城市軌道交通差異化安檢實施方案

宋 曉，張 寧，馬衛東，赫 楠，劉家俊

（1.東南大學ITS工程研究中心軌道交通研究所，南京 211189；2.北京市地鐵運營有限公司，北京 100044）

1 概述

城市軌道交通線網規模擴大，客流量日益增加，大客流為軌道交通運營管理帶來了巨大挑戰。高峰時間段內大量乘客涌入地鐵站，造成乘客聚集排隊，不但延長了乘客的行程時間，還增加運營的安檢壓力。另外，由于城市軌道交通站內乘客人員復雜、密度高等特點，一旦出現突發安全事故，將引發嚴重的經濟損失及大面積社會恐慌，產生嚴重的不良后果。因此，建立一種兼顧安檢效率和公共安全的安檢新模式成為地鐵運營亟待解決的問題。

隨著國內城市發展過程中對軌道交通的重視程度日益增長，大量學者對軌道交通的安檢問題進行研究，并取得了相應成果。通過研究安檢舉措對客流通行效率的影響，建立安全和客流通行效率的最優解，確保安全的前提下提升通行效率[1-4]；基于排隊論，對乘客排隊現象進行系統分析，建立優化模型，解決軌道交通安檢服務瓶頸問題[5-7]；通過研究乘客攜帶行李對安檢進站的影響，認為攜帶行李會增加排隊等待時間，增長安檢服務時間[8-10]；通過研究閘機及X光機等設備對客流的影響，用來改善安檢環境，減少乘客進站排隊等待時間，提升安檢通行效率[11-15]；通過運用毫米波圖像識別技術，來解決安檢圖像中的隱匿物品識別與定位，提高物檢效率[16-17]。針對軌道交通客流量增大和安檢人員數量及設備能力不足形成的“量力”矛盾，提出設置普通安檢通道及實名認證快速安檢通道，部分乘客正常安檢、部分乘客通過認證通道直接進站的方式搭乘軌道交通，采取差異化安檢方式，有助于減少車站滯留乘客，縮短乘客排隊等待時間，提高城市軌道交通的運行效率與服務水平。

2 城市軌道交通差異化安檢系統

建立城市軌道交通乘客差異化安檢系統，簡化乘客進站流程，可有效提升安檢效率。具體內容包括：采集乘客實名認證信息，并存入識別數據庫；根據乘客信息是否處于識別數據庫中，對需要安檢的乘客按實名認證乘客與非實名認證乘客進行分流；對分流的乘客實行差異化安檢，其中，對實名認證乘客執行快速安檢，對非實名認證乘客執行常規安檢。

2.1 乘客信用體系構建

城市軌道乘客信用體系的核心是安全信用。乘客安全信用以個人信息、經濟狀況為基礎信息納入，重點考察乘客的出行習慣、微觀特征等，尤其是異常行為特征。遵循科學性、動態性、可行性、系統性構建原則，根據年齡、性別、學歷等社會人口學指標及收入、資產、債務收入比等社會經濟學指標，結合乘客出行時間、出行距離和出行頻率等城市軌道交通系統內數據，建立乘客安全信用體系；最后對信用體系進行動態調整，信用降低可通過參加軌道交通志愿服務、公益勞動進行信用修復。

2.2 乘客身份驗證

實名制乘客到達實名制安檢通道識別區后，攝像機抓取乘客信息，上傳至乘客精準信息數據庫，利用大數據技術與數據庫信息對比，對待安檢乘客進行身份識別。乘客身份滿足通過要求，安檢門隨即打開，乘客即可通行。

2.3 違禁品精準識別

實名認證通道執行小包不檢、大包安檢的標準，實行精準識圖判圖，縮減安檢人員數量，降低工作強度。乘客通過實名認證通道是否攜帶違禁物品，采用優化YOLO模型的違禁品目標檢測方法。YOLO算法先對含攜帶物品的圖片進行預處理，使之設定為448×448像素大小，使用CSPDarknet53主干特征提取網絡提取攜帶物品的深度特征，將特征向量發送至SPP和PANet進行預測輸出特征，從3個尺度預測輸出的特征可以檢測復雜場景下不同大小的物品圖像，從而提高模型的精確度。

檢測時，將處理的物品圖像劃分為S×S個網絡，物品中心坐標落在某個坐標內，則該網格負責檢測，檢測網絡的輸出維度為S×S×[B×(5+C)]，其中B為3個預測邊框數目，5為每個邊框包括的位置參數和置信度，C為類別概率。預測的類別置信度如公式（1）所示。

其中，Pr(object)表示預測邊框中是否有違禁品，若有Pr(object)=1，若無Pr(object)=0；表征邊界框的準確度，是衡量預測精準性的重要指標。表征邊界框的準確度，是衡量預測精準性的重要指標。最后利用NMS算法對每一個尺度的預測結果進行處理，找到最佳的目標邊界框，消除冗余的邊界框，最終得到復雜物品圖像中違禁物品的位置信息。

3 城市軌道交通差異化安檢實施方案

3.1 安檢系統組成

城市軌道交通乘客差異化安檢系統組成，包括兩類安檢通道（普通安檢通道、實名認證快速安檢通道），兩套系統（乘客身份識別系統、行李精準識別系統）。乘客身份識別系統用于實名認證通道，實現對乘客身份確認；兩類安檢通道安檢設備通用，安檢設備通過行李精準識別系統精確判圖，識別行李中是否存在違禁品。

3.2 通道布局

當前軌道交通車站普遍采用的人包同檢、行李必檢的策略，現行安檢舉措對通行效率造成極大影響，已不能適應軌道交通的常態大客流。本文在保留傳統安檢通道的基礎上，平行并排設置實名認證通道，兩通道間可采用半高欄桿隔離做好秩序維護，共用一套X光安檢設備，實施差異化安檢。實名認證通道入口設有識別路段及乘客信息識別系統，用于識別乘客是否處于信息數據庫中。實名認證乘客通過實名認證通道，執行人員執行抽檢、小包不檢和大包安檢的檢測標準。安檢通道布局如圖1所示。

圖1 城市軌道交通乘客差異化安檢的通道布局結構Fig.1 The channel layout of differentiated security check for urban rail transit

3.3 差異化安檢流程

乘客到達站廳層，按照引導標識，根據自身是否進行過實名認證選擇對應的通道進行安檢。選擇實名認證通道的乘客在進入時需經過識別路段及乘客信息識別系統的核驗，核驗通過后，專用通道門打開，系統以語音或燈光形式提示乘客進入實名認證通道執行快速安檢標準。核驗未通過則由工作人員引導進入普通通道。

普通通道的乘客執行常規安檢標準，在安檢時，乘客依次依序進入通道，乘客依次按照要求將行李物品放入X光安檢設備傳送帶上。值機員辨別安檢設備監視器上受檢行李圖像中的物品形狀、種類，檢查是否攜帶違禁品，然后通過探測門檢測乘客有無攜帶金屬物品以及統計通過人數。若探測門鈴響，再由手檢員對過檢乘客進行二次檢查。

實名認證通道的乘客執行快速安檢標準，對于通過專用通道門的實名認證乘客，進行抽檢，且小包不檢，大包檢查，未被抽到或未攜帶行李及小包的乘客，可繼續通行，通過探測門檢測后刷卡進站。對于被抽到的乘客，按照要求將行李物品放入X光安檢設備傳送帶上，值機員辨別安檢設備監視器上受檢行李圖像中的物品形狀、種類，檢查是否攜帶違禁品，然后通過探測門檢測乘客有無攜帶金屬物品以及統計通過人數。若探測門鈴響，再由手檢員對過檢乘客進行二次檢查。若乘客攜帶違禁品，該乘客的信息將從識別數據庫中標記、刪除，恢復實名認證資格需重新評估認證，該乘客未重新認證前將不能通過實名認證通道進站；當時間處于平峰時段時，實名認證通道也執行常規安檢標準，并可通過未實名認證乘客，此時乘客信息識別系統持續開啟，采集通道內乘客信息，用于完善識別數據庫。差異化安檢實施工作流程如圖2所示。

圖2 城市軌道交通乘客差異化安檢實施工作流程Fig.2 Implementation flow chart of differentiated security check for urban rail transit

4 結語

本文對當前城市軌道交通安檢現狀及模式進行了闡述，針對當前安檢存在效率低等情況，提出一種差異化安檢模式。通過實名認證實現對進站乘客分流安檢，能夠顯著提高安檢效率，可實現車站高峰期安全通過1 800人/小時以上；減少乘客安檢進站排隊等待時間，優化安檢流程，有效緩解大客流時安檢人員和設備能力不足造成的矛盾；同時采用YOLO模型進行圖像識別，實現精準判圖，提升安檢通行效率，實現減員增效功能，保證城市軌道交通的安檢工作。本文研究內容涉及大數據技術、圖像識別當前相當成熟，具有極高的可實施性，使得差異化安檢用于實際，縮短高峰期排隊時間，顯著提升出行效率。