至云支付平臺(tái)進(jìn)行扣費(fèi)。在快速認(rèn)證乘客身份的同時(shí)實(shí)現(xiàn)無(wú)感支付。

3 人臉識(shí)別支付系統(tǒng)對(duì)車站設(shè)備布置的影響

3.1 人臉信息采集設(shè)備設(shè)置原則

前端人臉信息采集設(shè)備應(yīng)設(shè)置在乘客進(jìn)出站的重點(diǎn)部位，其選取原則應(yīng)滿足既便于捕捉乘客面部信息，又確保無(wú)任何遺漏。如出入口通道、進(jìn)出站閘機(jī)等位置。針對(duì)不同設(shè)置位置的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析如表1。

表1 人臉數(shù)據(jù)智能采集設(shè)備位置分析

綜合考慮，當(dāng)技術(shù)成熟時(shí)，將人臉信息采集設(shè)備設(shè)置于出入口通道內(nèi)的方案能夠更好地保證車站安全性、滿足乘客出行需求。

3.2 人臉識(shí)別支付系統(tǒng)對(duì)車站設(shè)備的影響

通過在車站出入口通道內(nèi)設(shè)置人臉信息采集設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)對(duì)乘客身份的有效驗(yàn)證；設(shè)置于控制中心的大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)、云支付平臺(tái)可有效識(shí)別乘客身份并實(shí)現(xiàn)扣費(fèi)。與目前站廳內(nèi)安檢機(jī)、自助售票充值機(jī)、進(jìn)出站閘機(jī)等設(shè)施功能相同，能夠替代目前車站公共區(qū)內(nèi)的設(shè)備，并可有效避免乘客尾隨逃票行為，降低未刷卡的概率，節(jié)省對(duì)現(xiàn)有售、檢票機(jī)的維修運(yùn)營(yíng)成本[3]。

3.3 對(duì)于特殊情況的解決方案

①對(duì)于身份信息驗(yàn)證有誤或無(wú)法識(shí)別面部信息的乘客應(yīng)在其進(jìn)站時(shí)及時(shí)向車站相關(guān)工作人員提供反饋，并準(zhǔn)確定位追蹤乘客位置，使工作人員能夠及時(shí)對(duì)其進(jìn)行人工信息驗(yàn)證；

②對(duì)于支付系統(tǒng)內(nèi)無(wú)費(fèi)用等支付失敗的乘客應(yīng)在其出站時(shí)及時(shí)根據(jù)進(jìn)出站信息由工作人員進(jìn)行人工校驗(yàn)及扣費(fèi)。

4 人臉識(shí)別支付系統(tǒng)對(duì)車站公共區(qū)的影響

4.1 對(duì)于乘客流線的優(yōu)化

基于以上分析，人臉識(shí)別支付系統(tǒng)可以取代現(xiàn)有站廳內(nèi)的安檢機(jī)、自助售票充值機(jī)等設(shè)施，現(xiàn)有進(jìn)出站閘機(jī)也可取消。站廳內(nèi)設(shè)備的優(yōu)化、付費(fèi)區(qū)和非付費(fèi)區(qū)界限的打破，導(dǎo)致乘客乘車流線大大縮短，中途不需停留，不但極大地簡(jiǎn)化了乘車流線、提升出行效率，更對(duì)原有車站標(biāo)準(zhǔn)形式產(chǎn)生了顛覆。

4.2 對(duì)于車站公共區(qū)布局的優(yōu)化

以深大站為例，采用人臉識(shí)別支付系統(tǒng)后，乘客經(jīng)過出入口通道內(nèi)臉信息采集設(shè)備后，身份驗(yàn)證、計(jì)費(fèi)已經(jīng)后臺(tái)設(shè)備自動(dòng)完成，可直接抵達(dá)候車區(qū)域等候乘車，原站廳公共區(qū)承擔(dān)的安檢、問詢、售票、檢票功能已被替代，車站出入口通道可直接與站臺(tái)公共區(qū)相連，站廳公共區(qū)可取消，站臺(tái)公共區(qū)可由地下二層調(diào)整至地下一層直接與出入口通道相連，事故工況下的乘客疏散距離計(jì)算更為有利，也可大幅減小車站面積，實(shí)現(xiàn)對(duì)車站規(guī)模的優(yōu)化[4]。

綜上，原地下車站普遍采用的標(biāo)準(zhǔn)站形式-地下二層島式車站，無(wú)法體現(xiàn)人臉識(shí)別支付系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，已不適用于新的技術(shù)形式。

結(jié)合人臉識(shí)別支付系統(tǒng)引入后出入口與站臺(tái)候車區(qū)的關(guān)系，以及地鐵車站為服務(wù)各個(gè)方向的客流通常設(shè)于十字路口下方的站位形式，地下一層站即可滿足車站服務(wù)功能及進(jìn)出站流線需求。車站公共區(qū)不再劃分為站臺(tái)公共區(qū)與站廳公共區(qū)，流線更加順暢、空間更加開敞；但需滿足公共內(nèi)任意一點(diǎn)至疏散通道口的最大距離≤50m的疏散要求。

圖4 地下一層側(cè)式車站空間布局示意圖

圖5 地下一層島式車站空間布局示意圖

地下一層站也存在一定問題，由于乘客進(jìn)站后即到達(dá)候車區(qū)，需乘客在進(jìn)站前即對(duì)乘車方向進(jìn)行確認(rèn)并選擇對(duì)應(yīng)方向的出入口進(jìn)站，且無(wú)法承擔(dān)市政過街功能。針對(duì)以上問題，采取的解決措施為設(shè)置過軌通道。根據(jù)車站所處位置及功能定位不同，過軌通道設(shè)置形式分為兩類[5]。

①針對(duì)站址所處規(guī)劃道路寬度較小、且客流量較小的車站，由于乘客由地面過街的條件較好，因此將過軌通道設(shè)置于軌面以下，盡量控制車站規(guī)模，部分乘車方向選擇錯(cuò)誤的乘客經(jīng)過軌通道到達(dá)另一側(cè)站臺(tái)。此方案較地下二層島式標(biāo)準(zhǔn)站，可在現(xiàn)有地下二層站的基礎(chǔ)上減小車站公共區(qū)及設(shè)備區(qū)總面積約2500m2，減小車站埋深約5.5m，從而減少車站投資約4500萬(wàn)元。

②針對(duì)站址所處規(guī)劃道路寬度較大、且客流量大的車站，乘客經(jīng)由地面過街的條件較差，因此考慮在地下一層站的基礎(chǔ)上適當(dāng)增加埋深，車站出入口分段設(shè)置，將過軌通道設(shè)于軌面上方，乘客由地面進(jìn)入車站時(shí)，首先到達(dá)過軌通道標(biāo)高，供乘客進(jìn)行乘車方向選擇，由樓扶梯直接到達(dá)本側(cè)公共區(qū)候車或由過軌通道標(biāo)高到達(dá)對(duì)面公共區(qū)進(jìn)行候車。此方案可在現(xiàn)有地下二層站的基礎(chǔ)上減小車站公共區(qū)及設(shè)備區(qū)總面積約2000m2，減小車站埋深約2.0m，從而減少車站投資約3000萬(wàn)元。

5 結(jié)語(yǔ)

本文基于我國(guó)地鐵運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀，討論了在軌道交通運(yùn)營(yíng)管理中引入人臉識(shí)別支付系統(tǒng)的可行性及必要性。隨著我國(guó)城市軌道交通建設(shè)的發(fā)展以及數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，在新建車站中，通過人臉識(shí)別支付系統(tǒng)的普及，車站公共區(qū)布局可實(shí)現(xiàn)大幅優(yōu)化，乘客出行效率及站內(nèi)空間環(huán)境將得到極大提升。與此同時(shí)，車站規(guī)模也得到優(yōu)化，從而節(jié)約軌道交通建設(shè)的投資，使乘客出行體驗(yàn)、數(shù)字化技術(shù)發(fā)展、軌道交通建設(shè)實(shí)現(xiàn)共贏。