智慧地鐵的應用與發展

蔡 璇

（卡斯柯信號有限公司，北京 100022）

0 引言

城市軌道交通的建設滿足了人們日常通勤或出游的需求， 在一定程度上解決了地面交通堵塞問題，但隨著越來越多的人選擇使用公共交通出行，它也存在人流密集、時間分布集中等問題。 地鐵、車站的組織調度問題一直是客運管理的難點。 為防止客流高峰期出現人流對沖現象，城市軌道交通通常采用加建運營路線、添加輔助路線、組織疏導路線等方法來提高客流驟增時段的通行效率，同時保障運營安全有序。 但隨著城市信息化的進一步發展， 乘客綜合素質提高，對車站的需求已經由被動接受信息變為尋求更加及時、有效、便捷、精準的信息化服務。

與此同時，5G 通信、AI、云計算、區塊鏈和大數據等新興計算機信息技術的在工程建設領域逐步成熟落地，對行業的創新發展進步起到了卓有成效的強大推動，展現出了數據賦能的強大驅動力。 因此，將城市軌道交通的建設，確保整個城市軌道交通運輸在其壽命周期中保持連續的高安全、高質量和高效率的公共交通服務。 智慧地鐵的概念一提出，即引起全行業的廣泛關注。 形成鐵線網全局運行安全保障、提升乘客幸福感、提高軌道交通運輸效率和改善運營商經營效益的共贏局面。

1 智慧地鐵發展現狀

智慧地鐵現階段的智慧特征主要實現內容為：在多維感知方面，通過視頻、傳感器及設備接口等實現對人員、設施設備、事件、場所及環境等全方位數據的采集；在實時數據分析方面，對采集的海量數據進行實時跟蹤分析；在聯動執行方面，建立不同業務之間的聯動關系；在協同決策方面，利用實時分析的結果來輔助決策，進而決定下一步的操作。 其建設范圍主要包括以下2 個方面。

1.1 結合物聯網、云平臺的信息化建設

依托物聯網技術與人臉識別、 視頻分析技術，打造全網線安全調度指揮中心， 再利用大數據分析，可以實現全軌道交通危險自動預警，提升安檢系統的安全級別，增強各部門調度協調效率。 還可以將采集到的海量數據信息儲存到大數據中心，進行縱向對比分析，對日常運營數據實現智能跟蹤對比，方便決策者做出有針對性的管理結構優化，為乘客提供更加有針對性、引導性的信息服務。 網絡資源的高效整合為城市軌道交通的調度提供了更全面、 更廣闊的思路，打破了協調割裂的局面，實現了乘客獲得現代化高效服務、鐵路運營指揮安全有序的雙贏局面。

云平臺在軌道交通中的應用可以從硬件層面實現靈活的資源規劃，提高硬件的利用率，從平臺層面推進系統整合和建設，實現開放式數據交換，從業務層面進行系統化， 提高了系統之間的靈活性和協調性；實現了業務層和運營層的分離，顯著提高了運營的效率，云平臺可以支撐大數據、物聯網及人工智能等技術的應用，支持軌道交通的智能化發展。 目前，軌道交通基礎信息平臺正在按照 “線網層業務系統云平臺+傳統線路業務系統方案”進行建設，統一建設軌道交通云平臺綜合業務承載系統， 各線路層的生產系統依照傳統方式進行獨立建設， 線網層云平臺提供的服務包括NCC、線網門禁、線網客服、廣播等系統，向所有業務系統提供計算、存儲、視頻存儲、操作系統等資源，為各個系統提供人工智能、大數據等基礎支撐服務。

1.2 乘客智慧服務建設

現有的智慧地鐵必須向乘客提供統一標準且網絡化的智慧地鐵服務，要求以交通流量、客流量、票流為著重點，車站配備了新一代的裝有AFC 系統的前端設備，能夠為乘客提供更加多元的車票服務。 建立全市地鐵乘客的信用體系，根據不同的標準將乘客分為不同安全等級，能夠顯著提高安檢效率。 系統結合了大數據、人臉識別和影像分析等前沿技術，將安檢和檢票整合成一個整體， 保證乘客能夠以較快速度進站。 利用行為分析技術，在全市地鐵推動安檢建設無感化，在減少工作人員的同時，也能提高工作效率。

2 智慧地鐵未來發展方向

智慧地鐵的發展方向是實現主動感知、 分析診斷、獨立決策、精確執行和自我學習。 在智慧地鐵現階段基礎上，與知識圖譜、深度學習等人工智能技術進行融合，提高綜合研究判斷和自主學習能力，具有較高的智能性，不斷應用、積累并創造知識，實現業務整體的自我完善和持續改進。

2.1 客流智能監測與管控

首先，利用智能影像分析技術，在車站公共區域利用先進的客流采集技術，智能分析監控影像，自動檢測扶梯運行狀態、乘客的異常行為，有效統計客流量和識別異常事件。并利用AFC 閘機和手機嗅探技術對客流進行實時記錄和分析， 獲取立體化的客流數據，對乘客出行的時空軌跡進行精確描摹。 綜合交通管理平臺的軟件將其轉化成對客流情況的統計分析和應用，并通過與其他來源的數據進行對比分析，得到對某類事件的判別結果，提高運營的安全性和效率。

其次，實現了車站場景聯動。 結合運營流程職責和流程范圍，在綜合運輸系統管理平臺上研發具有高度自動化的場景聯合行動功能，具體包括車站喚醒服務、車站睡眠服務、高峰客流服務、旅客服務、節能運營服務等場景。 以早班站喚醒場景為例，按照以下順序實施場景聯動方案：啟動地鐵站臺的早間系統控制模式；打開車站工作區域燈光啟動照明模式；打開車站監控系統監測各出入口的進出站情景； 啟動廣播PA 系統播放車站開放信息； 打開PIS 各系統的顯示屏；由控制中樞遠程發送站臺門開關自行檢測指令并自行接收所得到的反饋；遠程發送AFC 終端自檢指令并接收反饋； 遠程下發車站自動扶梯投入運行指令；遙控開啟出入口防盜卷簾門。

2.2 5G 技術在智慧地鐵中的應用

5G 技術為軌道交通的多業務服務承載能力與運營管理模式帶來了新可能。 利用5G 技術搭建的智能地鐵運營系統的無線網絡通道，集成了從基礎設施服務層、能力平臺過渡層到智能用戶應用層的3 層次一體化架構平臺,可以實現智慧感知，智慧聯系和智慧分析功能， 支持上層智能場景及其應用的操作和維護，并使用數據提高安全性、效率和服務。

在面向地下鐵路的運營管理模式時，在研發運用5G 科技遠距離指引應用場景進行維護后， 可以提高地下鐵路管理模式的運行效率，降低管理難度。 在面向城市建設的施工場景中，通過結合當地城市的地理位置等特點或優勢， 通過5G 科技研發智能車站工作節點和盾構掘進的應用方法，為地下鐵路的建造提供了新的思路。可以發現，通過5G 技術的應用可以為城市建設提供更多便利有效的措施。 在面向地下鐵路安全管理系統方面， 通過研發以5G 科技為基礎的視頻監控系統，監測公共區域，以達到公共安全的管理。 升級現有扶梯、升降梯，閘機，進出站口等節點不夠清晰的攝像頭，運用5G 網絡，實現多鏈路多節點多通道的網絡視頻傳輸渠道，可以使管理系統更加安全便捷。

3 結語

地下鐵路的智能化發展需要先進的數據采集方法、數據管理方法以及信息分析方法。 以管理運營模式為出發點，提出了智能化地下鐵路信息系統未來的發展應用方向。 從現有的大量設備信息、數據信息出發，并借鑒融合了大數據技術，物聯網技術，人工智能技術和虛擬現實技術，在這些技術的基礎上，建設地下鐵路多業務應用服務的是構建智能化地鐵信息系統的建設思想。 在地下鐵路智能應用服務的需求不停增長下，越來越多的城市提出了智能地下鐵路的建設方案。 隨著大數據技術，物聯網技術，人工智能技術和虛擬現實技術等新一代信息技術的快速發展，將進一步推動智能地下鐵路的實施。