人工智能在城市轨道交通管理中的应用探究

2024-05-25罗煜

城市轨道交通研究 2024年3期

罗煜

（四川高速公路建设开发集团有限公司）

人工智能作为一种新兴技术，具有自主学习、推理和决策的能力，被广泛应用于各个领域。将人工智能技术引入城市轨道交通管理，有望提升交通效率，增强安全性。本文概述了人工智能的基本原理和特点，探讨了人工智能在城市轨道交通管理中的应用可能性，以武汉为例，详细介绍了人工智能在城市轨道交通管理中的应用案例，总结了人工智能在城市轨道交通管理中的应用前景，并强调了其对于城市可持续发展的重要意义。

1 人工智能概述

人工智能（Artificial Intelligence，简称AI）是一种模拟和模仿人类智能的技术。它通过机器学习、深度学习、自然语言处理等方法，使计算机具备感知、理解、推理和决策的能力，从而实现自主学习和智能化应用。

在交通领域，人工智能技术具有广泛的应用前景。

1.1 应用于交通信号优化

传统的交通信号灯控制往往是固定的时间间隔，无法根据实时交通情况进行调整。而引入人工智能技术后，可以通过分析交通流量数据和预测模型，实现动态调整信号灯的时长和相位，最大程度地减少交通拥堵和排队时间。

1.2 应用于交通运行调度

通过建立列车运行模型和预测模型，结合实时的列车位置和乘客需求信息，可以建立智能调度系统。该系统可以根据实际情况调整列车运行速度和发车间隔，提高运输效率和减少延误。

1.3 应用于交通安全监控

通过视频监控和图像识别技术，可以实时监测交通违法行为和事故发生情况，并及时采取措施。同时，人工智能还可以通过分析历史交通事故数据和路况信息，预测潜在的交通安全风险，提前采取预防措施。人工智能还可以应用于交通预测和规划。通过分析历史交通数据和人口流动模式，结合机器学习算法，可以预测未来的交通需求和拥堵状况，从而指导交通规划和资源配置。

2 人工智能在城市轨道交通管理中应用的可行性

2.1 数据支持

城市轨道交通系统产生大量的数据，包括列车运行数据、乘客流量数据、站点拥挤度数据等。这些数据为人工智能的应用提供了充足的基础。通过对这些数据进行分析和挖掘，可以揭示出潜在的规律和趋势，为交通管理决策提供科学依据。

2.2 技术成熟

人工智能技术在近年来取得了长足的发展，特别是机器学习和深度学习等领域。这些技术已经被广泛应用于图像识别、自然语言处理、预测模型等方面，为城市轨道交通管理提供了强大的工具。例如，通过图像识别技术可以实现交通违法行为的监测，通过预测模型可以预测乘客流量和拥堵情况。

2.3 硬件设施完备

人工智能应用需要大量的计算资源和存储空间来处理和分析海量的数据。随着云计算和大数据技术的发展，城市轨道交通系统可以利用云平台和分布式存储系统来支持人工智能应用的部署和运行。此外，随着物联网技术的普及，城市轨道交通系统可以通过连接各种传感器设备，获取更多的实时数据，为人工智能应用提供更准确的输入。

2.4 成本低、效益高

尽管人工智能应用需要投入一定的成本，但它可以带来显著的效益。例如，通过智能调度系统可以提高列车运行的效率，减少延误和拥堵，从而提升乘客出行体验；通过智能监控系统可以实时监测城市轨道交通系统内的违法行为和事故发生情况，提高交通安全性；通过智能预测系统可以预测乘客流量和拥堵情况，优化交通规划和资源配置。这些效益可以降低交通管理成本，提高运营效率。

3 人工智能在城市轨道交通管理中的应用——以武汉地铁为例

3.1 概况

2017 年11 月，“武汉城市轨道交通网络信息化建设工程”被列为中国城市轨道交通协会示范工程，也正式开启了武汉地铁的智慧化征程。2019 年，湖北入选交通强国建设首批试点，开展智慧城轨建设是湖北交通强国试点的重要内容。为推动5G 智慧城轨落地，湖北移动联合武汉地铁成立了5G 智慧城轨联合创新实验室，助力武汉轨道交通全面迈入5G 时代。未来，武汉地铁将全方位提升城市轨道交通行业的信息化、数字化、智能化水平，助力湖北建设交通强国示范区。

3.2 具体应用

通过引入人工智能技术，武汉城市轨道交通实现了列车运行的精确控制、故障预警和智能客服服务等功能，提升了运行效率和乘客体验。

1）智能调度系统。武汉地铁引入了智能调度系统，通过建立列车运行模型和预测模型，结合实时的列车位置和乘客需求信息，实现了智能化的列车运行调度。该系统可以根据实际情况调整列车运行速度和发车间隔，以最大程度地减少延误和拥堵。同时，智能调度系统还可以根据交通拥堵情况和乘客流量分布，优化列车的停靠站点和时间，提供更加便捷和高效的出行服务。

2）智能监控系统。武汉地铁采用了智能监控系统，通过视频监控和图像识别技术，实时监测交通违法行为和事故发生情况。通过视频监控和图像识别技术，可以实时监测站点和车厢内的安全状况，例如检测可疑行为、遗留物品等。同时，结合人脸识别技术，可以对乘客身份进行验证，提高安全性和防止不法分子进入。

3）智能客服系统。武汉地铁还引入了智能客服系统，通过自然语言处理和机器学习技术，为乘客提供个性化、智能化的出行指导和信息查询服务。武汉地铁利用人工智能技术，实现自动售票、自助取票等功能，减少了人工窗口排队时间，提高购票效率。此外，通过分析乘客出行数据，可以预测客流高峰和低谷，优化票价策略，提供更灵活的票务服务。乘客则可以通过语音或文字与智能客服系统进行交互，查询列车时刻表、票价信息，甚至获取实时的站点拥挤度和列车到站时间等。智能客服系统的应用大大提高了乘客的出行体验，减少了人工服务压力。

4）智能维修与故障预警系统。智能维修与故障预警系统是武汉地铁引入的一项重要应用。通过传感器和物联网技术，实时监测列车和设备的运行状态，并收集相关的故障信息。这些数据传输到中央服务器进行存储和分析。在中央服务器上，人工智能算法对收集到的数据进行深度学习和模式识别，识别出潜在的故障模式和异常情况。例如，通过分析列车的振动、温度、电流等参数，系统可以判断是否存在轮轴磨损、电气故障等。同时，系统还可以结合历史故障数据和设备维护记录，建立起设备故障的预测模型。基于预测模型，系统可以提前发现设备可能出现的故障，并向维修人员发送警报。维修人员可以根据警报信息，提前采取维修措施，避免设备故障导致的停运时间和维修成本。系统还可以为维修人员提供详细的故障诊断信息和维修指导，提高维修效率和准确性，实现设备故障的提前预测和快速响应。这不仅可以保证运营的稳定性，还可以降低维修成本，提高设备的可靠性和寿命。此外，通过数据的分析和挖掘，系统还可以为设备的优化维护提供参考，进一步提升运行效率。智能维修与故障预警系统在武汉地铁的应用为设备维护和故障处理提供了更加智能化和高效的解决方案。