区块链技术在城市轨道交通中的应用分析

朱 凯，李垣君

（江苏理工学院汽车与交通工程学院，江苏 常州 213001）

1 城市轨道交通现存问题

随着我国城镇化进程的加快，人们对快速、舒适公共交通的需求也日益增长。近年来，我国城市轨道交通规模不断扩大，客流也不断提升。电子支付的普及使得乘客能快速完成购票与检票过程，显著提高了地铁车站设施服务效率。但在高峰期，供需矛盾依然突出，乘客在车站滞留时间过长，增大了车站的运营、维护难度，同时也带来了较大的安全隐患[1-2]。因此，城市轨道交通需要逐步向高质量发展方向转变，即通过优化列车行车调度以及与公共汽车等其他交通方式的接驳方案，进一步提升乘客的出行效率。

1.1 列车行车调度存在的问题

行车调度是由列车运行调度员负责组织指挥各部门、各工种进行协调，保证列车严格按照设定的运行图工作。行车调度主要分为正常情况下作业流程和非正常情况下的作业流程（ATC 设备故障时行车、电话闭塞法行车、特殊情况下车运行以及检修施工时列车运行）。

当列车在非正常情况下运行时，列车调度指令的有效传输以及响应执行的效率较低。鉴于此，有学者研究了城市轨道交通的列车行车调度的优化方法。何红、曾险峰[3]对列车停站时间的影响因素进行研究；吴开信、吴子航[4]以乘客出行时间最短为目标，以相关参数（列车运行时间、停站时间、发车时刻）为约束构建了非线性规划数学模型；邸鑫鹏、钱枫[5]对轨道交通全自动运行系统进行研究，并在技术与运营层面上对全自动运行线路与常规线路的差异进行分析。上述方法在一定程度上提升了城市轨道交通的运行效率，但系统可靠性保障、突发事件应急处理、多目标优化和智能运行等问题还有待解决。

1.2 与其他公共交通方式的接驳方案存在的问题

由于地铁站点与公共交通车站之间有一定的距离、公交车的按时到达的比例较低等方面的因素，城市轨道交通与其他公共交通的接驳方案的效率较低。

为优化城市轨道交通与其他公共交通方式接驳方案的设计，张志芳[6]基于乘客交通出行时间最短，构建优化模型并利用遗传算法求解；郝倩倩等[7]基于不同类型的地铁车站，设计了相应的交通接驳方式，并在此基础上对交通接驳设施规模进行测算；魏攀一等[8]对轨道交通可达性进行了研究，并建立其计算模型。但上述研究方法在模型中建立过程中，对于各指标的取值相对困难，准确性较低。

2 区块链技术

2.1 区块链技术概述

区块链[9]是一种计算机技术在价值互联网时代的创新应用模式，是数据库、密码学、网络技术等多种技术整合集成的结果。区块链具有去中心化、去信任化、可追溯性、集体维护性、安全性、不可篡改性、开放性以及匿名性等特点。

2.2 区块链技术在交通领域的应用

目前在交通领域中已有区块链技术的相关应用。李春燕等[10]将区块链技术应用于车载自组织网络中来建立路况预警方案；杨逸群[11]则在自动驾驶系统中引入了区块链技术，让点对点分配服务成为现实，并提高了数据共享的便捷程度；蒋腾飞[12]提出了基于区块链的高速铁路运营环境监测数据安全方案，对传感器感知节点身份认证、监测数据的上传、存储及共享等内容进行研究。上述成果根据区块链技术所具备的去中心化、去信任化、安全性等特点，对系统、模型及方案等进行优化改进，并取得一定的成效。区块链技术在交通领域有良好的应用前景。

3 区块链技术应用思路

区块链能否在本领域应用的决策流程如图1 所示。

图1 区块链应用决策流程图

根据城市轨道交通列车行车调度以及轨道交通与其他公共交通方式接驳方案设计的特点，列车行车调度主要涉及城市轨道交通的各线路控制中心以及有关部门，与其他公共交通方式接驳方案的设计及运行涉及了城市轨道交通以及其他公共交通方式的各个部门和有关行政部门，因而能够应用区块链中的联盟链。

3.1 列车行车调度

将区块链技术应用到列车行车调度中，可以基于其特点来优化列车行车调度系统。由行车调度所涉及的各部门人员及时地上传、更新相关数据，形成数据库；同时引入行车调度智能系统，使其能够根据现有数据对是否进行行车调度进行判断。这样就能方便列车驾驶员在所行驶的线路中准确掌握列车设备运行状态数据、线路及其周边环境有关的参数数据，通过行车调度智能系统的运算判断，得到调度判断结果；系统将调度判断结果以及需要完成的操作传递给相应的执行者，执行者执行操作，由此提高列车行车调度的效率。应用示意图如图2 所示。

图2 列车运行调度区块链应用示意图

3.2 与其他公共交通方式的接驳方案

将区块链技术应用到城市轨道交通与其他公共交通方式的接驳方案中，优化接驳方案设计及实施。应用示意图如图3 所示。

图3 城轨交通与其他公共交通方式的接驳方案区块链应用示意图

由地铁车站及公交换乘车站（或其他公共交通换乘站点）相关人员及设备、经过该站点的相关列车和公交车的驾驶员等工作人员及时地上传、更新相关数据，形成数据库；同时引入能够根据数据库内的现有数据进行信息的判断以及给予乘客相应指引的“接驳方案智能调整系统”。系统结合现有数据进行判断，根据判断结果（方案可正常进行、方案出现较大误差）的不同，将对应的信息以及提示发送至换乘车站、地铁车站，使乘客能够通过显示屏或语音广播得到指引信息，并及时地调整自己的行程。

4 小结

随着计算机网络技术的快速发展，区块链技术将越来越完善，其实时性、安全性、信息可追溯性等特性能够得到更完善的发挥。在城市轨道交通领域中，区块链技术能够作为平台的支撑，优化改善列车运行调度、城市轨道交通与其他公共交通方式的接驳方案，具有广阔的应用前景。本文中对于行车调度智能系统和接驳方案智能调整系统的研究需进行进一步的研究，以便能够更好地利用区块链技术提升交通效率。