地铁智慧车站的内涵和实践途径研究

罗铜

中国水利水电第十四工程局有限公司 云南 昆明 650200

1 智慧车站的基础内涵

智慧车站源自“智慧地球”理论的提出，其根本在于 “智慧”、“地铁”二者的有机结合。所谓智慧，就是分析、判断、发明、创造事物的本领。而“地铁”则是人们在日常生产生活中为了达到某种目的，利用先进科学技术所创造出来的现代化交通运输工具。它不仅具有一般交通的共性特征，还体现着其自身独特的本质特性。因此智慧地铁的实质内涵可以理解为一种让地铁具有人类决策、学习、创新与交互能力的全新地铁位移服务系统。该服务系统的核心在于通过以新一代思想、观念与技术为辅助，以获取足够信息为数据驱动，重构地铁系统中人与列车，设施设备与管理系统等要素间的内在联系，把人类从繁重的地铁驱动工作中解脱出来，由被动服务走向智能服务。

2 当代地铁智慧车站的现状分析

近年来智慧城市建设步伐加快，轨道交通在城市公共交通中占据着重要地位并担负着重要社会责任，而车站是轨道交通关键节点，其智能化的水平将直接反映城市的实际发展情况。建设智慧车站一方面改善旅客服务体验，利用新技术、新设备让旅客乘地铁时感受更加舒适的乘车环境、更加优质的服务，另一方面建设智慧车站也是为了提高站内机电设备管理水平、实现站内综合监控系统功能升级、增强设备自动运行能力、提高站内人工作效率。因此，如何做好智慧车站建设与管理工作成为当前需要重点思考的内容之一。但目前我国地铁智慧车站还存在着许多问题等待改善。

首先，当代地铁智慧车站的建设程序多、强度大、工作重，一些站内的巡视和设备的巡视工作量较大，占据了工作人员绝大部分的工作时间。工作人员的人均劳动强度高。例如站内的电扶梯和卷帘门机电设备启闭目前都是站内运营工作人员到现场进行作业，费时费力，效率低。随着列车速度不断提高，对供电可靠性要求越来越高，而在现有线路条件下采用人工巡检方式已经很难满足运输安全生产需要。同时由于行车组织复杂、检修任务繁重也使铁路调度指挥困难。今后随着新线车站建设数量增多，需要更多的人工到站维护和检修，而现有的人工到站方式主要是在车站附近的商用地上完成，不仅增加了车站运营人员的工作强度，也不利于实现车站人员“一岗多用”目标。

为提高站内作业的执行效率，提升车站机电设备系统的集成度，相关工作人员需要对既有的线路进行状态查询和控制操作，而现有技术中只能通过个体终端完成这些操作，存在操作效率低、成本高的问题。对既有车站进行的改造升级，能够有效满足智慧车站的建设需求。

在此背景下，如何对既有系统平台进行改造升级，实现设备管理和检修维保向智能化、自助化发展成为等待解决的问题。“人机一体”的匹配技术和云计算技术为基础构建出了智慧车站的信息化管理系统。该系统包括站务子系统和运维管理子系统两个功能模块。通过智慧升级实现智能厕所和人脸识别出入口的远程控制功能以及视频检测驻留人员配备情况、全站广播、智能一键开关站等功能，满足早间和晚高峰时段乘客服务需求，提高列车运行效率，提升列车服务质量水平，为乘客提供更加舒适、便捷、高效的出行环境，促进列车安全准点的运行，实现列车运营的高效化、自动化和可视化。

地铁车站客运业务流程复杂，传统的人工处理已经不能满足乘客需求，需要引入智能化的技术手段来提高服务水平和效率，同时也要考虑到不同设备制式带来的安全问题以及应对突发事件时可能造成的损失。随着智能技术的发展和应用，智慧车站已成为未来城市轨道交通的发展趋势之一。目前国内各大城市都在进行地铁信息化系统的试点和推广工作，并取得了一定成效。所以对地铁智慧车站的建设进行研究就显得尤为重要了。

3 地铁智慧车站的关键技术应用

3.1 三维热力图的渲染

三维热力图渲染是通过BIM模式热影像及视频相结合的方式，实时反馈交通堵塞状况，掌握故障具体出现的点位，从而及时安排检修人员前去维修[1]。利用图像处理技术，可实时识别该区域人流密度，流向，速度等信息，结合BIM站点模型数据，实时反馈人流密度情况。此外，该系统还能通过5G网络电话动态测量信息，从电信运营商基站检索，经解码分析，获取电话当前扫频信息，依据AFC系统获取出入及过往人流情况，提供实时人流监测功能，结合实时及历史情况来分析动态的人流情况，对可能发生的大规模人流做出提前预测，利于指挥员制定合理的交通组织策略，以提高交通组织效率。

3.2 基于三维情景定位技术的人员流动监控方法

三维情景定位技术能够在人流量大的车站及时掌握每一位工作人员的具体位置，以实现统一调度与管理。目前调度员只能实时查看监控内的乘客，同时可查看照片数量有限。当某线路突然出现大流量时，调度人员只能凭自身经验决定操作控制方案，而该系统通过移动通信，图像处理获取重要乘客信息，根据实时乘客信息，启动对应应急方案，对乘客疏散现场进行实时监控。

基于三维情景定位技术的人员流动监控方法可以有效获取线路运行信息，通过接入铁路信号及ATS来实时获取列车的运行信息，把握列车运行动态，从而针对站内周围地点不同客流场景来适时调整组织策略。此外，该系统还可以按照不同的应急预案方式，使用可视化BIM展示出入口启闭状态，使用蓝牙定位技术为站内模型提供站内人员位置功能，动态布置栏杆的启闭位置，

3.3 建立智慧运控平台

当前设备维护工作面临着设备众多、制式多样、分布范围广，并且资源利用率低；等问题。设备专业间彼此独立又自成体系，关联性不强，但故障波及范围却很广。智慧车站的理论实践对于协同管理的需求很高，因此相关行业人员应构建全专业一体的智慧运控平台，促进传统的人力物力叠加式检修方式向智能化转变。现有智慧运控平台仅实现了对门、照明和广播的开关联动控制功能[2]。但是构建智能化运控平台可以实现高效的故障报警及处理功能，实时监测车站环境和客流情况，通过对这些信息进行有效的分析与处理，实现数据的采集、存储、检索、显示、查询、统计、分析及展示等多种功能，并可根据用户需求对其进行进一步的分类、整理和归纳，从而达到信息的整合和梳理以及资源的综合再利用；实现了站内机电设备的“无人化”操作。此外，还需要提升运维人员对各类设备运行情况的实时掌控能力。通过智能化的数据分析与处理功能，及时掌握设备运行状况。管理人员要及时对设备进行巡逻检修，降低设备故障率，减少维修成本。管家式一体化应用功能设计实现了对车站运营各方面信息的实时监控与管理，提高了设备维保效率，通过直观的图表形式为车站管理者在日常运营过程中的场景控制及运营决策提供科学有效的判断依据。

一体化车控室内设置有对盘、临窗工作台、打印台、多功能组合柜和隔断墙等设备，具有良好的通风散热功能，并可根据乘客需求进行灵活布置，形成了独特的整体装修风格，是城市中不可或缺的重要组成部分，对于打造高效舒心的地铁车站形象具有重要意义。此外，一体化车控区不仅可以为工作人员提供良好的工作环境；而且有利于提高工作效率。一体化车控室内还设置了应急操作相关设备，以减少值班员的误操作概率。目前，我国大部分地铁站都存在着诸如交通安全、调度等方面的问题，这些问题不仅影响到车站的正常运营，也给车站的日常运营管理带来一定困难，因此，对车站的运营管理工作提出更高要求。这套网络由多个服务器组成，每个服务器都有独立的IP地址和网络地址。一旦某个服务器出现故障或者其他原因导致某一台或某台服务器不能正常运行时，就会影响到全局的运营秩序。

地铁站的调度系统主要是对车站的客流信息进行采集，并将采集到的客流数据与历史数据进行对比分析，预测未来15分钟内的客流情况，帮助指挥员及时调整当日的运营组织和工作计划，制定出合理的客流应急管理计划；同时还能根据实时采集到的车辆称重信息计算出列车通行能力；在此基础上，通过对客流进行分析和预测，进而确定线路的运输能力，为乘客提供安全的疏散通道。这对于减少乘客等车时间以及提高运输效率有着非常重要的作用。另外，由于该系统对交通影响小，因此可实现更多城市轨道交通项目的运营。

4 地铁智慧车站理论的实践途径概述

4.1 智能化客服中心

客服中心是解决乘客乘坐问题的最大负责点位，而在地铁智慧车站内，智能客服中心集人工智能，语音识别于一体，以知识图谱为基础创建智能交互系统与自助服务系统，实现票务服务办理，票卡信息查询，智能问询以及票卡充值与退票功能。在智能化的客服中心，查询设备可以利用机器学习算法对数据进行分析研究，及时有效地解决各种游客的问题，从而提升服务质量。智能客服中心由人工模式和自助模式两种模式组成，供旅客选择使用，并在汇入站点现有地铁站周围商业，交通，线网地图，票价体系，票种介绍和运营时刻表后，对旅客进行全面的信息查询，使站点服务自助化，智能化和人性化[3]。

4.2 站内智能移动机器人

智能移动机器人技术目前在各个行业兴起，因此在地铁智慧车站中也可使用此类技术提高乘客的乘坐体验。智能移动机器人通过语音交互可提供简易问询服务，主要包括换乘路径，地铁票价与票务政策，线网首末班车问询，出入口信息问询，地铁站卫生间与无障碍电梯选址问询等业务。此外，智能移动机器人可在长距离内实现红外线对体温的快速检测，遇有体温不正常的乘客时，自动锁定执行人脸识别；同时还可以将图像信息上传至后台，从而提高一些突发事件的处理效率。

4.3 人脸识别通过闸

人脸识别技术已经十分成熟，在地铁智慧车站中使用人脸识别可以有效提高工作人员的工作效率。此类技术通过采集和提取过往工作人员的脸部数据，并与基础数据库内的工作人员进行匹配分析，以判断工作人员身份，达到以脸代卡的目的，提升车站闸机通行效率[4]。此外，此类技术还可以用来针对乘客信息的识别问题，设计基于人脸识别技术和二维码扫描技术的智能检票系统。利用摄像头捕捉乘客面部特征图像，并将其输入到计算机内进行图像匹配计算，完成身份证识读操作。旅客在屏幕上通过时几乎不需要逗留，旅客直接进入车站，有效地提升了运营效率。

4.4 车厢拥挤度的显示

对于乘客来说，最害怕的就是乘坐过程中的拥挤问题，而本功能通过采用图像处理技术及统计识别，对列车车厢区域人群密度进行分析，将其量化到多个级别。此外，该系统可根据不同的监控场景自动划分人群密度分析区域，实现对人群密度的实时监测与管理，从而实现对人群密度等级进行智能化的识别及排序。此外，车厢内客流密度等级数据也可通过车地无线网络传送到地面旅客信息系统中，指引下站旅客到客流密度较小的车厢内等候，增加了乘车舒适度。

5 结束语

国内地铁交通重点仍在于运营的安全， 为了提高城市的科技化发展，相关负责人必须将传统经营方式与新技术相结合，注重利用各种智能技术手段，提高互联网运营效率，促进精细化的增值服务发展。智慧车站仍然是今后发展的重点方向，相关科研人员需任重而道远，除突破数据联通障碍外，还需要重新界定站点服务功能，理解乘客新需求，并由业务流程管理过程优化，提高乘客的乘坐体验，从而开辟城市发展的新大陆。