贵阳市轨道交通智慧车站的研究与实践

陈明华　谭冠华　舒军　汪峥

摘  要：对当前轨道交通车站运营管理的需求和存在问题进行了研究，对存在的问题提出了对应的解决方案。通过探讨智慧车站建设的价值，提出了智慧车站的建设目标、思路和技术方案。智慧车站作为智慧城轨的最佳实践，通过大数据应用、数字孪生等技术手段，重点围绕安全、服务、提效、降本4个核心需求进行建设。实现车站运营管理全景可视化管控、场景自主运行、业务系统闭环处置、智能客服和智能站务，是当前及未来一段时间内智慧车站建设的重点内容。

关键词：智慧车站；全息感知；自主运行；智能客服；智能站务

中图分类号：TP39；U283.4 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2023）11-0105-06

Research and Practice of Smart Stations in Guiyang Rail Transit

—Taking the Hisense Smart Station Operation and Control Platform as an Example

CHEN Minghua1， TAN Guanhua2， SHU Jun2， WANG Zheng2

（1.Guiyang Public Transport Investment and Operation Group Co.， Ltd.， Guiyang  550081， China;

2.China Railway Eryuan Engineering Group Co.， Ltd.， Chengdu  610036， China）

Abstract： The requirements and existing problems of the current urban rail transit station operation management have been studied， and the corresponding solutions has been given for the existing problems. By exploring the value of smart station construction， this paper puts forward the construction target， idea and technical solutions of smart station. As the best practice of smart urban rail， smart station is constructed by means of big data application， digital twinning and other technical means， focusing on the four core requirements of safety， service， efficiency improvement and cost reduction. It is the key content of smart station construction at present and in the future that realizing panoramic visual control of station operation management， autonomous operation of scenes， closed-loop disposal of business systems， smart customer service and smart station services.

Keywords： smart station; holographic perception; autonomous operation; intelligent customer service; intelligent station service

0  引  言

截至2022年12月31日，中國内地共有53座城市开通城轨运营线路290条，共计运营里程达9 584千米，运营车站数达到5 609座，线网规模和运营线路数量双双位居世界首位[1]。轨道交通的关注点已经从建设期的保开通向运营期的安全和降本提效转变。车站作为轨道交通运营的构成单元，集中了在运营管理中所需的大量人力和物力，同时也是轨道交通运营价值输出的重要体现，所以，以车站为抓手，率先开展智慧化建设，通过对一系列高效智慧化应用进行验证，再由点到面，逐步扩展到线路和线网，是建设智慧城轨的有益探索。

根据市场调查，当前全国有超过30个城市参与建设或有意向建设智慧车站[2]。由于各城市的关注重点和发展方向不同，目前已建设的智能车站在功能实现上存在较大差异，暂无统一规范的标准。但是，保障运营安全、提高乘客出行体验和服务质量，是智慧车站建设的根本，提升运营工作效率、优化队伍建设是轨道交通企业管理的目标。抓住这些核心是建设智慧车站的关键。

1  需求与问题分析

1）降本增效需求迫切。轨道交通属于劳动力密集型行业，据交通运输部科学研究院发布的数据，轨道交通每千米需运营人员50～70人，在轨道交通运营成本中，人力成本占运营成本的50%[3]；同时，轨道交通也是所有城市的能耗大户。面对客运营收不能支撑经营成本的局面，降本增效就成为轨道交通运营的核心需求之一。

2）运营异常发现、处理能力不足。车站内的运营异常，例如客伤、安全隐患、设备问题，目前很多工作还需要人工巡站、巡检来发现，异常发现不及时、处置效率低，特别是针对应急事件，更是缺乏快速布岗、协同的闭环处置手段。

3）车站系统集成度低。已经实施的信息化系统，数据共享程度低，且没有进行有机地整合，或系统独立、或界面独立，站务人员需要从多个系统获取信息，人工自行综合判断，无法对车站内部整体事态高效、全面掌控，甚至有的业务数据需要在不同的系统中重复维护、线上线下双轨制管理，不能起到提效的作用。

4）作业标准化落实不彻底，作业效果不易把控。涉及运营安全的核心业务工作，对人员能力依赖较高，同时由于人员之间能力水平的差异，处置不当或不足，会导致运营生产存在隐患。车站内的巡站、设备巡检和应急处置等工作主要依赖大量培训和个人业务水平，实操过程中缺少标准化工作手段，对工作效果和结果也不易把控。

5）客服对人力依赖程度高。站务人员每天要处理大量的乘客问询的工作，包括问路和票卡处理，特别是在很多城市轨道交通已经精简站务人员的情况下，乘客的问询服务得不到满足，想问找不到人；针对乘客出行的导乘信息服务，很多都没有实现电子化，信息的发布和更新不及时，这些都不同程度降低乘客出行的满意度。

6）车站人员管理信息化程度不足，线下存在大量纸质管理。车站人员管理是车站重要的工作之一，包括对站务人员、三保人员（安检、保安、保洁）和来站施工人员的登记、考勤、排班、培训，等等，这些工作仍然大量采用线下纸质管理或双轨制管理，工作效率低、烦琐。这些工作占用了值站负责人和行值人员的大量精力，压缩了站务人员在安全和服务工作上投入的时间，若要实现人员结构优化，这些工作必须要有有效的信息化手段作为支撑。

2  建设目标和思路

基于以上的现状和问题，智慧车站[4，5]的建设目标应从以下4个方面进行建设：首先是安全的运营保障，实现设备故障快速感知，精准定位故障节点，实现故障的快速准确处置；大客流快速感知，应急预案快速准确处置；突发事件实时感知，实现突发事件高效处置。其次是高效的管理措施，车站运作状态可视化、场景运行自动化；现场管理精准化、高效化；运营人员技能复合化。第三是优质的服务质量，更丰富、便捷的服务信息获取方式；满足多样化乘客需求的人性化服务；提供更优质的乘客服务体验。最后是卓越的效率，车站自主化服务，车站智能化自动巡视、巡检，为工作人员减负，精简人站务员。系统架构图如图1所示。

智慧车站建设总体思路：顶层设计、弹性架构、分期建设。系统建设重点有以下3个方面：

1）一体化管控平台：以综合监控为数据核心接入基座，并进行扩展，面向业务人员提供统一的智慧车站管控平台，实现跨专业的数据共享接入、全站数据信息的可视化，提供一站式车站运营工作管理、设备联动、突发事件告警、运营工作管理、设备联动、突发事件告警、运营一键响应及处理。

2）面向场景管理：改变传统信息化建设仅面向功能和设备的建设模式，紧密结合车站各运营班组的工作流程和业务需求，对各类信息进行深层次的梳理和信息的综合再利用，实现站务人员工作流程数字化和工况可视化，向站务管理人员提供个性化、辅助式、多系统联动的操作界面，满足车站运营生产组织常态及应急需求，实现客流实时监控分析、运营风险预警、应急预案可视化、人员设备定位监控、运营资源调配、事件处置辅助决策等功能[6]。

3）技术支撑：利用智能传感器、3D数字孪生[7]、智能视频分析[8]、大數据、AI算法和蓝牙AOA人员定位[9]等新技术，实时全息感知车站环境、人员、设备的状态，及时发现安全风险点，智能辅助排除故障和风险，实现业务闭环管理，持续提升轨道交通运营效率和服务水平。

3  系统总体架构

系统总体架构分为三层，第一层是信息感知层：通过部署智能表计、智能传感器等设备准确实时获取运营现场、设施设备的运行状态数据信息；第二层是数据处理层：接入信息感知层获取的海量数据，并对数据进行异构处理，按照不同分类、不同重要程度与实时性要求，进行实时流式处理与离线分析处理，同时在这一层构建大数据平台和智能算法仓，部署智能算法，包括；AI视频分析、客流预测、设备调控、设备故障预测等，实现对前端和上层应用赋能；第三层是业务应用层，基于数据处理层的处理分析，在现有应用场景的基础上进一步深化拔高，建设智慧安防、智慧运营、智慧能源、智慧乘客服务等功能，并且各业务应用具有弹性扩展能力，可实现综合分析、研判、预测预警、监督执行等业务需求，全方位提升行业智慧化水平。

4  智慧车站建设内容

4.1  全景可视化管控

4.1.1  全息感知

目前在智慧车站的建设中，数据主要是来自综合监控系统，综合监控系统采集、汇总了大量的设备、环境数据。但是，想要满足智慧车站的应用，必须在综合监控系统大量数据的基础上，进行扩展和增强，将机电设备数据转化为有效信息，将实时客流监测数据、环境监测数据、视频监控等数据纳入智慧车站统一监控范围；新增设备状态感知、数据高效管控、场景自动运行、故障诊断等功能；新增人员定位管理、无线单兵系统；同时通过共享轨道交通线网城轨云平台大数据和统计分析指标等技术手段，高效整合各类数据信息，利用这些有效信息形成决策的数据支撑，从而实现为车站管理赋能、为车站智慧赋能[10]。全息感知核心数据如图2所示。

4.1.2  3D全景管控

在全息的基础上，构建车站运营、设备维护和车站服务的3D数字孪生模型，利用信息组团的方式，通过综合看板展示出车站运营管理中关键的、有效的信息，让站务人员在任意时间点内，均能全面快速掌控站内的环境情况、设备情况、实时客流情况、车辆运行情况以及当前站务人员的在岗情况，帮助车站安全、有序、合理、高效运转。

4.2  智能自主运行

自主运行是智慧车站建设中最核心的功能，是提升人员效率、辅助人员研判的主要手段，通过一键自动开关站、异常自动检测和节能自动调控等功能，提升人员工作效率和降低工作强度，支撑减岗降本。

4.2.1  一键自动开关站

通过一键开关站功能的应用，实现在车站早间启运和夜间停运时对车站电扶梯、出入口防盗卷帘门、闸机、售票机、灯光照明、导向标识、环控等设备的一键启停控制，并对设备运行状态进行实时监视。为确保远程启停设备的安全性，在设备启停的全过程，同步调取设备周边的监控摄像头，辅助站务人员判断是否需要紧急停止；针对卷帘门这类容易造成人员伤害的设备，还要加装红外探测器，确保没有人员误入；在关站时要达到“无人化”关站的效果，关键是要实现自动清客，实现滞留外来人员的自动识别，如图3界面所示。通过“一键开关站”的功能应用，站务人员在车控室就可以快速地完成车站开/关站前对设备的状态检查、设备启停控制等，减少了车站工作人员现场开关设备的时间，将原来30～40分钟完成的开关站工作，缩短至5分钟左右。

4.2.2  运营异常自动检测

基于车站全息感知，通过AI视频分析和智能算法，对站内安全隐患、客伤、设备状态和环境状况的监测，一旦发现问题，系统会自动告警，进入闭环处置环节；针对大件行李、婴儿车上扶梯、隔栏递物等存在安全隐患的乘客行为，系统检测到会通过广播系统进行自动提醒，系统对目标会自动追踪，必要时站务人员介入处置；针对设备类告警，系统会提示站务人员，根据实际情况一键生成故障记录和工单，转入设备维护流程；针对站内环境，系统会自动检测CO2、温湿度、PM2.5等参数，自动启动调控模式，改善站内环境。

4.2.3  节能智能控制

系统在运行过程当中通过客流实时检测系统，掌握当前需要服务的客流量，根据服务人数的多少自动关闭、启动部分客服设备，例如闸机、自动售票机等；针对通风空调等站内大型耗能设备，系统可以根据客流的大小和站内外环境的温度提前进行冷负荷预测，根据冷量提前联动风水系统，在预期时间点输出满足环境需求的冷量，既能保证环境舒适，又能起到节能的效果，环控节能模型如图4所示。

4.3  协同闭环处置

协同闭环处置为站务人员在异常情况下，例如客伤、大客流、应急处置等场景，提供了场景重组、人员快速布岗、单兵终端调度以及标准化的操作指导；针对一些目前站务工作必需的、尚无法提供自动化监测的站内巡检，系统采用视频辅助巡检的方式，并提供了标准化的清单操作指导，实现业务闭环管理。

4.3.1  应急闭环处置

在车站自主运行异常自动发现的基础上，针对客伤类、大客流、紧急疏散、灾害天气等紧急异常事件，系统会自动弹出场景重组页面，调取现场实时、历史视频和研判处置界面，并定位站务人员当前位置信息，电子化应急预案界面如图5所示。如果是大客流和应急事件系统会自动调取电子化应急预案，根据预案进行设备联动和人员布控，一键下发处置指令给最近的站务人员，站务人员通过单兵设备接收调度指令，根据指令内容确认自己的当前任务快速完成布岗，并依据标准化工作清单执行任务。

4.3.2  视频全景巡站功能

针对站务实际的工作内容，有些仍然需要人工进行巡视，例如设备及环境的卫生情况等。系统根据巡检的要求在系统中形成标准化工作清单，并给站务人员设定自动巡检路线，在智慧車站平台的3D实景上进行自动漫游巡检，每个巡检点系统自动调取周边摄像头，对巡检点进行无死角覆盖，便于站务人员确认，视频全景辅助巡检效果如图6所示。这种“足不出户”的巡检方式，既降低了人员的劳动强度，又避免了对人员业务水平的依赖。

4.4  智能客服管理

面向乘客服务方面，通过智能导向、智能客服等智能设施，降低站务人员对乘客的服务强度；通过多元化支付、无感过闸和智能边门等方式提高通信效率，逐步实现乘客事务向少人化、无人化、自助式方向的转变。

4.4.1  智能乘车导向

在站内为乘客提供出行全路径覆盖的导向信息，智能导向屏效果如图7所示。在车站入口门楣设置高亮的LED信息屏，让乘客提前掌握站内拥挤度、线路首末班时间和限流关站等信息，便于乘客提前调整自己的行程，避免浪费出行时间；在车站出入口通道、站厅非付费区通道为乘客提供互动导引屏，提供站外换乘信息、5分钟步行商圈信息、线路换乘信息及旅游景点信息的互动查询；在站台固定门上以嵌入式或贴合式的方案加装智能导乘屏，在智能导乘屏上除显示传统的列车到站信息外，还显示车内拥挤度信息、冷暖车厢和车站周边的景点路线规划等信息，引导乘客均衡候车，提高乘客出行舒适度和通行效率。

4.4.2  智能客服中心

在车站设置智能客服中心，并部署自助服务设备，智能客服中心除兼具传统票亭的票务处理功能外，乘客还能在无人值守时通过自助服务设备实现客票购买、线路查询、站内导航等操作，智能客服中心还应支持远程招援，实现与车控室直接通话，通过远程音视频服务逐步引导乘客完成自助操作，减少客服岗的工作量。

4.4.3  无感通行

利用人脸识别技术取代原刷卡方式实现自动售检票闸机和边门门禁权限的自动认证，取消运营工作人员反复确认及人工开方式，提高乘客出行效率。

4.5  智能站务管理

针对站务管理目前是智慧车站建设中涉及较少，还没有引起足够的重视，站务人员——特别是值站和行值人员，在工作中相当一部分精力要对接各种业务来往，其中大部分都是一些人员登记、物品借出等重复的工作，这些工作在一定程度上压缩了值站和行值人员投入在运营安全和服务上的工作时间，布岗协同如图8所示。

4.5.1  人员到岗自主管理

提供三保人员（保洁、保安、安检）自助到岗管理，通过人脸识别、生物识别的方式实现人员的到岗，特别是针对疫情期间的防疫，实现自动的体温监测和健康码的核验，取消纸质台账的登记。

4.5.2  施工人员智能管理

施工负责人通过人脸识别自助完成身份确认，直接和中心调度人员完成施工调度令的确认和授权。无须站务人员参与管理、做信息的二传手，站务人员只需对过程信息的监控，通过系统及时了解施工的开始和结束的全过程，只有在出现异常情况时进行介入处置。

4.5.3  智能钥匙管理

轨道交通一个标准站的房间钥匙管理数量在100～200左右，较大的换乘站钥匙数量有数百之多，这些钥匙的管理和借还也都要通过站务人员进行管理。在车站车控室设置智能钥匙柜来简化钥匙的借还过程，系统通过人员对钥匙使用权限的绑定，来施工的巡检人员和负责人，可以在钥匙通过人脸和指纹识别的方式实现身份确认，钥匙柜通过RFID的方式对钥匙的位置和“身份”进行识别。在钥匙的借还过程中系统自动生成借还记录，并有超时归还提醒。取消目前的纸质台账，减少站务人员对该工作的参与。

5  结  论

本文主要针对如何提高车站工作效率探讨了智慧车站的建设内容，如前所述，轨道交通车站兼具人员密集和设备密集两方面的特点，针对设备方面本文只涉及了自主运行和自动化监测。面向设备的智能运维也是一个很大的课题，也是未来建设广义智慧车站的一个重要范畴，牵扯到较大的设备智能化改造和设备技术升级。

智慧车站是智慧城轨建设的最佳实践之一，具有重要的意义，智慧车站的价值也在不断探索和挖掘中，车站的自主运行和自主进化是智慧车站的价值所在，5G+AICDE等技术的发展让这种价值变为可能。同时我们也要看到，要建设好智慧车站基础仍然是數据，更开放的数据标准、更广泛的数据连接是成功建设所必需的，许多厂家在建设智慧车站的过程中，都或多或少地遇到因为数据不能互通的问题，而使效果大打折扣。另外，在技术发展到一定程度，必然需要辅以配套的管理制度和管理流程，要实现智慧轨道交通外部和内部的社会价值，一定是技术和管理两方面的努力和双赢。

参考文献：

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[3] 邓敏，赵明桂.城市轨道交通智慧车站建设探讨 [J].现代交通技术，2020，17（5）：78-82+86.

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[7] 刘继强，张育雨，王雪健.基于数字孪生的城市轨道交通建造智慧管理研究 [J].现代城市轨道交通，2021（S1）：120-125.

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[9] 许鑫颖.基于蓝牙技术的室内定位系统研究与设计 [D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2019.

[10] 吴敏杰.城市轨道交通智慧车站功能探讨 [J].现代城市轨道交通，2021（7）：15-21.

作者简介：陈明华（1979—），男，汉族，四川渠县人，高级工程师，本科，研究方向：城市轨道交通数字化、智能化和智慧化；谭冠华（1993—），男，汉族，湖南郴州人，工程师，硕士研究生，研究方向：铁路信号、城市轨道交通信息化；舒军（1981—），男，汉族，江苏扬州人，高级工程师，硕士研究生，研究方向：城市轨道交通信息化和智慧化；汪峥（1990—），男，汉族，江西南昌人，高级工程师，硕士研究生，研究方向：城市轨道交通数字化、智能化和智慧化。

收稿日期：2023-03-24

基金项目：四川省科技计划项目（2021YFG0172）