李雪

摘要：隨著城市軌道交通客流量增大，現(xiàn)有的軌道交通乘客誘導(dǎo)系統(tǒng)已無(wú)法滿足乘客的日常出行需求。為給乘客提供更精細(xì)的出行指導(dǎo)，文章提出基于RFID的城市軌道交通客流誘導(dǎo)系統(tǒng)，分析了系統(tǒng)需求，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)。通過(guò)布置站內(nèi)RFID系統(tǒng)獲取乘客實(shí)時(shí)位置信息，對(duì)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的分析處理和發(fā)布，使直觀的路網(wǎng)及車廂客流信息更好的指導(dǎo)乘客出行。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通；客流誘導(dǎo)系統(tǒng)；RFID；實(shí)時(shí)客流信息

城市軌道交通是備受出行者青睞的交通方式之_，各大城市對(duì)軌道交通的建設(shè)也在如火如荼進(jìn)行著。隨著城市軌道交通規(guī)模不斷擴(kuò)大，其路網(wǎng)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，站內(nèi)建筑空間相對(duì)封閉、客流量大、人群聚集密度高，且客流流向與流線復(fù)雜，加上線路客流情況不透明等特點(diǎn)，使出行者對(duì)乘車路徑的信息獲取不足，往往僅能根據(jù)時(shí)間最短或距離最短原則選擇換乘線路，沒(méi)有獲得更加精細(xì)有效的客流誘導(dǎo)，導(dǎo)致車廂擁擠和換乘擁堵問(wèn)題頻繁出現(xiàn)。

現(xiàn)有的城市軌道交通客流誘導(dǎo)系統(tǒng)主要針對(duì)突發(fā)事件下的大客流應(yīng)急預(yù)案。通過(guò)站內(nèi)視頻監(jiān)控系統(tǒng)等手段觀察客流情況，從而確定預(yù)案等級(jí)，采用廣播和人工疏導(dǎo)的方式對(duì)客流實(shí)施限流、分流措施，不僅誘導(dǎo)效果不佳，更無(wú)法滿足乘客日常的出行誘導(dǎo)需要。為了有效指導(dǎo)乘客出行，提高乘客出行體驗(yàn)，文章提出以RFID為基礎(chǔ)的城市軌道交通客流誘導(dǎo)系統(tǒng)的研究。

1 系統(tǒng)需求分析

按照上海地鐵新一輪建設(shè)規(guī)劃，到2020年底，上海地鐵還將新增9條新線約260余公里里程，形成總規(guī)模18條線路、約800公里總里程、500余座車站的龐大軌道交通路網(wǎng)。與此同時(shí)地鐵日客流量屢創(chuàng)新高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，上海地鐵全網(wǎng)工作日平均客流己突破900萬(wàn)大關(guān)，節(jié)假日前夕的極端客流達(dá)到1000萬(wàn)人次。日客流分布呈現(xiàn)“駝峰曲線”特征：日常通勤乘客造成早晚高峰時(shí)段地鐵擁堵，而在平峰時(shí)段客流量較少?？土鞣植荚跁r(shí)間空間上的不均衡使地鐵系統(tǒng)運(yùn)力分配矛盾亟待解決。

隨著智能交通的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外在道路交通信息監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的RFID應(yīng)用已經(jīng)相對(duì)成熟，如電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)（ETC）、智能停車場(chǎng)、公交調(diào)度，電子站牌等。在軌道交通方面，RFID技術(shù)主要應(yīng)用于鐵路票務(wù)及列車控制系統(tǒng)查詢應(yīng)答器子系統(tǒng)。RFID以信息存儲(chǔ)量大、可同時(shí)讀取數(shù)量多、識(shí)別距離遠(yuǎn)、可高速讀取、抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)在交通信息采集方面展現(xiàn)了其獨(dú)特的優(yōu)越性，應(yīng)用于城市軌道交通客面展現(xiàn)了其獨(dú)特的優(yōu)越性，應(yīng)用于城市軌道交通客流誘導(dǎo)系統(tǒng)建設(shè)的基本條件已經(jīng)具備。

1.1 客流信息時(shí)效性

目前車站客流預(yù)測(cè)大多通過(guò)現(xiàn)有的軌道交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)（AFC）的聯(lián)機(jī)分析處理子系統(tǒng)獲取客流起訖點(diǎn)（OD），即各車站的進(jìn)出站乘客數(shù)量，進(jìn)而利用客流OD信息通過(guò)數(shù)學(xué)模型和相關(guān)算法反向推測(cè)乘客行進(jìn)路線，如“四階段法”、“土地利用法”，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)交通信息預(yù)測(cè)法等。這些預(yù)測(cè)方法不僅難以保證其精確程度，且由于乘客的D站信息只能在其完成整個(gè)出行過(guò)程后錄入，利用歷史數(shù)據(jù)計(jì)算得出的軌道交通網(wǎng)絡(luò)斷面流量、換乘流量、各班次列車滿載率等客流指標(biāo)具有極大的滯后性，有必要通過(guò)RFID系統(tǒng)對(duì)乘客進(jìn)行更加精確的定位，追蹤乘客行進(jìn)路線，獲取最準(zhǔn)確、直觀，實(shí)時(shí)的客流信息。

1.2 系統(tǒng)運(yùn)力分配需求

打破傳統(tǒng)的客流預(yù)測(cè)方法，利用RFID系統(tǒng)采集客流信息確定實(shí)時(shí)的客流需求和客流結(jié)構(gòu)，進(jìn)而在不同時(shí)間、地段配置相應(yīng)數(shù)量、類型、技術(shù)等級(jí)的移動(dòng)設(shè)備，均衡軌道交通線網(wǎng)運(yùn)力資源配置、使軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)管理更加高效和可靠，有效改善路網(wǎng)客流高峰密集、低峰稀疏、關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)擁堵等問(wèn)題。

1.3 建設(shè)規(guī)劃需求

目前我國(guó)城市軌道交通車站建設(shè)規(guī)劃階段的客流預(yù)測(cè)值與實(shí)際運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的客流值差異巨大，以上海l號(hào)線為例，人民廣場(chǎng)站進(jìn)站客流量預(yù)測(cè)值比實(shí)際值高出514%，而上?；疖囌镜念A(yù)測(cè)客流量比實(shí)際客流量低50%，客流預(yù)測(cè)的離散性大，給車站建設(shè)初期設(shè)施承載能力的判定造成了困難。更精確的客流信息處理方式可以有效指導(dǎo)城市軌道交通的線路布局、車站規(guī)劃，從而避免后期車站設(shè)施設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)行或資源浪費(fèi)的發(fā)生。

2 客流誘導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

城市軌道交通客流誘導(dǎo)系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖l所示。乘客所持乘車卡RFID標(biāo)簽，及列車頭部配備車載的標(biāo)簽，與站內(nèi)閱讀器互相傳遞數(shù)據(jù)，閱讀器記錄乘客與列車的前進(jìn)方向、行進(jìn)路線，并通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將列車與客流實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心服務(wù)器將處理后的客流信息、列車位置等信息傳遞給電子顯示牌，電子顯示牌向乘客展示各線路擁擠程度、各車廂人數(shù)等乘客所關(guān)心的信息，為乘客出行進(jìn)行指導(dǎo)。同時(shí)，列車運(yùn)營(yíng)調(diào)度中心通過(guò)實(shí)時(shí)客流信息調(diào)度列車，合理分配系統(tǒng)運(yùn)力，協(xié)調(diào)軌道交通系統(tǒng)資源。

2.1 信息采集

綜合經(jīng)濟(jì)因素和地鐵站實(shí)際情況，確定本研究采用無(wú)源超高頻電子標(biāo)簽對(duì)現(xiàn)有乘車卡進(jìn)行改造，并匹配相應(yīng)頻率的D2184閱讀器，具體參數(shù)如表1、表2所示。每位乘客所持標(biāo)簽及站內(nèi)固定閱讀器均具有唯一的編號(hào)，乘客行進(jìn)方向可利用其通過(guò)相鄰兩閱讀器的先后順序判斷。站內(nèi)通道、站臺(tái)的閱讀器的布置方案需要根據(jù)車站實(shí)際規(guī)模確定，車廂內(nèi)的閱讀器配備應(yīng)滿足防碰撞的需求，在列車進(jìn)站前將各車廂乘客人數(shù)傳輸給數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心經(jīng)過(guò)處理將車廂、站臺(tái)、通道人數(shù)信息發(fā)布到電子顯示牌，指導(dǎo)乘客候車等待和選擇換乘路線，避免付費(fèi)區(qū)客流分布不均。

2.2 信息處理

RFID電子標(biāo)簽與閱讀器之間是通過(guò)無(wú)線信道共享的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。因此，在多閱讀器和多標(biāo)簽同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)必然引起兩類信號(hào)沖突：RFID標(biāo)簽沖突和讀寫(xiě)器沖突。為了避免閱讀器和標(biāo)簽之間的識(shí)別混疊問(wèn)題，需要分別對(duì)其進(jìn)行防沖突算法設(shè)計(jì)。

2.2.1 RFID電子標(biāo)簽防沖突算法 RFID標(biāo)簽防沖突算法主要分為基于二進(jìn)制樹(shù)搜索的確定性標(biāo)簽防沖突算法，和基于ALOHA的隨機(jī)標(biāo)簽防沖突算法。前者在通信數(shù)據(jù)量較大時(shí)依然能夠成功識(shí)別標(biāo)簽，但讀取標(biāo)簽延時(shí)較長(zhǎng)。后者識(shí)別標(biāo)簽速度快，但在系統(tǒng)通信數(shù)據(jù)量較大時(shí)，可能會(huì)使標(biāo)簽在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)由于沖突而無(wú)法被識(shí)別，即標(biāo)簽“餓死”現(xiàn)象。endprint