智慧科技在城市軌道交通的建設研究

李研

關鍵詞 軌道交通;智慧運營;提升服務;運維管理

中圖分類號 U29-39 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）04-0014-03

0 引言

隨著我國城市軌道交通建設投資逐年增加，智能化軌道交通建設也達到快速發展階段。預計到2025年，中國式智能城市軌道交通特色基本形成，將躋身世界先進智能城市軌道交通國家行列。我國城市軌道交通智能化進程將不斷提速，軌道交通行業各項智能業務指標將超過90%以上，達到先進國家水平。

1 軌道交通智慧管理的建設開發思路

（1）開發建設智慧車站運營管理系統，對接多個例如云售檢票系統、移動支付系統、大客流分析等智慧子系統[1]。增設后臺分析、策略規劃及可視化等業務，滿足不同的智能化場景需求。

（2）開發建設智慧安檢系統，結合生物特征識別、行為分析、出行大數據分析、物品探測和智能提示等多種人工智能技術，對傳統安檢模式進行創新，為日常旅客及出行信用良好的乘客提供快速通行體驗。

（3）開發建設智慧照明系統，實現自動調整亮度、自動巡檢、自動開關、自動判斷故障等功能，切實提升智能運營管理水平。

（4）開發建設智慧導航系統，為乘客隨時隨地全方位提供查詢業務服務，精準制訂交通解決方案，利用站內電子地圖導航，實現人工智能服務，增加乘客的科技體驗感。

（5）開發建設智慧列車系統，可自動實現列車喚醒、自檢、行駛、制動、休眠等全過程。利用智能技術精準自動控制列車的牽引與制動，盡可能壓縮行車時間，提高行車效率。同時滿足乘客定制化服務需求和車場運維人員監測和維護需求。

（6）開發建設智慧運維平臺業務監控系統如圖1，通過智能化監控管理，簡化或改善原有的運維方式，合理調度，縮短應急處理時間，減輕運營壓力，提高運營響應時間和故障修復率。

2 軌道交通智慧建設功能定位

2.1 智慧車站

智慧車站將替代人工管理為目標，以用戶實名注冊為基礎，融合人臉識別、智能機器人實現語音、視頻交互、周邊信息查詢、公交換乘信息查詢等業務。旨在解決乘客安檢排隊和運營值守難題，提升智慧車站運營水平。

智慧車站要提前考慮將各應用場景與綜合監控系統做關聯，將BAS、FAS、AFC、PSD、PIS、監控系統、低壓照明等各系統間信息集成，實現同步操作，滿足不同情況下的智能化運營場景需求[2]。

2.1.1 智慧票務功能

可實現智能語音售票、云購票、自助處理車票查詢、補更新業務;支持用移動支付、銀行閃付卡繳費補票;支持地鐵線路和周邊信息查詢;支持電子發票自助開具與打印服務。

2.1.2 智慧乘客信息管理功能

實現乘客自助錄入身份信息、人臉圖像、指紋等信息，實現用戶實名信息畫像，便于提供個性化精準服務支持人證核驗和支付賬號綁定，進一步完善乘車體驗支持人證核驗和支付賬號綁定，提高乘客乘車體驗。

2.1.3 智慧電子導向屏

綜合利用多媒體技術，通過車站出入口處的電子導向屏，向乘客生動展示站內各項基礎設施、站層示意圖、周邊建筑及5分鐘步行圈醫院、銀行和商城信息、公交換乘信息等資訊，在視覺效果上更具有沖擊力。

2.1.4 智慧安檢過閘一體化管理

通過AFC系統、公安系統和安檢系統信息聯動，實現人臉識別信息采集+實名認證確認;實現可疑物品圖像高清實時顯示;實現一步式安檢過閘;實現刷臉支付功能，大幅度提升城市交通安檢場景快速通行效率和安保效率，提升乘客滿意度。對乘客通行行為、安檢信息等進行大數據分析，篩選黑、白名單乘客，提高安檢效率與準確性。

2.2 智慧列車

2.2.1 無人駕駛

無人駕駛的地鐵列車，在遠程信號控制下，具備自動喚醒、休眠、高速行駛、低速行駛、自動停車、自動開關門等功能，還能主動診斷故障并通過網絡將故障信息下載至后臺分析。

相對于人工駕駛的列車，無人駕駛的列車自動化程度最高，安全及穩定性也比人工駕駛列車要強。比如正常行駛中突發情況下的降速或者臨時停車。

2.2.2 自動監測

通過在列車上安裝相關專業設備，利用空口技術接入5G公專網中，將列車運行狀態監測數據實時傳輸至地面，并接入車輛智能運維平臺，實現對列車的在線監視、數據統計、故障診斷、健康管理、工單管理等功能。后期對連續監測、故障診斷提供的大數據進行統計分析，可以有效地判斷列車關鍵部件的運行狀態，從而在實際故障發生前就展開適當的修理，保障乘客出行安全。

2.2.3 舒適度自動提示

在所有車站站臺，每節車廂對應的站臺屏蔽門都內嵌有一塊條形屏，除顯示站點信息、后續列車進站時間、時鐘、首末站外，乘客還能在顯示屏上形象地觀察到列車不同車廂的擁擠程度。列車車輪上裝有傳感器，每當乘客上下車時，車廂承重信息都會發生變化，并傳輸到綜合監控系統。經過數據處理后，將根據相關標準計算出每節車廂的擁擠程度，通過乘客信息系統呈現在站臺的顯示屏上。例如當屏幕上亮起1個綠色小人時，代表車廂內舒適;2個橙色小人代表車廂擁擠度一般;如遇早晚高峰造成客流激增，則會變成3個紅色小人，代表車廂內擁擠。

2.3 智慧運維

2.3.1 智慧照明

智慧照明系統主要由光源、傳感器、網關、云平臺等組成。其集成的控制模塊有：程序運行、LED亮度控制、無線網組。還可根據用戶特點自由選擇擴展裝備，包括雷達、紅外、藍牙等，以實現人、物體感知、光線強弱感知、人或物體移動速度的感知、遠程遙控及與手機建立通信等功能[3]。

智慧照明系統最主要的優點有以下3點：

（1）智能化控制更為方便、簡單與快捷。智能照明控制系統是能通過一個集中系統做到一鍵化控制照明，可使照明系統全自動化，設置時間自動切換情景模式，使照明系統控制起來更加方便、簡單與快捷。

（2）從經濟角度上更加節能、環保。智能照明控制系統采用先進技術，延長燈具使用壽命，能使室內照明度始終保持在恒定值附近，能夠充分使用自然光實現節能，從而可以大幅度的節約用電，同時可以有效地降低運行的費用與人力成本，提高整體的管理水平。

（3）有助于保護乘客眼睛。智能照明系統可以讓燈光亮度隨場合環境的需要進行相應調整，有利于保護乘客的眼睛，從而減少乘客因為光照度的強、弱而造成的投訴。

2.3.2 智慧監測

隨著智慧城軌建設不斷發展，5G公專網服務于軌道交通領域[4]。大帶寬賦予的高傳輸速率，使一系列基于5G公專網技術的智慧功能示范應用得以照進現實：如信號車載智能運維、列車運行狀態監測、視頻監視業務、電扶梯故障診斷業務等。

2.3.3 智慧調度

NCC是地鐵全線網集運營協調、應急指揮、數據分析、信息服務等于一體的大型綜合指揮中心（如圖2），能精準定位現有運能與實際客流的不匹配程度，從而啟動不同級別的應急預案，達到既保障安全運行又提高運行效率的雙重效果。通過統一指揮調度，在交通樞紐、節假日、高峰期等合理編排運行圖，滿足不同場景下行車智能調度的功能需求。同時滿足不同場景下故障處置信息發布，并與公安、消防及城市應急管理中心系統形成聯動機制。

3.1 智慧車站

2018年10月智慧安檢系統建設方案已經在廣州地鐵試點應用。2017年11月20日，為深圳地鐵打造的全國首個AFC云票務平臺正式上線使用，同年12月在港鐵深圳和東莞地鐵陸續上線使用。截至2019年5月31日深圳地鐵云票務平臺注冊乘客已超過1 800萬，日活躍用戶超過170萬。

2020年5月南京地鐵啟動智慧車站建設試點項目，以既有的綜合監控系統為基礎搭建智慧車站系統平臺，新增客流分布、環境監測、扶梯智能監測等系統和設備接口，新增狀態感知、數據管控、自動運行、智能診斷等軟件功能模塊，升級改造搭建的智慧車站運營管理系統。

據統計，智慧車站試點項目啟動后，乘客投訴量減少、服務質量明顯提升、運營效率明顯改善、運維成本明顯降低。

3.2 智慧列車

據不完全統計，我國目前規劃和在建中的無人駕駛地鐵線路達40條。到2023年，預計我國內地將有19座城市擁有40條全自動運行線路，共計約1 200 km。

無人駕駛地鐵有四大突出優勢：一是更準點、效率更高。有效避免人工因素影響，運行速度和到發時間可控。二是運行速度更穩、更安全。乘客不會因急剎車造成不適。三是使司機脫離繁忙操作，更靈活調配列車。無人駕駛不再需要考慮運營中司機的派班計劃，司機可從繁忙中解放出來，車場調度更方便靈活地調配列車，職責更多起到監測作用。四是故障率低。無人駕駛列車環比人工駕駛故障率下降75%。

3.3 智慧運維

以南京地鐵為例，2020年全線網已投用約2萬盞智慧照明，智慧照明節電率環比達到85%。乘客在照明方面的投訴減少了，取得了經濟效益和社會效益的雙贏局面。

智能巡檢機器人在全線網16個主所投入約40臺巡檢機器人，與傳統人工巡檢模式對比，以15年設備全壽命周期計算，新投入設備預計節省人工成本約1 500萬元。

智慧監測系統應用于車站電扶梯故障診斷中。故障情況下報警信息會被收集在電扶梯側，通過5G相關設備最終傳入控制中心的專業系統，以便及時安排人員維護。后期通過大數據分析，還能實現故障預警，如根據壽命周期及時更換可能發生故障的電扶梯部件。

智慧云生產系統作為南京地鐵的安全生產網云平臺建設示范點，寧句城際生產云已于2021年9月率先投入運用。寧句城際生產云主要為信號、供電、通信、車輛、自動售檢票系統、消防數據平臺、電扶梯健康管理、綜合監控等“八大專業、十八個業務系統”提供資源服務，實現資源集約化、專業數據融合，配合智慧城軌提供基礎平臺支撐，推進南京地鐵數字化、網絡化及智慧化發展。

4 結束語

該文從智慧城軌的總體架構入手，給出了基于智慧軌道交通管理系統的總體架構和發展策略。需要指出的是雖然目前我國城市智慧軌道交通項目建設勢頭迅猛，但在系統軟件接口、后臺分析、自我診斷、運維管理等方面跟國外先進行業仍有較大的差距。除此之外，基于智慧軌道交通管理系統的建設除了要深入廣泛應用最新科技成果外，還應重視管理理念的創新和發展，才能形成管理與技術發展相互依托、相互促進的良好互動。

參考文獻

[1]蔡玉萍， 方漫然， 張亦然. 南京地鐵智慧車站建設探索與思考[J]. 城市軌道交通， 2021（9）： 25-27.

[2]蔡一磊， 李佑文， 褚紅健. 地鐵智慧車站運營管理系統的設計與應用研究[J]. 無線互聯科技， 2021（18）： 58-59.

[3]張志勇. 智能照明系統在電廠中的應用[J]. 中小企業管理與科技， 2016（6）： 2.

[4]李宏林. 國內城市軌道交通市場營銷策略[J]. 高鐵速遞， 2020（4）： 46-47.

1630501705201