智慧地铁调度平台集成技术研究

摘 要：为缓解城市交通堵塞、无序的现状，智慧地铁发展成为未来的主流发展形势，其搭载AI技术、大数据分析技术，通过数据的集成分析，合理配置地铁线路、车辆资源，以解决人、车、路分配不均衡的问题，缓解客流压力，提高地铁运营服务的效能。为此，文章从智慧地铁的功能定位和构成出发，以调度平台集成技术为着力点，重点解析其技术内容和发展趋势，为智慧地铁建设提供理论支撑。

关键词：智慧地铁;路网资源;优化配置;客流

1 智慧地铁的功能定位与构成

智慧地铁是以乘客出行需求的个性化服务为主导，面向不同区域、不同运量的需求，依托大数据分析技术、人工智能技术及网络共享技术，在原有的全自动运行系统基础上，将已有的运行功能拓展至智能调度、智能停车、智能运维及无人驾驶等功能[1]，以此提升车站、调度和运维管理的智慧化水平，为实现地铁交通全线路、全范围车辆的智能化、网络化的运营控制。当前，智慧地铁建设正在加速推进，关于其功能构成，结合实践和主流研究方向，主要包含以下几个方面：地铁大数据平台、地铁运行智能监测技术、地铁智能调度技术和地铁智慧软件开发。其中，大数据平台是智慧地铁的基本构成，可为智能监测技术、智能调度技术等提供数据支撑，通常，融合大数据的清洗、合并与共享等核心技术，用来进行乘客流量的分析、车流及运输量等数据的实时共享[2];智能监测技术是运行传感技术、人工智能AI技术、可视化技术等实时监控客流量、车辆运行状态等数据，以便在出现大规模客流或车辆运行故障时发出异常预警;智能调度技术以人工智能、大数据分析技术、数据共享技术为基础支撑，通过人、车流量的实时监控、追踪，合理调配车辆运行路线、速率和运量;智慧软件开发依赖智能监测技术、智能调度技术进行开发，是智慧地铁整个运营系统的核心支撑。上述各部分相互作用、彼此互补，共同推进智能地铁的建设和运行，从而促进线路、车辆及运行资源的优化配置，在为乘客提供安全、有序出行需求的同时，也可提高地铁的运行效率，控制成本。

2 智慧地铁调度平台集成技术的设计目标

目前，智慧地铁建设过程中面临的首要问题是交通运行拥堵、车流客流匹配不均，要解决这些问题，根源在于调度平台集成技术，其能够根据不同线路地铁客流需求，进行车辆资源的最优匹配。以往的地铁运行量、时刻表是根据既定的客流量数据以及运行经验设定，严重忽略了客流量的随时变动性，而地铁调度平台集成技术将地铁运行系统平台与数据监测、采集、大数据分析、数据共享、人工智能AI技术等融合为一体，可基于视频在线监测客流量的变化，进而优化调配各线路的运行车辆，实现车辆需求与供给的最优配置，解决因人车匹配不均造成的交通拥堵或资源浪费问题。结合实践，智慧地铁调度平台技术主要依赖于以下两种智能算法，实现人车资源的最优匹配。

2.1 地铁客流时空模式挖掘算法

近年来，随着城镇居民数量的不断激增，交通拥堵、无序的问题已经成为困扰人们出行的最大难题，为此，缓解城市交通压力的基本方法就是准确把控乘客出行的时空规律性。针对此，可通过与智慧地铁运营系统、管理终端等的数据连接，实时采集车辆运量及客流量信息，利用大数据挖掘技术对乘客日常的出行刷卡数据进行分析，预估乘客出行的模式、路径和时间，得出客流在时空上的分布规律，通过时空模式的挖掘，可进一步对站点客流预测算法进行研究，预测不同时间各站点的客流量，以准确调配运力资源、进行高峰及拥堵分流的应急协调，更好地满足乘客出行需求。

2.2 地铁车辆运行时刻表的优化算法

列车运行时刻表的优化设计可确定相邻列车进站前后时间、运行前后位置及速率等内容，是节省乘客等待时间、减少客流大量拥堵的基础和前提。为此，在时刻表的智能算法设计中，可根据乘客刷卡记录、出行时间方式预测及客流实时监测，在随机性和不确定性的基础上，以全程线路中人车资源的最优匹配为目标，以客流量为模糊变量，构建最小等待时间、最优调配效率的多目标优化模型[3]，通过模型的求解，便可得出最优的时刻表，由此设定最优的车辆运行图，可为列车运行及乘客出行提供更优质的服务。

3 智慧地铁调度平台集成技术的主要内容

调度平台集成技术依托于智慧地铁运行系统，将大数据挖掘技术、评估分析及运行监管等技术有效融合，通过实时跟踪客流量，预测乘客出行方式、时间及线路，进行数据的整合分析，形成有效的监测评估报告，从而基于智能算法得出分析结果，让地铁运行时刻表、车辆及运量能够根据乘客的出行需求进行灵活调配，为网络化、智慧化的全网地铁运行决策提供有效支撑，以此优化地铁运行效率和服务水平。为实现这一目的，现有智慧地铁调度平台集成技术，是以面向服务的架构（Service-Oriented Architecture，SOA）无缝连接客运服务专业平台（VMS，PIS，PA）的业务功能，以此搭建调度技术的逻辑架构，将所采集的数据信息集成至调度终端平台进行统一的整合处理，以实现对车辆路线、运行时刻表的调配[4]，避免因信息孤岛造成车辆资源配置不均的问题，其未来发展主要涉及以下几个方面。

3.1 人车流的全貌监测技术

要实现人车的最优匹配，减少大规模乘客等待时间，尤其是高峰期的聚集，地铁调度平台集成技术首要的问题便是将车辆、客流等进行有效整合，通过视频监控，实时采集车辆全线路运行的全貌信息，并根据智能消费终端反馈的乘客出行、刷卡信息，挖掘、计算其出行的时间、路径和方式。全面的监控应基于摄像头的位置属性信息，以平台调度员预设的重点位置为中心，布设和采集周边关联摄像头的监控列表，监测过程中通过该视频监控列表，调度员便可快速确定并观看该位置摄像头采集的人车流视频图像。该视频监控技术可实时跟踪反馈乘客的乘车等待时间、客流量、异常的车辆运行状况、线路突发情况及列车准时运行及运量状态，以便准时做出应急协调和处理，防止大客流及交通拥堵问题的出现。监控系统与VMS系统接口无缝对接，通过全貌视频的智能分析功能可预测、确定不同线路内乘客密度、人数等实时信息，可通过圆形、饼图、柱性等不同形式或顏色标识不同的客流量状态，给予调度员直观、形象的展示，并能够提供态势绘制及展示、数据信息共享等功能，以便协同各部门进行信息交互，协同应急处理，尤其是当客流量超过阈值时，需要予以重点表示，以引起调度员的及时关注。

3.2 客流的疏導调度技术

客流在某个时段线路的大规模拥堵，反映了地铁运量、效率及方法存在问题，此时需要采用基于事件或人工的疏导调度技术，对客流量进行调配，以便及时应对突发事件。首先，在高峰拥堵时，需先通过VMS，以现场或电话咨询方式核查拥堵的问题及详细信息，并确定是否需要进入下一阶段的处理流程，核查确定后，以图表方式表示出来，形成可行性的数据报告，此时，调度平台便可通过PA平台接口将客流信息发送至车站或运行线路，让拥堵区域的调度员或运营决策者根据运行车辆的速度、运量、时刻表、满载率等情况，进行提速、扩量、增设车辆等的应急处理，以让人车资源、换车转乘、高峰出行等实现无缝衔接，提升乘客的出行舒适度和地铁运行服务效能。

4 结语

智慧地铁建设对智慧城市建设具有极为重要的影响，尤其是当前，随着城市轨道交通的飞速发展，其线路覆盖范围、车辆资源、客流量等均在不断激增，地铁交通呈现出大格局、广覆盖的发展趋势，对组织运营效率、运量能力、人车资源匹配也提出了更高的要求。而面对交通拥堵无序、人车匹配失衡的问题，迫切需要一种智能化、可处理海量大数据的调度系统，智慧地铁调度平台集成技术集成了数字化、网络化、共享化的交通运输资源，涵盖了乘客流量的实时追踪、统计、乘车引导、车辆的灵活调配等功能，能够最大限度地优化线路布局、运量资源配置，为大规模、不同需求的乘客提供高效、有序、安全的出行支撑，以迎合现代智慧地铁的建设需求。

作者简介：邓珵（1987— ），女，陕西西安人，工程师，硕士;研究方向：轨道交通信息。

[参考文献]

[1]郭顺涛.地铁中智慧服务平台的打造及价值研究[J].城市建设理论研究（电子版），2018（33）：181-182.

[2]郝建威.智慧地铁调度平台集成技术发展与展望[J].通讯世界，2019（7）：116-117.

[3]秦志远.智慧地铁系统融合应用层研究与设计[J].现代城市轨道交通，2018（8）：5-8.

[4]陈德旺，章明亮，沈镛.智慧地铁：基于大数据与人工智能的新型地铁系统[J].智能城市，2018（19）：8-10.

Research on smart metro dispatching platform integration technology

Deng Cheng

（China Railway First Survey and Design Institute Group Co.， Ltd.， Xian 710054， China）

Abstract：In order to alleviate the current situation of urban traffic jams and disorder， smart metro has become the mainstream development situation in the future. It is equipped with AI technology and big data analysis technology. Through the integrated analysis of data， it can reasonably allocate metro lines and vehicle resources to solve the problem of unbalanced distribution of people， vehicles and roads， relieve the pressure of passenger flow， and improve the efficiency of metro operation services. Therefore， starting from the functional orientation and composition of smart metro， focusing on the integrated technology of dispatching platform， this paper analyzes its technical content and development trend， so as to provide theoretical support for the construction of smart metro.

Key words：smart metro; road network resources; optimal allocation; passenger flow