文/姜臻祺、張立東、鄧冉然，上海申通地鐵集團(tuán)有限公司技術(shù)中心

智慧車站技術(shù)研究的目的，在于更好服務(wù)車站運(yùn)營管理以及為乘客提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，在助力車站精細(xì)化管理的同時，實現(xiàn)質(zhì)量效益提升與降本增效目標(biāo)的有機(jī)融合。但并非所有的新型智能技術(shù)都適合軌道交通智慧車站應(yīng)用。智慧車站技術(shù)研究和方案選擇需從兩個維度考慮。第一個維度就是車站運(yùn)營管理的應(yīng)用需求，這既是智慧車站研究的出發(fā)點，也是智慧車站研究的落腳點；第二個維度是車站管理的效率效益，這是評判、遴選、優(yōu)化智慧車站技術(shù)方案的重要依據(jù)。只有通過兩個維度的綜合分析評判，才能聚焦真正符合智慧車站應(yīng)用需求的智能化技術(shù)。

上海地鐵在深入調(diào)研分析的基礎(chǔ)上，梳理總結(jié)出軌道交通車站運(yùn)營管理的三大需求，即客運(yùn)管理需求、設(shè)備管理需求和人員管理需求。而車站管理效益則可從經(jīng)濟(jì)效益和社會效益兩個方面進(jìn)行評判，其中經(jīng)濟(jì)效益可細(xì)分為資源消耗、設(shè)備運(yùn)維和人員投入等三個方面的費(fèi)用降低,而社會效益主要側(cè)重在公眾出行體驗和乘車滿意度的提升。

矩陣圖中的系數(shù)（A1、A2、A3、B1、B2、B3、C1、C2、C3、D1、D2、D3）分別表示被評價智能技術(shù)在滿足特定運(yùn)營需求的同時基于全生命周期折算的效益指標(biāo)。其中經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)可以通過全生命周期的投入產(chǎn)出（降本）分析進(jìn)行定量計算，社會效益指標(biāo)可以通過隨機(jī)調(diào)查訪談和專家評估方式進(jìn)行定性分析。通過運(yùn)營需求-管理效益雙維度分析，可以得到相關(guān)智能化技術(shù)的性價比排序，在確定智慧車站建設(shè)內(nèi)容時優(yōu)先采用性價比更高的智能化技術(shù)方案。原則上，全生命周期投入小于全生命周期產(chǎn)出（降本）的技術(shù)方案，不宜列入智慧車站的建設(shè)范圍。運(yùn)營需求-管理效益雙維度分析矩陣給出了智慧車站技術(shù)研究與方案選擇的方法論，為辨析適用技術(shù)、聚焦研究重點、更好發(fā)揮智慧車站建設(shè)的示范作用提供基礎(chǔ)條件。

一、智慧車站技術(shù)研究內(nèi)容

上海地鐵在前期運(yùn)營需求梳理和痛點難點分析的基礎(chǔ)上，基于運(yùn)營需求-管理效益雙維度分析，逐步聚焦并明確智慧車站技術(shù)研究內(nèi)容，主要包括車站智能運(yùn)行、設(shè)備智能維護(hù)、乘車智能引導(dǎo)、人員智能管理和綜合業(yè)務(wù)管理可視化等五個方面。

圖1 智慧車站技術(shù)研究內(nèi)容及其關(guān)聯(lián)關(guān)系

二、車站智能運(yùn)行

車站智能運(yùn)行是指在車站狀態(tài)全面感知的基礎(chǔ)上，車站機(jī)電設(shè)備按照預(yù)定模式智能調(diào)節(jié)、自動運(yùn)行，滿足車站運(yùn)營管理和乘客服務(wù)要求。車站智能運(yùn)行場景包括車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)智能運(yùn)行、智能照明系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行、智能開關(guān)站和智能客運(yùn)管控等。其中前面三類場景的研究論文較多，不再贅述。

智能客運(yùn)管控場景服務(wù)于車站客運(yùn)管理人員。系統(tǒng)基于實時客流數(shù)據(jù)監(jiān)測和歷史客流數(shù)據(jù)分析，預(yù)測后續(xù)時段車站客流變化趨勢，并提供設(shè)備聯(lián)動控制機(jī)制，根據(jù)設(shè)定的預(yù)案調(diào)整車站客運(yùn)組織方案。

（一）設(shè)備智能維護(hù)

綜合應(yīng)用推理分析、故障樹分析、大數(shù)據(jù)分析、概率統(tǒng)計分析等多種分析手段，構(gòu)建設(shè)備質(zhì)量評估體系和設(shè)備全生命周期管理體系，形成多驅(qū)動引擎融合與實時預(yù)警的智能設(shè)備維護(hù)管理系統(tǒng)，有效提升車站對設(shè)施設(shè)備的管理能力。智能設(shè)備維護(hù)管理系統(tǒng)還與單兵設(shè)備無縫連接和動態(tài)交互，實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)、語音和視頻的集成應(yīng)用與綜合展現(xiàn)，有效提升車站現(xiàn)場設(shè)備故障報修和排故能力。

（二）乘車智能引導(dǎo)

乘車智能引導(dǎo)場景旨在為公眾出行提供便利和更加人性化的服務(wù)，滿足公眾高質(zhì)量出行需求。乘車智能引導(dǎo)場景包括兩個方面的內(nèi)容，即基于位置的信息發(fā)布和基于最佳候車區(qū)域的乘車引導(dǎo)。在車站出入口、站廳、站臺和換乘通道，設(shè)置信息顯示屏，并根據(jù)信息顯示屏位置發(fā)布對應(yīng)的車站客運(yùn)服務(wù)分類信息，如車站出入口信息顯示屏主要發(fā)布車站運(yùn)營服務(wù)信息，包括車站運(yùn)營狀態(tài)、首末班列車時刻、車站客流實況、高峰客流提示及車站限流通知等，而站廳信息顯示屏主要發(fā)布站臺區(qū)域的客流擁擠度?；谡九_實時客流密度數(shù)據(jù)，并結(jié)合進(jìn)站列車滿載率和通過歷史客流數(shù)據(jù)分析推算得到的本時段進(jìn)出站客流預(yù)測數(shù)據(jù)，動態(tài)分析測算本時段最佳候車區(qū)域。以本時段最佳候車區(qū)域計算結(jié)果為依據(jù)，提供基于位置的最佳乘車路線指示（火災(zāi)情況下提供應(yīng)急疏散路線指示）。

（三）人員智能管理

融合應(yīng)用藍(lán)牙、超寬帶UWB等室內(nèi)定位技術(shù)，實現(xiàn)車站人員的精確定位和雙向互動。以室內(nèi)精確定位技術(shù)為基礎(chǔ)，提供車站人員智能管理功能，實現(xiàn)任務(wù)派發(fā)、執(zhí)行效果評價和績效考核的數(shù)字化管理；提供站內(nèi)導(dǎo)航和導(dǎo)盲服務(wù)，滿足特殊人群服務(wù)需求。

（四）業(yè)務(wù)管理可視化

提供綜合管理看板，全景展現(xiàn)車站整體運(yùn)行態(tài)勢?；跇I(yè)務(wù)管理需求，綜合管理看板包括客運(yùn)管理看板、設(shè)備管理看板、人員管理看板等三個板塊，其中設(shè)備管理看板還包括能耗管理分板。綜合管理看板以車站業(yè)務(wù)管理績效指標(biāo)為核心內(nèi)容，輔以儀表盤、圖表曲線和基于SVG的車站全景地圖，為車站業(yè)務(wù)綜合管理提供可視化手段。融合應(yīng)用BIM技術(shù)，實現(xiàn)車站空間結(jié)構(gòu)和設(shè)施設(shè)備狀態(tài)的可視化展現(xiàn)，輔以實時視頻圖像的聯(lián)動，實現(xiàn)智能巡站、設(shè)備巡檢等全新的智能場景應(yīng)用。研制開發(fā)B/S架構(gòu)的智慧車站系統(tǒng)集成平臺，實現(xiàn)車站狀態(tài)的全面感知、車站數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管控和車站業(yè)務(wù)的一體化管理。

圖3 智慧車站整體運(yùn)行態(tài)勢感知示意圖

三、智慧車站示范應(yīng)用效果

上海地鐵以五座車站示范應(yīng)用為基礎(chǔ)，以運(yùn)營需求-管理效益雙維度分析為依據(jù)，不斷優(yōu)化智慧車站系統(tǒng)設(shè)計方案，打造車站智慧應(yīng)用場景，提升車站運(yùn)營管理效率和服務(wù)水平，取得階段性成果。

（一）全面提升車站客運(yùn)管理能力

提供智能客運(yùn)管理功能，在客流高峰和突發(fā)大客流等情況下，能自動啟動相應(yīng)的處置預(yù)案，聯(lián)動相關(guān)設(shè)備按照預(yù)定方式運(yùn)轉(zhuǎn)，確保車站客運(yùn)組織的安全有序和科學(xué)合理，降低車站工作人員人工監(jiān)視、判斷和處置的工作量，全面提升車站客運(yùn)管理的智慧化水平。提供智能乘車引導(dǎo)功能，在豐富乘客服務(wù)信息時，實現(xiàn)基于位置的車站信息發(fā)布和乘車引導(dǎo)，全面提升車站服務(wù)能力和公眾出行體驗。提供導(dǎo)盲服務(wù)，滿足特殊人群出行需求。智能乘車引導(dǎo)功能還為均衡列車各車廂客流、在有限運(yùn)力下提升線路實際運(yùn)量發(fā)揮積極作用。

（二）全面提升車站設(shè)備管理能力

正常運(yùn)營模式下，車站各專業(yè)系統(tǒng)按時間表方式自動運(yùn)行；車站運(yùn)營場景變化時，系統(tǒng)自動啟動對應(yīng)的場景聯(lián)動程序，控制相關(guān)設(shè)備按照預(yù)定方式運(yùn)轉(zhuǎn)，不僅大幅降低人工操作的工作量，還有效提升突發(fā)事件處置的正確性和及時性，并同步降低車站能耗水平。

智能開關(guān)站場景應(yīng)用后，典型車站開站時間從先前的35分鐘壓縮到8分鐘，不僅極大提升車站運(yùn)營管理效率，同時也為車站崗位復(fù)合創(chuàng)造了條件，并為繁忙的夜間維護(hù)施工留出更多時間。設(shè)備智能運(yùn)維技術(shù)和三維可視化技術(shù)的融合應(yīng)用，為設(shè)備健康監(jiān)測、故障預(yù)警和快速修復(fù)提供全新的智能化手段，可有效降低車站設(shè)備故障率，為車站安全運(yùn)營提供保障。綜合管理看板的應(yīng)用，可全面提升車站整體運(yùn)行態(tài)勢的監(jiān)控能力，為協(xié)助車站管理人員聚焦運(yùn)營考核指標(biāo)并快速響應(yīng)處置提供全面而直觀的手段。

（三）全面提升車站人員管理能力

應(yīng)用室內(nèi)定位技術(shù)，實現(xiàn)基于位置的車站人員管理，實現(xiàn)任務(wù)動態(tài)派發(fā)和信息主動上傳，為車站人員績效考核管理提供科學(xué)、定量的評價依據(jù)。通過人員績效考評，科學(xué)制定崗位復(fù)合和管理優(yōu)化方案，有效降低車站運(yùn)營管理成本，實現(xiàn)將本增效、管理優(yōu)化的目標(biāo)。

四、智慧車站技術(shù)深化研究方向

智慧車站技術(shù)研究與經(jīng)驗積累需要經(jīng)歷螺旋形上升的發(fā)展過程。智慧車站技術(shù)深化研究的方向包括兩個層面，首先是產(chǎn)品技術(shù)層面的深化研究，其次是總體方案層面的深化研究。

（一）產(chǎn)品技術(shù)層面的深化研究

目前智慧車站技術(shù)的研究與應(yīng)用還處于起步階段，隨著新一代信息技術(shù)的不斷發(fā)展，一些目前認(rèn)為不成熟的技術(shù)，將來可能會在智慧車站應(yīng)用中發(fā)揮重要作用。例如采用智能視頻分析技術(shù)檢測乘客行為時，目前的智能分析算法還存在局限性，誤報率較高，實際應(yīng)用受到限制；但隨著算力的增長和模型算法的進(jìn)化，智能分析結(jié)果的準(zhǔn)確率將不斷上升，基于乘客行為分析的應(yīng)用場景將遠(yuǎn)比目前車站應(yīng)用場景豐富。

（二）總體方案層面的深化研究

事實上，不同車站的客流特征差異顯著。以上海地鐵為例，虹橋火車站、人民廣場等樞紐車站的日均客流超過25萬人次，而望園路、金海湖等部分車站的日均客流不足3000人次，客流數(shù)據(jù)差異懸殊。顯然，不同客流特征的車站應(yīng)該采用不同的智慧車站技術(shù)方案。對于客流量較大的樞紐車站，應(yīng)重點研究客流疏導(dǎo)的智能化解決方案，確保車站運(yùn)營的安全有序；而對于客流量較小的車站，可考慮無人值守或少人值守的智慧車站解決方案，以進(jìn)一步挖掘管理潛力、降低運(yùn)營成本。數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智慧化發(fā)展是軌道交通行業(yè)的發(fā)展方向。車站是軌道交通運(yùn)營管理的基本單元，智慧車站技術(shù)研究是城軌智慧化研究的重要抓手。

智慧車站技術(shù)研究與應(yīng)用應(yīng)循序漸進(jìn)，應(yīng)考慮可持續(xù)發(fā)展，不可盲目冒進(jìn)。上海地鐵在推進(jìn)智慧車站技術(shù)研究和示范應(yīng)用的過程中，始終堅持運(yùn)營需求-管理效益雙維度分析方法，聚焦先進(jìn)適用技術(shù)的研究和融合應(yīng)用，優(yōu)先選用性價比更高的智能化技術(shù)，通過精選智慧應(yīng)用場景來解決運(yùn)營管理中的痛點難點問題，實現(xiàn)智慧車站全生命周期投入產(chǎn)出效益的最大化。