（中鐵四院集團(tuán)廣州設(shè)計院有限公司，廣東廣州 510699）

目前，各開通有軌電車的城市均存在較大比例的逃票問題，各運營公司為解決該問題，大多采用安排乘務(wù)人員在車上檢票，不僅增加了運營成本，收效也不理想。

隨著我國鐵路/軌交跨入“高速時代”和大發(fā)展階段，通過監(jiān)控攝像頭進(jìn)行人臉識別和追蹤的技術(shù)手段被廣泛應(yīng)用。各大城市軌道交通運營部門/企業(yè)通過視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)針對重要站點開展了人員行為分析、群體異常行為分析等試點，但由于傳統(tǒng)檢票方式?jīng)]有發(fā)生改變，基于視頻的檢票技術(shù)僅停留在人臉識別，沒有與閘機(jī)整合，這種方式無法適用于有軌電車車站和車輛，因此需要針對有軌電車應(yīng)用場景尋找一種基于輔助檢票的防逃票方案。

1 研究目標(biāo)

首先解決影響有軌電車售檢票關(guān)鍵問題的關(guān)鍵技術(shù)，通過原理設(shè)計和方案設(shè)計，形成提高有軌電車售檢票效率和降低逃票率的系統(tǒng)方案，通過具體工程的應(yīng)用和優(yōu)化，形成具有推廣價值的有軌電車智能檢票系統(tǒng)解決方案。通過視頻識別技術(shù)結(jié)合刷卡信息，完成檢票確認(rèn)和未刷卡乘客的跟蹤定位，為檢票人員提供精確的未刷卡乘客的位置信息，提高有軌電車的售檢票效率和客票收益。在符合國家和行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及地方標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)要求基礎(chǔ)上，采用先進(jìn)的技術(shù)手段和系統(tǒng)架構(gòu)，在統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)框架下實現(xiàn)統(tǒng)一部署、資源共享、平臺共用，并可擴(kuò)展規(guī)模和升級應(yīng)用的人像信息系統(tǒng)。采用信息化、大數(shù)據(jù)技術(shù)對全市公共安全管理進(jìn)行綜合分析和管理監(jiān)控，提高各站點管理水平和各站點治安運行效率，增強(qiáng)各部門應(yīng)對突發(fā)事件的應(yīng)急能力。

2 研究思路和方法

（1）通過對既有票務(wù)系統(tǒng)的分析，結(jié)合現(xiàn)場調(diào)研和各地業(yè)主需求，在不改變現(xiàn)有系統(tǒng)架構(gòu)的前提下，通過對新增功能的分析，分解視頻監(jiān)控、AFC、運行控制等系統(tǒng)設(shè)備，并根據(jù)檢票功能及定位性能要求，提出對各系統(tǒng)設(shè)備功能和性能的調(diào)整要求，分析由此帶來的成本、規(guī)格、指標(biāo)等方面的改變。

（2）需要設(shè)計一種檢票方式，在不改變票務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)和硬件設(shè)備組成前提下，實現(xiàn)高效檢票、逃票人員定位、查票引導(dǎo)功能，最大限度降低逃票率。

（3）研究系統(tǒng)架構(gòu)及功能分配的定義；研究逃票人員行為判斷工作原理；研究逃票人員定位跟蹤工作原理；研究防止逃票的管理手段。

（4）跨鏡頭追蹤系統(tǒng)主要由監(jiān)控攝像頭、人臉識別算法、追蹤算法等組成。

（5）設(shè)計一種先進(jìn)的設(shè)計架構(gòu)，可滿足未來系統(tǒng)功能擴(kuò)容的無縫升級，體現(xiàn)公共安全管理信息化和智能化的領(lǐng)先水平，為項目建設(shè)提供有效的技術(shù)支撐。系統(tǒng)建設(shè)完成后作為數(shù)據(jù)共享平臺，賦予各站點相應(yīng)的客戶端權(quán)限，最大限度利用動態(tài)人像識別系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)互通、信息共享、全網(wǎng)共用，提高信息研判與執(zhí)行指揮作戰(zhàn)的綜合能力。

（6）功能優(yōu)勢主要為能夠降低帶寬占用率，智能視頻應(yīng)用集成到網(wǎng)絡(luò)視頻設(shè)備后，只需要在網(wǎng)絡(luò)上傳輸少量數(shù)據(jù)便可以達(dá)到與原來同樣的效果。提高人力資源利用率，獲得更高的工作精度和更少的誤報警，有效提高發(fā)現(xiàn)威脅安全事件先兆的識別率。

3 智能檢票實現(xiàn)功能和場景

3.1 智能票務(wù)服務(wù)

智能票務(wù)服務(wù)系統(tǒng)旨在為不同旅客出行提供差異化的智能票務(wù)服務(wù)。首先對智能票務(wù)服務(wù)總體場景進(jìn)行簡單描述，然后對票務(wù)總體場景中涉及的各個流程進(jìn)行詳細(xì)介紹，最后按旅客的不同出行需求簡要闡述不同的出行場景。智能出行服務(wù)總體場景如圖1所示。

圖1 智能出行服務(wù)總體場景

3.2 賬號登錄與實名認(rèn)證

3.2.1 功能描述

通過智能出行服務(wù)微信小程序，實現(xiàn)旅客賬號登錄、實名身份認(rèn)證和旅客人臉信息采集。

3.2.2 流程描述

旅客出行前通過手機(jī)進(jìn)入智能出行服務(wù)微信小程序，使用微信一鍵登錄完成賬號登錄功能。登錄后，旅客通過小程序錄入本人實名身份信息完成實名身份認(rèn)證（錄入后不可更改），錄入本人人臉信息，完成人臉信息采集。

（1）實名身份認(rèn)證流程。實名身份認(rèn)證有兩種核驗方式：一種是旅客手動輸入姓名及身份證信息，調(diào)用身份信息認(rèn)證API進(jìn)行實名認(rèn)證；另一種是錄入身份信息和檢測人臉信息，調(diào)用身份信息認(rèn)證API進(jìn)行實名認(rèn)證。

（2）人臉信息采集流程。旅客通過智能出行服務(wù)小程序完成實名身份認(rèn)證后，可以進(jìn)一步錄入人臉信息，便于后期可以選擇無感過閘，提升旅客出行便捷性和出行體驗感。

3.3 基于線網(wǎng)圖的行程規(guī)劃與信息查詢

3.3.1 功能描述

旅客通過智能出行服務(wù)小程序可以查看列車運行線路圖，并可以基于線路圖完成列車運行時刻信息、站點信息等信息的查詢。

3.3.2 流程描述

（1）基于線網(wǎng)圖的行程規(guī)劃。旅客通過點擊線網(wǎng)圖上站點名稱，將該站點設(shè)置為起點，同樣操作將另一站點設(shè)置為終點，系統(tǒng)提供列車從出發(fā)站點到目的站點的行程路徑、耗時、票價及經(jīng)過的車站等信息，便于旅客直觀了解乘坐列車出行的行程。

（2）站點信息查詢。旅客通過點擊線網(wǎng)圖站點，并點擊查看詳情按鈕，可以查看該站點不同方向的列車預(yù)計到站時間、下一站名稱、首末班車時間、車站三維模型等。

3.4 多票種購買

3.4.1 功能描述

旅客完成實名認(rèn)證后，出行前可以通過智能出行服務(wù)小程序選擇不同票種進(jìn)行購買，包括單次單程車票（單人出行）、計次單程車票（多人出行）、定期車票、聯(lián)票，并通過微信支付完成支付流程。在突發(fā)行程變更的情況下，旅客可以通過智能出行服務(wù)小程序發(fā)起退票退款流程，系統(tǒng)收到請求后，受理請求并完成退票退款處理。旅客也可以在抵達(dá)出發(fā)站點后，通過車站布置的自動售票機(jī)或者半自動售票機(jī)進(jìn)行車票購買，購買的票種前期只考慮單次單程票，后期可以根據(jù)需求進(jìn)行增加。

3.4.2 流程描述

（1）單次單程車票（單人出行）。旅客進(jìn)入智能出行服務(wù)小程序的首頁，選擇起始站點、出行日期以及車票張數(shù)（1張），點擊“購票”后，若旅客未完成實名認(rèn)證，則需實名認(rèn)證后回到首頁繼續(xù)執(zhí)行上述購票操作，若旅客已完成實名認(rèn)證，則直接勾選購票須知，微信支付完成購票。旅客購買車票后，可通過小程序提供的電子二維碼、身份證過閘進(jìn)站，若旅客已完成人臉錄入，還可通過人臉識別無感進(jìn)站。通過車站自動售票機(jī)和半自動售票機(jī)，旅客可線下購買單次單程車票。

（2）計次單程車票（多人出行）。計次單程車票方便多人出行，由旅客團(tuán)體中一名旅客進(jìn)入智能出行服務(wù)小程序首頁，選擇起始站點、出行日期、車票張數(shù)（必須大于1張），點擊“購票”后，必須確保該次購票的所有旅客已經(jīng)完成實名認(rèn)證后，才可以勾選購票須知，微信支付完成購票。購票完成后，旅客團(tuán)體憑電子二維碼計次車票計次掃碼進(jìn)站。

（3）定期車票。旅客進(jìn)入智能出行服務(wù)小程序首頁，點擊“定期票”，選擇定期票類型（日票/周票/月票），點擊“購票”后，若旅客未完成實名認(rèn)證，則需實名認(rèn)證后回到首頁繼續(xù)執(zhí)行上述購票操作，若旅客已完成實名認(rèn)證，需旅客已錄入人臉信息才可以繼續(xù)購票。否則，旅客需要在完成人臉信息錄入后，回到首頁繼續(xù)執(zhí)行上述操作流程，然后勾選定期車票購票須知，微信支付完成購票。購買定期票后，旅客可在定期票規(guī)定期限內(nèi)憑電子二維碼乘車。

（4）聯(lián)票。旅客進(jìn)入智能出行服務(wù)小程序首頁，點擊“聯(lián)票”，選擇車票和目的地門票，點擊“購票”后，若旅客未完成實名認(rèn)證，則需實名認(rèn)證后回到首頁繼續(xù)執(zhí)行上述購票操作，若旅客已完成實名認(rèn)證，則直接勾選車票及目的地門票購票須知，微信支付完成購票。旅客購買聯(lián)票后，可通過小程序提供的電子二維碼、身份證進(jìn)入車站，若旅客已完成人臉信息錄入，還可通過人臉識別無感進(jìn)站。旅客到達(dá)景區(qū)后，通過刷身份證參觀聯(lián)票內(nèi)已購買目的地門票。

（5）退票。通過智能出行服務(wù)小程序購買的車票，可在線上完成退票操作。通過車站自動售票機(jī)或者半自動售票機(jī)購買的車票只能通過人工服務(wù)窗口完成退票操作。

線下退票流程：旅客憑紙質(zhì)車票到車站人工服務(wù)窗口申請退票，工作人員根據(jù)車票是否使用決定是否受理退票。若車票已使用，則無法完成退票，未使用則進(jìn)行人工退票處理，費用原路返回。

3.5 多方式進(jìn)站

3.5.1 功能描述

旅客完成車票購票后，使用車票憑證可以進(jìn)站乘車，憑證包括電子二維碼、身份證、人臉、紙質(zhì)二維碼。

3.5.2 流程描述

（1）電子二維碼過閘進(jìn)站；

（2）身份證過閘進(jìn)站；

（3）人臉無感過閘進(jìn)站；

（4）紙質(zhì)二維碼進(jìn)站。

多方式出站與進(jìn)站流程大致相同。

4 智能票務(wù)實現(xiàn)方案

智能票務(wù)服務(wù)系統(tǒng)圖如圖2所示。

圖2 智能票務(wù)服務(wù)系統(tǒng)圖

5 關(guān)鍵技術(shù)

5.1 基于步態(tài)識別的人員特征及行為特征分析技術(shù)

5.1.1 概述

公共交通運營商現(xiàn)階段存在的主要痛點為逃票問題嚴(yán)重、危險人物及危險行為難以追蹤定位、無法準(zhǔn)確預(yù)測入流等。通過建立車站人物特征識別及追蹤定位系統(tǒng)，逐步減緩?fù)袋c的嚴(yán)重程度，降低運營的人工成本及設(shè)備的維護(hù)成本。

5.1.2 目標(biāo)和目的

目標(biāo)：目前的智能攝像頭只作為監(jiān)控功能使用，無法進(jìn)一步自動識別人物特征，尋找逃票人員、危險人員、危險行為只能通過人工實時觀看監(jiān)控視頻獲取，人工成本高且效率非常低，所以降低人工成本及后期維護(hù)成本是公共交通運營商的首要目標(biāo)。

目的：利用監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)，通過算法模型搭建人物特征識別及追蹤定位系統(tǒng)平臺，從而進(jìn)行實時人臉進(jìn)站/逃票人員識別追蹤、異常人員識別追蹤、異常行為識別追蹤及車站人流情況預(yù)測分析等功能。

5.2 基于場景建模的人員定位和多場景跟蹤技術(shù)

跨鏡頭追蹤功能包括：（1）人臉特征識別；（2）人臉建模；（3）人員比對；（4）布控告警；（5）人員蹤跡查詢；（6）以臉?biāo)涯?；?）人員軌跡分析。

6 結(jié)語

目前的系統(tǒng)功能實現(xiàn)和算法并未達(dá)到成熟應(yīng)用的程度，在現(xiàn)場應(yīng)用中，應(yīng)該通過與業(yè)主和運維人員的溝通、對需求的深入分析、對性能指標(biāo)的持續(xù)改進(jìn)、充分的室內(nèi)仿真，不斷完善系統(tǒng)功能和性能。