人工智能在城市軌道交通管理中的應用探究

羅 煜

（四川高速公路建設開發集團有限公司）

人工智能作為一種新興技術，具有自主學習、推理和決策的能力，被廣泛應用于各個領域。將人工智能技術引入城市軌道交通管理，有望提升交通效率，增強安全性。本文概述了人工智能的基本原理和特點，探討了人工智能在城市軌道交通管理中的應用可能性，以武漢為例，詳細介紹了人工智能在城市軌道交通管理中的應用案例，總結了人工智能在城市軌道交通管理中的應用前景，并強調了其對于城市可持續發展的重要意義。

1 人工智能概述

人工智能（Artificial Intelligence，簡稱AI）是一種模擬和模仿人類智能的技術。它通過機器學習、深度學習、自然語言處理等方法，使計算機具備感知、理解、推理和決策的能力，從而實現自主學習和智能化應用。

在交通領域，人工智能技術具有廣泛的應用前景。

1.1 應用于交通信號優化

傳統的交通信號燈控制往往是固定的時間間隔，無法根據實時交通情況進行調整。而引入人工智能技術后，可以通過分析交通流量數據和預測模型，實現動態調整信號燈的時長和相位，最大程度地減少交通擁堵和排隊時間。

1.2 應用于交通運行調度

通過建立列車運行模型和預測模型，結合實時的列車位置和乘客需求信息，可以建立智能調度系統。該系統可以根據實際情況調整列車運行速度和發車間隔，提高運輸效率和減少延誤。

1.3 應用于交通安全監控

通過視頻監控和圖像識別技術，可以實時監測交通違法行為和事故發生情況，并及時采取措施。同時，人工智能還可以通過分析歷史交通事故數據和路況信息，預測潛在的交通安全風險，提前采取預防措施。人工智能還可以應用于交通預測和規劃。通過分析歷史交通數據和人口流動模式，結合機器學習算法，可以預測未來的交通需求和擁堵狀況，從而指導交通規劃和資源配置。

2 人工智能在城市軌道交通管理中應用的可行性

2.1 數據支持

城市軌道交通系統產生大量的數據，包括列車運行數據、乘客流量數據、站點擁擠度數據等。這些數據為人工智能的應用提供了充足的基礎。通過對這些數據進行分析和挖掘，可以揭示出潛在的規律和趨勢，為交通管理決策提供科學依據。

2.2 技術成熟

人工智能技術在近年來取得了長足的發展，特別是機器學習和深度學習等領域。這些技術已經被廣泛應用于圖像識別、自然語言處理、預測模型等方面，為城市軌道交通管理提供了強大的工具。例如，通過圖像識別技術可以實現交通違法行為的監測，通過預測模型可以預測乘客流量和擁堵情況。

2.3 硬件設施完備

人工智能應用需要大量的計算資源和存儲空間來處理和分析海量的數據。隨著云計算和大數據技術的發展，城市軌道交通系統可以利用云平臺和分布式存儲系統來支持人工智能應用的部署和運行。此外，隨著物聯網技術的普及，城市軌道交通系統可以通過連接各種傳感器設備，獲取更多的實時數據，為人工智能應用提供更準確的輸入。

2.4 成本低、效益高

盡管人工智能應用需要投入一定的成本，但它可以帶來顯著的效益。例如，通過智能調度系統可以提高列車運行的效率，減少延誤和擁堵，從而提升乘客出行體驗；通過智能監控系統可以實時監測城市軌道交通系統內的違法行為和事故發生情況，提高交通安全性；通過智能預測系統可以預測乘客流量和擁堵情況，優化交通規劃和資源配置。這些效益可以降低交通管理成本，提高運營效率。

3 人工智能在城市軌道交通管理中的應用——以武漢地鐵為例

3.1 概況

2017 年11 月，“武漢城市軌道交通網絡信息化建設工程”被列為中國城市軌道交通協會示范工程，也正式開啟了武漢地鐵的智慧化征程。2019 年，湖北入選交通強國建設首批試點，開展智慧城軌建設是湖北交通強國試點的重要內容。為推動5G 智慧城軌落地，湖北移動聯合武漢地鐵成立了5G 智慧城軌聯合創新實驗室，助力武漢軌道交通全面邁入5G 時代。未來，武漢地鐵將全方位提升城市軌道交通行業的信息化、數字化、智能化水平，助力湖北建設交通強國示范區。

3.2 具體應用

通過引入人工智能技術，武漢城市軌道交通實現了列車運行的精確控制、故障預警和智能客服服務等功能，提升了運行效率和乘客體驗。

1）智能調度系統。武漢地鐵引入了智能調度系統，通過建立列車運行模型和預測模型，結合實時的列車位置和乘客需求信息，實現了智能化的列車運行調度。該系統可以根據實際情況調整列車運行速度和發車間隔，以最大程度地減少延誤和擁堵。同時，智能調度系統還可以根據交通擁堵情況和乘客流量分布，優化列車的停靠站點和時間，提供更加便捷和高效的出行服務。

2）智能監控系統。武漢地鐵采用了智能監控系統，通過視頻監控和圖像識別技術，實時監測交通違法行為和事故發生情況。通過視頻監控和圖像識別技術，可以實時監測站點和車廂內的安全狀況，例如檢測可疑行為、遺留物品等。同時，結合人臉識別技術，可以對乘客身份進行驗證，提高安全性和防止不法分子進入。

3）智能客服系統。武漢地鐵還引入了智能客服系統，通過自然語言處理和機器學習技術，為乘客提供個性化、智能化的出行指導和信息查詢服務。武漢地鐵利用人工智能技術，實現自動售票、自助取票等功能，減少了人工窗口排隊時間，提高購票效率。此外，通過分析乘客出行數據，可以預測客流高峰和低谷，優化票價策略，提供更靈活的票務服務。乘客則可以通過語音或文字與智能客服系統進行交互，查詢列車時刻表、票價信息，甚至獲取實時的站點擁擠度和列車到站時間等。智能客服系統的應用大大提高了乘客的出行體驗，減少了人工服務壓力。

4）智能維修與故障預警系統。智能維修與故障預警系統是武漢地鐵引入的一項重要應用。通過傳感器和物聯網技術，實時監測列車和設備的運行狀態，并收集相關的故障信息。這些數據傳輸到中央服務器進行存儲和分析。在中央服務器上，人工智能算法對收集到的數據進行深度學習和模式識別，識別出潛在的故障模式和異常情況。例如，通過分析列車的振動、溫度、電流等參數，系統可以判斷是否存在輪軸磨損、電氣故障等。同時，系統還可以結合歷史故障數據和設備維護記錄，建立起設備故障的預測模型。基于預測模型，系統可以提前發現設備可能出現的故障，并向維修人員發送警報。維修人員可以根據警報信息，提前采取維修措施，避免設備故障導致的停運時間和維修成本。系統還可以為維修人員提供詳細的故障診斷信息和維修指導，提高維修效率和準確性，實現設備故障的提前預測和快速響應。這不僅可以保證運營的穩定性，還可以降低維修成本，提高設備的可靠性和壽命。此外，通過數據的分析和挖掘，系統還可以為設備的優化維護提供參考，進一步提升運行效率。智能維修與故障預警系統在武漢地鐵的應用為設備維護和故障處理提供了更加智能化和高效的解決方案。

4 結語

綜上所述，以武漢地鐵為例，人工智能在城市軌道交通管理中的應用案例豐富多樣。通過引入智能調度系統、智能監控系統、智能客服系統等，實現了列車運行的精確控制、故障預警和智能客服服務等功能，提升了運行效率和乘客體驗。這些應用案例為其他城市的軌道交通系統的智能化建設提供了有益的借鑒和參考。