基于智能建筑技术的轨道交通站点设计探究

张洁贞， 陈庆周， 赵媛， 麻景瑞

（山东轨道交通勘察设计院有限公司）

1 智能建筑技术的核心组成与应用

1.1 传感器和物联网技术

传感器与物联网技术是智能建筑设计的重要基础，尤其在轨道交通站点的设计中发挥关键作用。传感器作为物联网系统的核心，收集了大量的关于环境、设备以及乘客行为的数据。物联网技术在这里就像一个交响乐团的指挥，协调这些传感器的工作并确保数据的有效流动。无论是通过有线还是无线网络，物联网技术都能够确保数据的实时传输，从而使得站点管理者能够作出及时的决策。此外，物联网技术也使得自动化成为可能。一旦设定特定的规则和算法，物联网系统能根据收集的数据自动调节环境状况，如自动调节空调温度或者站点的照明。传感器与物联网技术还能够带来更为人性化的服务，通过分析人流量和交通模式，物联网系统可以预测出高峰期，从而提前调整服务以满足需求，这种技术还能通过分析乘客的行为和需求，使得物联网系统为乘客提供更为个性化的服务，如定制的出行建议或者舒适的乘车环境[1]。

1.2 人工智能和机器学习

人工智能和机器学习在智能建筑设计和轨道交通站点设计中扮演了至关重要的角色。人工智能是一种能模拟、理解和实现人类智能行为的技术，而机器学习则是其重要的子领域，利用算法让机器基于数据自我学习和改进，在轨道交通站点中，这些技术可实现更智能化、更高效地运营管理。人工智能和机器学习技术可以对环境参数、设备运行状况或乘客行为等数据进行深度分析和预测，从海量的数据中找出隐藏的模式和趋势，为站点运营提供更精准的决策支持，如预测高峰时段、调整运力分配、优化乘客流线设计等。此外，通过对大量历史数据的学习，机器可以自动调整站点的空调和电梯等设备运行状况，以提高能源效率和乘客体验，还可以帮助进行设备维护和故障预警。当设备出现异常时，人工智能系统可以快速发现并分析问题，甚至提出解决方案，减少了设备停机时间，保障了站点运行的稳定性。人工智能和机器学习技术可以学习和理解乘客的出行行为和习惯，提供更加个性化的服务，如推荐最佳出行路线、预测等车时间等，人工智能还可以在紧急情况下提供支持，如疏散指引和救援方案[2]。

2 智能建筑技术在轨道交通站点设计中的应用

2.1 节能与环保设计

节能与环保设计中，智能照明系统和能源管理系统被广泛应用于轨道交通站点，旨在提高能源利用效率，减少能源消耗，以实现可持续发展的目标。智能照明系统是一种基于传感器和自动化控制技术的照明系统，能根据光照条件和人员活动情况自动调节光照强度和照明时间，实时感知站点内外的光照情况，并根据需要自动调节照明设备的亮度或开启/关闭状态。例如，在白天阳光充足时，智能照明系统可以减少照明设备的亮度或关闭部分灯具，从而节省能源，而在夜间或人员活动频繁的区域，系统可以提供适当的照明水平，以确保乘客的安全和舒适。能源管理系统则是一种集成能源监测、控制和优化功能的智能系统，通过实时监测和分析站点内的能源消耗情况，识别能源浪费和潜在的节能机会，并自动调整能源使用以最大程度地降低能源消耗，可以监测和控制诸如照明、空调、供暖、通风和电梯等设备的能源使用情况，实现能源消耗的优化和最大限度地降低碳排放[3]。然而，在实施智能建筑技术的节能与环保设计时，还存在一些挑战和考虑因素。例如，系统的可靠性和稳定性是关键，因为轨道交通站点需要保持24h 的运行，系统的集成和数据管理也是一个复杂的任务，要确保各个子系统之间的协调工作和数据共享，以实现整体能效的最大化。

2.2 乘客流动与安全管理

为了提高乘客的流动性和确保站点的安全性，智能乘客计数系统和安全监控与预警系统被广泛应用于轨道交通站点。智能乘客计数系统是一种利用传感器和图像识别技术来实时监测和统计乘客数量的系统，通过在站点的关键区域安装传感器和摄像头，该系统能够准确地识别进出站点的乘客，并实时计算乘客的数量，可以用于实时监控站点的拥挤程度，帮助站点管理人员作出相应的调度和资源分配决策，并能够与轨道交通系统集成，提供乘客流量预测和乘客导向服务，改善站点的运营效率和乘客体验。安全监控与预警系统是集成了摄像头、传感器和智能分析算法的系统，用于实时监控站点的安全状况并及时发出预警。通过安装摄像头和传感器，监测站点内外的情况，例如人员聚集、异常行为、物体遗留等，通过智能分析算法自动识别和分析异常事件，并立即发出警报通知站点管理人员或安保人员，实现快速响应和协调行动，提高站点的安全防护能力。

2.3 智能化舒适体验

智能化舒适体验是基于智能建筑技术的轨道交通站点设计的重要方面之一，通过温度与湿度控制、声音与噪音控制以及智能座椅与设施的应用，轨道交通站点可以提供更加舒适和愉悦的乘客体验。温度与湿度控制是通过智能化系统对站点内部的温度和湿度进行监测和调节的过程，通过安装传感器和应用自动化控制技术实时感知站点内外的温湿度情况，并自动调节空调、供暖和通风设备，以提供舒适的室内环境。例如，在夏季高温时，系统可以及时调低温度和控制湿度，使乘客感到清凉和舒适，而冬季寒冷时提供适宜的供暖，保持温暖的环境，提升乘客的舒适感和满意度。站点通常会面临来自列车运行、乘客交谈、广播通知等多种噪音源，智能化系统可以通过噪音传感器和音频处理技术实时监测站点的噪音水平，并采取相应的措施进行控制。例如调节音量、优化音频输出，甚至利用噪音屏蔽技术来降低噪音干扰，提供安静和舒适的乘车环境，减少噪音对乘客的干扰，提升乘车体验和旅途舒适度。智能座椅与设施可以根据乘客的需求和偏好，提供个性化的座椅调节功能，如可调节座椅高度、倾斜角度和座椅硬度。此外，座椅上还可以集成智能控制面板和娱乐系统，乘客可以通过触摸屏或遥控器调节座椅、享受娱乐内容，提升乘车的舒适性和乐趣。除座椅外，智能化设施还包括自动售票机、自动取票机、无线充电设施等，为乘客提供便捷的服务和设施，提升乘车体验的便利性和质量。

3 智能建筑技术在轨道交通站点的设计考虑与挑战

3.1 空间布局优化

在空间布局优化中，需要平衡乘客流动性和站点功能，并将智能化指引与导航系统融入设计中，以提升站点的效率和乘客体验，在轨道交通站点的空间布局中，乘客流动性和站点功能的平衡是至关重要的。站点的布局应该能够容纳大量的乘客流动，同时满足站点的基本功能需求，如票务、候车、换乘等。通过科学合理的站点规划和设计，可以最大程度地优化空间利用效率，减少拥堵和混乱现象。例如，合理划分不同功能区域、优化通道宽度和乘车设施的布置，可以提高乘客的流动效率和站点的运营效果。此外，智能化指引与导航系统的融入也是优化空间布局的重要手段。通过智能指引与导航系统，站点可以为乘客提供实时的导航信息和个性化的路线推荐，帮助乘客快速、准确地找到所需的目的地或服务点，利用传感器、显示屏和导航应用程序等技术，将导航信息直观地展示给乘客，例如站点地图、换乘指南、出口指示等，乘客可以更加方便地获取信息、规划行程，减少迷路和浪费时间，提高整体的站点运营效率。

3.2 安全与隐私保护

随着智能化系统的广泛应用，站点将面临更多的数据收集、存储和传输。为了保护这些数据的安全性，必须采取适当的安全措施，如加密、访问控制和身份认证等。此外，网络安全也是不可忽视的，站点的智能化系统应建立健全的网络架构和安全机制，防止恶意攻击和未经授权的访问，确保敏感信息不被泄露，系统运行稳定，乘客和站点的安全得到保障。智能建筑技术的应用通常需要收集和处理乘客的个人信息，如身份信息、乘车记录等。在这个过程中，必须确保个人信息的保护和隐私权的尊重。站点应该采取适当的隐私保护措施，如数据匿名化、访问权限控制和信息安全管理等，以保护乘客的个人隐私。同时，还需要平衡个人信息的收集和使用之间的关系，确保仅在合法、合理和必要的范围内收集和使用个人信息，并获得乘客的明示同意，与乘客建立可信任的关系，保护乘客的隐私权益，赢得乘客的信任和支持。

3.3 数据集成与分析存在的挑战

智能建筑系统与轨道交通系统的集成面临技术兼容性和接口标准的问题，不同系统可能采用不同的通信协议和数据格式，导致数据集成的困难，需要制定统一的接口标准，以便各个系统之间能够进行有效的数据交换和集成。数据收集与分析的过程中，大数据量的处理和存储增加了数据分析的难度。轨道交通站点每天产生大量的数据，如乘客流量、能耗数据等。有效地收集、存储和处理这些数据对于后续的分析和决策至关重要，不同数据源和系统之间可能存在数据质量差异和不一致性，对数据分析的准确性和可信度造成影响。因此，需要建立数据质量控制的机制，对数据进行清洗、校验和整合，以确保数据的准确性和可靠性。此外，数据分析还面对复杂的数据模式和多维数据分析的挑战。站点运营数据通常具有复杂的关联关系和时空特征，需要运用高级的数据分析方法和算法，如机器学习和人工智能，来发现隐藏的规律和趋势，数据分析还需要结合站点运营目标和需求，将分析结果转化为实际的决策和行动。

4 结语

基于智能建筑技术的轨道交通站点设计是实现可持续、智能化和人性化的城市交通的重要一环。通过节能与环保设计，站点能够有效利用能源、减少碳排放，实现环境友好型运营。乘客流动与安全管理方面，智能化的乘客计数系统和安全监控与预警系统提高了站点的运营效率和乘客的安全保障。智能化舒适体验方面，通过温度与湿度控制、声音与噪音控制以及智能座椅与设施的应用，站点能够提供舒适、便利和愉悦的乘车体验。然而，实施智能建筑技术的轨道交通站点设计面临着可靠性、隐私保护、定制化和设备维护等挑战。为了克服这些挑战，未来的发展趋势将集中在技术创新、数据分析和可持续发展的重要性上。智能建筑技术将持续推动轨道交通站点的创新发展，为乘客提供更加智能、高效、舒适和可持续的出行体验，助力城市交通的可持续发展和智慧城市的建设。