智能一键开关站在地铁智慧车站中的应用

李景虎

(上海电科智能系统股份有限公司，上海 202201)

1 概述

近年来，智慧城市的建设不断加速，轨道交通作为城市公共交通的重要组成部分，承担了重要的社会责任，车站作为轨道交通的关键节点，直接体现了轨道交通智能化、智慧化的程度。

智慧车站的建设一方面提升了乘客的服务体验，通过新技术和新设备的应用，使乘客在乘坐地铁过程中，感受到更舒适的乘车环境和更捷获的优质服务；另一方面智慧车站的建设同时也旨在提高车站机电设备管理水平，对车站的综合监控系统(简称ISCS)进行功能升级，提升设备自动运行能力，提高车站人员工作效率。目前轨道交通部分既有车站的管理业务在操作过程中仍存在如下问题：

(1)各专业现场作业多劳动强度大

车站巡视、设备巡视等作业的工作量大，占用工作人员大部分工作时间，且人员劳动强度较大，以执行开关站业务流程为例：车站电扶梯、卷帘门等机电设备开启、关闭目前均由车站运营工作人员至现场操作，耗时长且效率低下。今后新线车站建设与商用地结合开发，车站出入口数量势必呈上升的趋势，这将大量增加车站运营人员工作强度，不利于车站人员“一岗多能”发展需求。

(2)系统集成不高作业执行效率低

车站机电设备系统集成度参差不齐，综合监控功能不一，部分既有线路工作人员在进行状态查询、控制操作时需在系统个体终端上操作执行，操作效率低。

基于上述原因，目前除了在新建地铁线路时大力推进智慧车站建设外，部分既有车站也作为智慧车站建设重要实施对象。通过既有系统平台改造升级，实现设备管理自动化、检修维保智能化、乘客服务自助化。本文针对早间启运、晚间停运等运营场景，分析了传统开关站流程执行过程的不足，并提出优化建议。基于既有车站改造智慧升级为背景，对车站自动扶梯、出入口卷帘门新增远程控制功能，结合视频检测驻留人员智能分析、全站广播、导向屏信息发布等辅助提示手段，实现智能一键开关站，使车站在早间启运、晚间停运等过程处理业务上实现高效化、自动化、可视化。

2 车站开关站运营场景

车站的早间启运、晚间停运标志着每天地铁运营的开始和结束，是车站管理人员重点关注并执行的运营场景。早间启运作为运营前的准备，需确保环控设备以相应模式正常运行、车站照明按指定模式正常开启、乘客信息系统(简称PIS)显示屏正确发布信息、自动售检票(简称AFC)闸机正常运行工作。同时，电扶梯应按定义的上、下行方向正确运行、出入口卷帘门正常开启。相应地，晚间停运也需按场景需求正确执行。

2.1 传统开关站运营模式管理

传统开关站的场景任务需根据特定的时间自动或手动触发执行。通过预先设定的时间来自动运行系统功能，此类功能主要包括早间(或晚间)定时启动(或停止)环控模式、车站照明和运营期间定时发布语音广播及乘客信息等。

传统综合监控系统对早间启运、晚间停运模式控制的机电设备仅限于机电设备监控系统(简称EMCS)中的控制设备。电扶梯、卷帘门等设备处于安全考虑，通常EMCS 仅进行监视，不会对设备直接执行控制。这就导致车站人员需逐项现场对设备开启、关闭，有的车站出入口多达十几个，大量的卷帘门、电扶梯需车站人员现场确认、逐一手动开关，整个开关站过程效率低下。以早间启运开站为例，图1 为传统开站实施流程。

图1 传统开站实施流程图

2.2 智能开关站运营模式优化

传统开关站运营模式管理仍存不足之处待优化，如：尽管每天的运营时间固定，但仍存在春节、国庆等节假日临时运营调整，需车站人员手动在ISCS 工作站上重新编辑时间表；需现场手动执行电扶梯、卷帘门的控制操作等。

利用控制中心ISCS 与信号系统(简称ATS)的接口，每天运营前提前获取当天运营计划，并自动同步至智能开关站应用模块中，根据车站运营计划自动动态调整时间表。同时，在EMCS 系统中增加电扶梯、卷帘门的远程控制硬接线接口，新增接口不影响原有现场手动控制。为确保设备启动、停止时的安全可靠，在电扶梯、卷帘门机电设备附件设置用于人员入侵检测的视频摄像头和检测传感器，并在开关站时提前进行语音广播，警示周边人员注意安全，防止因设备启停过程中造成客伤。通过智能开关站的应用，可实现对车站机电设备状态全面掌握的目标，对早间启运、晚间停运等运营场景联动控制，提高运营人员的管理效率，提升车站管控能力，保证地铁运营安全，图2 为智能开站实施流程。

图2 智能开站实施流程

3 智能开关站实施

智慧车站主要包括智能运行自动化系统与综合管理信息化系统。其中智能运行系统主要包括“智能开关站”、“车站客流识别”、“故障识别诊断”、“任务预案执行”等构成。作为智慧车站基本功能之一，智能开关站由改造电扶梯及卷帘门终端设备(简称EMCS+)、增加AFC 闸机运行模式控制接口(简称AFC+)、增设CCTV 视频分析摄像头(简称CCTV+)、增加PIS 系统LED 屏(简称PIS+)等系统实施项组成。图3为智慧车站系统图及智能开关站接口示意图。

图3 智能开关站接口示意图

3.1 电扶梯远程控制

《自动扶梯和自动人行道的制造与安装安全规范》(GB16899-2011)中规定，进行扶梯控制操作的人员(现场操作或远程操作)在操作之前应能看到整个自动扶梯或应由措施确保在操作之前没有人员正在使用自动扶梯。在进行手动操作远程停止时，同样应符合上述规定[1]。自动扶梯远程安全控制尤位重要，由于电扶梯存在于开放的状态，对于操作区域内是否有人员的确定以及开启时是否有人员进入等情况都是复杂的。以往未能有行之有效的手段远程识别确认扶梯周边人员情况，因此轨道交通电扶梯的“远程控梯”一般仅限于紧急停止，不包括扶梯远程上、下行控制和正常停止控制。而智能开关站的扶梯远程控制通过一系列智能检测、人工确认、语音提示等手段，确保了人员安全的防范，扶梯远程控制系统图如图4 所示，电扶梯远程控制优化功能如下：

图4 电扶梯、卷帘门远程控制系统图

新增扶梯远程控制接口模块，接入EMCS 系统，实现远程上、下行控制和正常停止控制。

新增扶梯人员入侵检测摄像头，检测并自动分析是否有人员正在使用电扶梯，同时监控画面供车控室人员确认扶梯上人员情况。

新增自动扶梯智能语音播报系统，在执行远程控制前，扶梯就近的语音播报装置自动播报警示信息，提示人员撤离。

新增钥匙切换开关，实现扶梯远程控制与现场控制间优先级的切换，现场维修保养人员将钥匙开关切换至“就地”，确保维保人员安全。

扶梯远程停止控制为正常缓停非急停，避免车站运营期间误操作远程控制可能造成的客伤。

3.2 卷帘门远程控制

轨道交通车站出入口卷帘门通常不作为核心机电设备远程监控管理，车站对卷帘门操作控制均由车站运营人员现场就地控制。大型车站出入口数量较多，车站启运、停运场景中对卷帘门的操作将花费大量时间。因此，卷帘门的远程集中监控，也作为智能开关站重要实施项。

卷帘门的远程控制同样必须建立在安全运行的基础上。优化后的控制系统具备两种防夹保护改造设计，以确保乘客的人身安全和设备的运行防护。卷帘门远程控制优化功能如下：

增设远程监控模块，通过硬线通讯方式接入EMCS 系统，实现对卷帘门的远程监控功能。

增设人员入侵摄像头，检测并自动分析设备附近是否有人员入侵。相关信号将闭锁智能开关站远程控制指令。

增设卷帘门梯智能语音报警系统，在卷帘门运行过程中，语音播报装置自动播报警示信息，提示人员撤离。

下降区域增设红外光幕传感器。若卷帘门运行过程中检测到人员入侵，将停止当前卷帘门运行。

增设遇阻反弹装置，下降过程中若障碍电机运行将自动反弹10cm，并发出报警。

两侧增设紧急停止按钮，异常时可直接中止卷帘门当前动作。

图4 为电扶梯、卷帘门改造后的远程控制系统图。

3.3 AFC 闸机运行模式

传统AFC 仅将设备状态反馈信息传输至既有ISCS 进行监视，闸机运行模式的切换仍需在AFC 专业的操作终端执行。为便于车站运营人员在智慧车站工作站上对AFC 闸机设备进行远程控制、实现一键开关站操作，在AFC 侧增加RS485 通讯接口接入智慧车站前端处理器(简称FEP)，并开发专用接口控制协议，实现远程切换闸机运行模式的功能，包括各闸机的开启/关闭、进站模式、出站模式、双向模式的切换。

3.4 PIS 系统LED 屏信息发布

现有的导向屏，运营时刻表，电子公告栏均为纸质或者灯箱，信息更新需要的人力物力比较大，灵活度不够，信息无法更新或更新不及时。为解决此问题，在站内人员密集区域及核心管理区域新增LED 屏，实现在特定位置、特定时间对乘客及站内工作人员进行多媒体信息播放，使乘客能第一时间获取到最新的车站资讯信息。利用先进的网络传输技术、平台控制技术，与智慧车站无缝集成，构建一套高效、易用的多媒体系统。在车站早间启运、晚间停运、平峰运营、高峰运营等运营场景下，实现导向屏发布内容自动动态调整，使乘客、站务工作人员及时了解车站动态信息，提升运营管理效率及质量。

3.5 CCTV 智能视频分析

CCTV 视频分析作为智能开关站的重要组成部分，利用图像识别技术智能检测电扶梯、卷帘门等机电设备关键区域是否有人员入侵，确保设备安全运行。为充分利用已有CCTV 视频摄像头资源，同时保持新增视频分析系统的独立性，新增编码器将既有模拟视频流转为数字IP 视频系统，通过“视频管理平台”获取既有CCTV 视频码流，并转发至各“智能分析平台”。新增CCTV 各服务器功能如下：

新增部署视频管理服务器获取既有CCTV 视频码流，进行后端智能分析识别，有效利用既有高清监控前端设备。

除出入口卷帘门、电扶梯外，对站厅、闸机等关键区域也增设高清视频摄像头，用于车站客流统计和逃票行为分析。

新增部署智能分析视频服务器，对既有系统不产生影响，可独立运行。通过智能分析平台统一数据接口和智慧车站平台数据对接。

图5 为改造升级后的CCTV 系统架构图。

图5 CCTV+系统架构图

智慧车站平台通过SDK 方式，向视频智能分析平台获取视智能视频分析数据。如“扶梯是否有人”、“扶梯逆行报警”、“卷帘门入侵报警”、“客流统计信息”、“人员逃票信息”等。

3.6 智能开关站人机界面

智能开关站根据每天运营计划，自动更新时间表中开关站执行时间，车站运营人员也可手动调整执行时间以及开关站的自动执行模式(全自动、手动执行、提示确认)。“全自动”模式下系统自动执行开关站流程；“手动执行模式”下由运营人员手动触发开关站流程；“提示确认模式”下会弹出提示框，提示运营人员执行开关站流程。由于部分设备的动作(电扶梯、卷帘门等)仍需人工远程确认方能执行，因此通常智能开关站以“提示确认”模式执行。满足触发时间后，将弹出图6 所示提示框。

图6“提示确认”模式确认框

各系统按智能开关站流程依次执行场景预案，当执行至卷帘门、电扶梯时，将以CCTV 智能视频分析结果作为判断是否允许远程执行设备动作的重要依据。若分析卷帘门有人员入侵，则会提示运营人员跳过该设备继续后续流程或直接终止智能开关站，此时应由站务员现场确认后执行设备操作。智慧车站平台界面会同步调取当前待执行设备的实时监控画面，即使视频分析无入侵人员，仍需运营人员在平台界面上确认设备周边人员情况后，方能远程执行卷帘门、电扶梯设备动作。图7 为智能开关站视频分析确认界面。

图7 智能开关站视频分析确认界面

智能开关站界面分为五个区域。“总览信息”区域显示当前车站站厅站台平均温湿度及当天智能开关站总计用时；“重要联动设备”区域显示电扶梯、卷帘门等开关站相关的机电设备实时运行状态；“视频监视”区域自动调取当前待执行设备视频监控画面，供运营人员确认并安全执行各设备远程操作；“执行记录”区域显示开关站各系统及设备执行结果反馈；“流程进度”区域指示当前各系统开关站流程执行进度。如图8 为智能开关站在晚间停运场景时的执行界面。

图8 智能开关站人机界面

智能开关站系统将根据开关站进度实时调整PA 广播系统播放语音内容，提醒车站站务工作人员和夜间施工人员注意各自岗位任务执行及人身安全。同时，正常情况下手动执行智能开关站仅在特定时间段有效，其他时间段无操作权限。

4 结论

轨道交通智慧车站的建设，将大大提升城市轨道交通现代化管理水平，提高优质服务能力和运营管理能力。智能一键开关站系统通过合理的人机界面设计规划、便捷的运营预案执行操作、完善的远程控制执行策略，使车站运营人员在进行日常早间启运、晚间停运等预案处理时实现流程操作可视化、任务处理高效化、设备管理自动化，高效、安全地完成车站日常运营场景精细化管理和运营人员精准式服务。随着人工智能技术的不断进步，更多自动化、智能化、智慧化的技术成果将应用于轨道交通智慧车站，真正实现车站自我评估、智能运营。