胡祖翰

（中鐵第四勘察設計院集團有限公司 通信信號設計研究院，武漢 430000）

0 引言

近年來，我國高速鐵路網(wǎng)全面鋪設、城市軌道交通建設如火如荼、城際鐵路和市域快軌飛速發(fā)展，為響應2021 年國務院頒布的《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》中“四網(wǎng)融合”綜合交通樞紐的頂層規(guī)劃，新型綜合交通樞紐規(guī)劃與建設逐漸在我國全面展開［1］。人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)的創(chuàng)新突破對國民交通運輸體驗有了深遠影響，因此樞紐的智慧化成為工程建設領域的重要研究內(nèi)容［2?3］。以廣州白云站一體化工程為例，對4類樞紐的服務對象精準規(guī)劃了智慧化的應用與服務，提出應用于交通樞紐的智慧化體系架構(gòu)與實施方案。

1 新型綜合交通樞紐的發(fā)展要求

綜合交通樞紐是將2種及以上對外運輸與市內(nèi)交通的客流轉(zhuǎn)換場所在同一空間內(nèi)集中布設，實現(xiàn)設施設備、運輸組織、公共信息等有效銜接的客運基礎設施［4］。城市大型綜合交通樞紐往往地處城市中心，土地資源稀缺，區(qū)位條件優(yōu)越。樞紐在改善城市門戶、增強城市魅力的同時，可促進樞紐周邊地區(qū)乃至更大范圍的土地利用和開發(fā)建設，重塑樞紐地塊城市定位，帶動周邊地區(qū)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，推動城市整體升級。

國務院的多部有關(guān)智慧交通的長期規(guī)劃、建設方案、發(fā)展綱要和指導意見分別從總體要求、主要任務、關(guān)鍵技術(shù)和組織實施等多維度對樞紐的智慧化建設提出指導意見，要求新型綜合交通樞紐應當采用適度超前的信息技術(shù)方案［5］，結(jié)合站城一體化融合的建設理念，把數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化、綠色化作為提升綜合交通樞紐建設水平的技術(shù)基點，精心打造一流設施、一流技術(shù)、一流管理、一流服務。

2 傳統(tǒng)樞紐現(xiàn)狀分析

2.1 基礎設施建設落后，運營管理效率低

傳統(tǒng)樞紐的信息化建設程度低，各種交通運輸方式的信息都是獨立的，缺少高效的信息溝通和協(xié)調(diào)機制；樞紐提供的運營服務水平低，運營方式主要靠人力；樞紐內(nèi)各類運營業(yè)務種類繁多，人工成本高；機電設備的檢修及保養(yǎng)勞動密集，設備維保的科技化水平低；跨層級、跨部門之間數(shù)據(jù)不互通，突發(fā)情況下部門之間聯(lián)動響應慢［6］。

2.2 旅客出行體驗欠佳，出行效率低

傳統(tǒng)樞紐的信息孤島現(xiàn)象普遍存在，乘客獲取各類信息難度大；換乘接駁過程中，交通運輸信息化服務水平低；對于進入樞紐內(nèi)的司機來說，停車難、接站難、易擁堵，資源配置對人流量的承載能力有限，大客流應對能力低；樞紐運營過程中智能被動響應旅客的服務需求，線上線下服務整合水平低［7］。

2.3 商業(yè)價值低，商業(yè)開發(fā)乏力

在以往以交通換乘為主要功能的樞紐模式下，樞紐的運營和管理重點在于如何高效地實現(xiàn)客流轉(zhuǎn)換和疏散，保證基本換乘功能。樞紐內(nèi)部存在一些小型商鋪，但一般僅用于為乘客提供基本的生活需求服務。傳統(tǒng)樞紐未充分挖掘樞紐的商業(yè)價值，即便有部分在建樞紐在該區(qū)域內(nèi)規(guī)劃有商場、賓館、超市等設施，也沒有實現(xiàn)商業(yè)開發(fā)與物流客流的高度融合。因此，新建樞紐應當兼顧樞紐商業(yè)開發(fā)與交通服務，優(yōu)化樞紐服務能力和商業(yè)布局，擴大樞紐吸引力，將樞紐打造為所在片區(qū)的社會經(jīng)濟發(fā)展錨點，帶動樞紐所在地區(qū)經(jīng)濟活力提升，構(gòu)建以樞紐為核心的新型經(jīng)濟體［8］。

3 綜合交通樞紐智慧化需求分析

3.1 服務對象

綜合交通樞紐的旅客數(shù)量龐大，客流線路和職能單位組成復雜，對綜合協(xié)調(diào)、聯(lián)動管理要求很高，對樞紐的信息化、智能化水平提出了全新的要求。秉持以人為本的主旨對樞紐的服務主體進行歸納分類，綜合交通樞紐的智能化主要為以下服務主體提供服務：

（1）面向管理人員服務主體，包括進駐的政府機構(gòu)和樞紐運營管理者等；

（2）面向運營人員服務主體，包括日常運營人員、設備維保人員、物業(yè)管理人員、安保人員和保潔人員等；

（3）面向出行旅客服務主體，包括到發(fā)旅客、接送客人員和通勤人員等；

（4）面向商業(yè)開發(fā)服務主體，包括商鋪業(yè)主、消費旅客、商務人員等。

3.2 需求分析

針對不同服務主體對樞紐智能化服務的需求進行挖掘，可將信息化的服務需求歸納為3方面，分別是生產(chǎn)指揮需求、旅客服務需求和商業(yè)開發(fā)需求。

（1）運營管理需求。為解決綜合交通樞紐內(nèi)部業(yè)務處理和日常值班工作業(yè)務的信息化、自動化、智能化等工作需求，需要建立統(tǒng)一的樞紐綜合生產(chǎn)指揮中心，滿足樞紐綜合管理業(yè)務中的工作需要，實現(xiàn)樞紐安全應急管理中的平戰(zhàn)結(jié)合、順暢轉(zhuǎn)換和事件處置的相互協(xié)同、有序應對。在PC 和移動端實現(xiàn)勤務管理、移動執(zhí)法、物資管理、用戶管理、站區(qū)單位協(xié)同、站區(qū)輿情感知、安全管理、日志管理、防疫管理等。

（2）旅客服務需求。綜合交通樞紐是集鐵路、長途汽車、公交、出租/網(wǎng)約車等多種交通方式于一體的綜合交通樞紐，客流量巨大。為旅客提供更加便利的服務和體驗是綜合交通樞紐智能化重要的實現(xiàn)目標，一般可通過公眾號、小程序、APP 等手段提升便民服務體驗，提供統(tǒng)一身份認證、站內(nèi)導引、室內(nèi)導航、智能問詢查詢、衣食住行推薦、服務評價、事件上報、票務渠道、政務渠道、緊急求助、智能語音等服務內(nèi)容［9］。

（3）商業(yè)開發(fā)需求。綜合交通樞紐有巨大的流量優(yōu)勢，若能合理利用該資源，則可為經(jīng)濟導流賦能，促進包括并不限于酒店、餐飲、購物、旅游等實體經(jīng)濟的發(fā)展，因此需要構(gòu)建面向商業(yè)開發(fā)的服務，用于協(xié)助連接供需兩端，同時發(fā)揮綜合交通樞紐窗口形象作用。商業(yè)開發(fā)的主要用戶為綜合交通樞紐入駐企業(yè)及周邊區(qū)域的商業(yè)主體（包括并不限于酒店、餐飲、購物、旅游等領域），可將自身的產(chǎn)品或服務信息通過綜合樞紐相關(guān)智能化系統(tǒng)進行展示和更新，供旅客瀏覽查看，并通過鏈接跳轉(zhuǎn)至第三方電商平臺的形式進行導流，通過樞紐站巨大客流為周邊企業(yè)經(jīng)濟發(fā)展與交流提供服務，以真正發(fā)揮綜合樞紐的窗口形象作用。

4 綜合交通樞紐站城一體化接口設計分析

4.1 與配套工程各主要運營單位的接口

綜合交通樞紐應能及時掌握樞紐內(nèi)的客流信息、車流信息、視頻監(jiān)控信息、突發(fā)事件信息等運營動態(tài)信息，組織各類交通方式、設施設備、監(jiān)控檢測、信息發(fā)布等進行聯(lián)動控制，實現(xiàn)交通樞紐的整體運營、綜合管理和控制；并通過對樞紐客流、車流、場站、事件、周邊路況監(jiān)控信息的收集和綜合分析以及互聯(lián)網(wǎng)輿情重點敏感信息的監(jiān)測、提取、跟蹤，對樞紐運營出現(xiàn)或可能出現(xiàn)的異常發(fā)出報警或預警。

（1）從公交公司獲取的信息主要包括：

①公交車輛信息：車牌號碼、車輛狀態(tài)、車輛線路、車輛位置、車輛數(shù)量等；

②公交線路信息：線路號、線路數(shù)量、線路方向、線路?？空军c等；

③公交站點信息：站點名稱、站點停靠線路、站點數(shù)量等；

④公交客流信息：客流量、來源、去向等；

⑤公交到站信息：公交出入站時間、?？繒r間、下一班車到站預測時間等。

（3）從長途客運公司獲取的信息主要包括：客運車輛信息；客運車輛位置；客運車輛發(fā)班信息、發(fā)班數(shù)量、發(fā)送目的地、客流量等；長途車數(shù)量、所屬企業(yè)、停留時間等。

（4）從旅游巴士公司獲取的信息主要包括：旅游巴士車輛信息；旅游巴士車輛位置；旅游巴士車輛發(fā)班信息、發(fā)班數(shù)量、發(fā)送目的地、客流量等；旅游巴士數(shù)量、所屬企業(yè)、停留時間等。

4.2 與公安部門的接口

綜合交通樞紐根據(jù)GB/T 28181—2016《安全防范視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)信息傳輸、交換、控制技術(shù)要求》及公安部門對視頻監(jiān)視系統(tǒng)的接入要求，向公安部門發(fā)送交通樞紐范圍內(nèi)的視頻監(jiān)視圖像信息。

4.3 與交警部門的接口

綜合交通樞紐根據(jù)交警部門的要求，發(fā)送交通樞紐范圍內(nèi)的車輛卡口信息。

4.4 與交通運輸管理部門的接口

綜合交通樞紐根據(jù)交通運輸管理部門的要求，發(fā)送交通樞紐范圍內(nèi)網(wǎng)約車、社會車、共享單車、慢行交通車輛、貨運車輛、客運車輛、公交車、出租車、貨運站、客運站相關(guān)信息。

4.5 與城市應急管理部門的接口

綜合交通樞紐根據(jù)城市應急管理部門的要求，發(fā)送交通樞紐安全生產(chǎn)相關(guān)信息，以及交通樞紐范圍內(nèi)疾病防疫、防治火災、水旱災害、地質(zhì)災害、其他突發(fā)事件等相關(guān)信息，災害發(fā)生時協(xié)助應急處置工作。

4.6 與城市軌道交通的接口

綜合交通樞紐獲取城市軌道交通線路信息、收發(fā)班時間、站點信息、客流量信息等，以及與樞紐范圍內(nèi)城市軌道交通站點視頻監(jiān)視、廣播等系統(tǒng)的接入。

4.推行實名辦稅，實施黑名曝光。全面推行辦稅實名制和黑名單制度相結(jié)合。在全面推行實名辦稅，依托互聯(lián)網(wǎng)和微信、短信等新傳輸媒介，讓納稅人可以足不出戶即可完成辦稅業(yè)務，便利納稅人。通過信用級別評價評定，實行分類分級管理，差別對待，分行業(yè)管理，對守信者“一路開綠燈”，對失信者“處處受限”，對嚴重失信納稅人將其列入黑名單管理，使其在全國范圍內(nèi)辦稅受阻。

4.7 與民航/機場的接口

綜合交通樞紐獲取航班實時動態(tài)信息、候機信息、客流量信息、突發(fā)事件和緊急事件等，以及與樞紐范圍內(nèi)機場視頻監(jiān)視、廣播等系統(tǒng)的接入。

4.8 與國家鐵路的接口

（1）與綜合顯示系統(tǒng)的接口：獲取國家鐵路車次、始發(fā)站、終到站、開車時間、到發(fā)狀態(tài)、公告等信息。

（2）與客票系統(tǒng)的接口：獲取鐵路旅客出發(fā)和到達時間、數(shù)量等信息。

（3）與廣播系統(tǒng)的接口：獲取鐵路應急廣播等信息。

（4）與視頻監(jiān)視系統(tǒng)的接口：獲取鐵路視頻監(jiān)視圖像等信息。

5 綜合交通樞紐智慧化建設實施方案

為滿足綜合交通樞紐服務對象的業(yè)務需求，以廣州白云站智慧化建設方案為例，對樞紐智慧化建設的實施方案進行介紹。廣州白云站綜合交通樞紐智慧化建設方案需要以云計算、大數(shù)據(jù)、新型傳感網(wǎng)絡、人工智能等信息技術(shù)為依托，搭建樞紐智慧化體系架構(gòu)，總體架構(gòu)包括基礎設施層、業(yè)務支撐層、業(yè)務應用層，為管理運營、公眾出行和商業(yè)應用等提供綜合服務（見圖1）。

圖1 樞紐智慧化體系架構(gòu)

5.1 基礎設施層

基礎設施層包括弱電系統(tǒng)、提供云服務支撐能力的云計算平臺以及保障信息網(wǎng)絡安全的信息安全系統(tǒng)。

其中弱電系統(tǒng)基礎設施包括安全防范系統(tǒng)、一卡通系統(tǒng)、停車場管理系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡及綜合布線系統(tǒng)、基準時鐘系統(tǒng)、專用無線通信系統(tǒng)、UPS不間斷電源系統(tǒng)等。首先各弱電子系統(tǒng)為樞紐提供基礎、傳統(tǒng)的信息化應用，如安防監(jiān)控、公共廣播、自助停車、語音通信、網(wǎng)絡互聯(lián)、信息顯示等；其次，智慧樞紐中弱電子系統(tǒng)前端設備的物聯(lián)感知能力將會被充分利用，全方位實時獲取樞紐范圍內(nèi)及樞紐周邊的人、設備、車、路、環(huán)境等全要素信息，賦予對樞紐全方位、細顆粒度的全息感知能力，為樞紐的精細化管理提供基礎條件和保障。

由于綜合交通樞紐智慧化系統(tǒng)建設規(guī)模巨大，將云計算技術(shù)引入到工程的建設方案中，解決傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心IT 信息系統(tǒng)的運維管理成本高、資源利用率低、業(yè)務部署上線周期長等難點。綜合交通樞紐智慧化系統(tǒng)根據(jù)業(yè)務應用的不同特點（大計算量應用系統(tǒng)、高I/O訪問應用系統(tǒng)、高并發(fā)訪問應用系統(tǒng)以及對資源要求一般的應用系統(tǒng)），采用相應的物理服務器（2路、4路X86 服務器或UNIX 服務器）、虛擬機、SAN/NAS 存儲，根據(jù)業(yè)務應用的特點對服務器或存儲進行配置，滿足應用對計算和存儲的需要（CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡I/O、存儲I/O）?？傮w上，云計算平臺實現(xiàn)靈活高效、彈性擴展、安全可信、按需服務的集約式計算，為海量數(shù)據(jù)的匯聚提供條件，為智慧化應用的實現(xiàn)提供計算資源、存儲資源、網(wǎng)絡資源。

綜合交通樞紐智慧化系統(tǒng)運行于計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)及云平臺系統(tǒng)之上，樞紐智慧化系統(tǒng)的網(wǎng)絡安全和數(shù)據(jù)安全在整個工程中至關(guān)重要。物理安全方面，每個子網(wǎng)采用以2臺交換機為中心，結(jié)合光纜雙主干鏈路的優(yōu)勢，構(gòu)建雙機雙結(jié)構(gòu)互為備份互為冗余的物理網(wǎng)絡，雙機之間采用虛擬化技術(shù)最大限度保障網(wǎng)絡設備的物理安全；數(shù)據(jù)安全方面配套部署防火墻、負載均衡、準入管理、行為審計等功能，保障數(shù)據(jù)的安全，使信息系統(tǒng)滿足GB/T 22239—2019《信息安全技術(shù)網(wǎng)絡安全等級保護基本要求》三級等保護要求［10］。

5.2 業(yè)務支撐系統(tǒng)

針對廣州白云站樞紐智慧化應用的規(guī)劃，業(yè)務支撐系統(tǒng)搭建了1套數(shù)據(jù)中臺和1套業(yè)務中臺。

數(shù)據(jù)中臺南向接入各類數(shù)據(jù)，包括與外部國家鐵路數(shù)據(jù)、城市出行數(shù)據(jù)、旅客服務數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，同時也接入樞紐內(nèi)部機電設備物聯(lián)采集數(shù)據(jù)、樞紐內(nèi)各機電子系統(tǒng)運行狀態(tài)數(shù)據(jù)等，經(jīng)過數(shù)據(jù)計算與處理，通過數(shù)據(jù)指標結(jié)構(gòu)化、規(guī)范化的方式實現(xiàn)指標口徑的統(tǒng)一，存儲到各類數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)倉庫或數(shù)據(jù)湖中，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)資產(chǎn)化管理。北向提供各類數(shù)據(jù)服務，面向業(yè)務構(gòu)建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)服務接口與數(shù)據(jù)查詢邏輯，提供數(shù)據(jù)的分析與展示，形成以業(yè)務核心對象為中心的連接和標簽體系，深度萃取數(shù)據(jù)價值。廣州白云站數(shù)據(jù)中臺包含數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)治理、運行監(jiān)控、數(shù)據(jù)計算、數(shù)據(jù)存儲等，系統(tǒng)架構(gòu)見圖2。

圖2 業(yè)務支撐系統(tǒng)架構(gòu)

業(yè)務中臺主要實現(xiàn)樞紐各項智慧化應用能力的注冊、管理、運營，通過統(tǒng)一的協(xié)議標準、技術(shù)架構(gòu)和運營策略，降低各項智慧化應用實現(xiàn)的研發(fā)成本，如提供物聯(lián)網(wǎng)連接能力、BIM輕量化引擎能力、定位導航系統(tǒng)能力、統(tǒng)一身份認證能力等。

5.3 業(yè)務應用系統(tǒng)

業(yè)務應用系統(tǒng)是樞紐智慧化的具體呈現(xiàn)，結(jié)合綜合交通樞紐智慧化的需求，廣州白云站業(yè)務應用系統(tǒng)主要包括以樞紐精細化管理運營為目標的運營管理一體化、設備設施管理一體化、安全指揮一體化等面向樞紐工作人員和指揮決策的功能應用；還包括服務于旅客的乘客服務一體化應用及商業(yè)運營管理一體化運用。

5.3.1 運營管理一體化

以樞紐管理場景和運行流程為依據(jù)，建立智能化、自動化、集中化的樞紐自動運行管理機制，對交通樞紐的整體運營進行綜合管理和控制，實現(xiàn)正常模式下和客流高峰、設備能耗管控、系統(tǒng)降級、災害應急等場景下的預案自動流程管理和多系統(tǒng)設備聯(lián)動控制等功能，并進一步實現(xiàn)跨區(qū)域、跨部門、跨系統(tǒng)的聯(lián)動協(xié)同。

5.3.2 設備設施管理一體化

設備設施管理通過BIM+GIS 模型實現(xiàn)對樞紐場景、設備和報警的三維顯示，實現(xiàn)設備及故障的精確定位及設備設施、人員、檢修工作的過程和狀態(tài)可視化，支持基于可視化場景顯示相關(guān)維修維護工作。通過運維工作結(jié)果可視化呈現(xiàn)、實時性檢查以及有效追溯等，促進員工嚴格按照標準要求，全面、正確、完整地完成各項工作［11］。

5.3.3 安全指揮一體化

一體化智慧通信系統(tǒng)支持各類通信協(xié)議，對各類音視頻進行處理，同時將應急管理相關(guān)的各項調(diào)度手段、音視頻媒體、消息、圖像、位置信息等進行匯聚與交換，形成一體化的信息化通信服務支撐，提升溝通效率，提高應急響應能力。

5.3.4 乘客服務一體化

整合樞紐區(qū)域內(nèi)各種交通（地面公交、軌道交通、出租車、網(wǎng)約車等）資源及城際交通（普速、高速鐵路、長途客運）的出行方式，接入餐飲、住宿、購物、旅游等信息，基于公共交通智能調(diào)度、個人習慣分析、綠色出行優(yōu)先等，整合互聯(lián)網(wǎng)的支付能力，實現(xiàn)出行行程預定、路徑一鍵規(guī)劃、公共交通無縫銜接、費用一鍵支付等功能，整體提升公眾公共交通出行滿意度，提高公眾綠色出行良好體驗。

5.3.5 商業(yè)運營管理一體化

對于運管單位，運用大數(shù)據(jù)技術(shù)通過招商漏斗分析算法，實現(xiàn)精準招商，搭建招商評估模型，利用互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)和商鋪位置信息，分析出不同區(qū)域適合招哪一類業(yè)態(tài)的門店，各門店宜設置多大規(guī)模，達到精準招商的效果。對于旅客，為每個商戶提供線上入口，包括商戶外觀形象、品牌介紹、服務電話（點擊服務電話可直接撥打）、商戶位置、商戶介紹以及相關(guān)商品、優(yōu)惠券、促銷活動等內(nèi)容，達到宣傳推廣的目的。

6 結(jié)束語

結(jié)合信息技術(shù)在交通運輸行業(yè)中的滲透，對4類樞紐服務對象挖掘出3 大智慧服務需求，規(guī)劃了5 個一體化的智慧化應用。秉持以人為本的設計原則，分析樞紐所有的服務主體及各自需求，針對性地提出了解決方案及信息系統(tǒng)建設思路。未來城市發(fā)展進程中，交通樞紐將成為很常見的大型綜合體，信息技術(shù)應當能與樞紐的建設、運營深度交融，盡可能多地為旅客及居民帶來獲得感。