蔡昌俊，朱小山，邱啟盛，王藝達(dá)，白 麗，張凌云

（1. 廣州地鐵集團(tuán)有限公司，廣東廣州 510380；2. 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司，北京 100081）

在粵港澳大灣區(qū)“城際+地鐵”線網(wǎng)一體化運(yùn)營(yíng)背景下，城際鐵路以快速、便捷、高密度優(yōu)勢(shì)互聯(lián)都市圈，承擔(dān)相鄰城市之間的日常通勤、購(gòu)物、休閑等出行需求[1]。廣州都市圈經(jīng)濟(jì)聯(lián)系緊密，客流強(qiáng)度高，乘客以當(dāng)日跨城往返為主，早晚高峰明顯；車站串聯(lián)交通樞紐節(jié)點(diǎn)，具有典型的“高密度、小編組、公交化”的特點(diǎn)。廣州已開通和在建城際鐵路線路基于傳統(tǒng)模式，車站運(yùn)管的智慧化手段不足，隨著竣工線路的陸續(xù)開通，海量設(shè)備投入運(yùn)營(yíng)以及客流規(guī)模化增長(zhǎng)，對(duì)用工投入形成巨大壓力，亟需通過數(shù)字化、自動(dòng)化、智能化手段統(tǒng)籌全局提升運(yùn)管效能，降低人工成本[2]。

1 城際鐵路公交化運(yùn)管新特征分析

（1）線路特點(diǎn)。不同于高鐵長(zhǎng)里程跨省出行和地鐵市內(nèi)通行，公交化城際鐵路以滿足都市圈毗鄰城市間1 h通達(dá)為核心[3]，兼顧市內(nèi)跨區(qū)、日常通勤、短途商務(wù)、旅游出行需求，線路區(qū)間長(zhǎng)度和運(yùn)行速度高于地鐵，低于高鐵，客流具有明顯早晚高峰特點(diǎn)，聯(lián)程換乘接近地鐵公交化方式，行車靈活編組、車廂以立席為主，可大運(yùn)量承載。

（2）車站特點(diǎn)。廣州城際鐵路車站分布以串聯(lián)地鐵換乘車站為主，密度低于地鐵，強(qiáng)調(diào)出入口或與地鐵換乘通道的客流快速流轉(zhuǎn)，逐漸淡化高鐵車站行包、候車等功能[4]。城際鐵路車站的站內(nèi)導(dǎo)航、站臺(tái)候車、安檢進(jìn)站、多元票務(wù)支付等功能需支撐高峰客流快速換乘和進(jìn)出站的壓力。

（3）崗位特點(diǎn)。廣州城際鐵路車站密度較高，車站人員要具備一崗多能，支持靈活調(diào)配，國(guó)鐵模式下，調(diào)度、中控、安全員職責(zé)垂直劃分多級(jí)管理，按照傳統(tǒng)人力投入規(guī)模，難以支持車站多、大客流需求，必須轉(zhuǎn)變定員定崗方式，適應(yīng)公交化運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景[5]。運(yùn)維方面，需借助智慧化平臺(tái)提升“工、電、供”等專業(yè)人員綜合技能，實(shí)現(xiàn)城際鐵路和地鐵無差別化運(yùn)維。

2 “城際 + 地鐵”一體化需求

廣州地鐵集團(tuán)有限公司（以下簡(jiǎn)稱“廣州地鐵”）接手珠三角城際鐵路后同時(shí)運(yùn)營(yíng)地鐵和城際鐵路，廣州地鐵已具備較完善的云平臺(tái)基礎(chǔ)設(shè)施，在公交化運(yùn)營(yíng)的技術(shù)運(yùn)用和信息化架構(gòu)治理方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)實(shí)力。因此，廣州城際鐵路車站智慧化提升以“城際 +城軌”一體化融合為方向，主要需求如下。

（1）乘客服務(wù)管理一體化融合。隨著城際鐵路線網(wǎng)規(guī)模化，跨城市通勤趨向?yàn)橹黧w客流，乘客的城際屬性和地鐵屬性逐漸重合，城際鐵路即地鐵，隨走隨乘的習(xí)慣將逐漸歸一化，需對(duì)乘客便捷購(gòu)票、移動(dòng)端應(yīng)用程序（APP）全路徑規(guī)劃、安檢互認(rèn)、無感通行等服務(wù)進(jìn)行一體化管理。

（2）運(yùn)營(yíng)管理一體化融合。廣州城際鐵路客流規(guī)模將接近地鐵，早晚高峰明顯，客流快速流轉(zhuǎn)和應(yīng)急管理上要求“人-機(jī)-環(huán)”靈敏協(xié)同，行車調(diào)度要求“城際+城軌”線網(wǎng)運(yùn)力一盤棋精準(zhǔn)投放，云端設(shè)備要求屏蔽底層差異實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理，站務(wù)及站管模式上需要集約化和靈活調(diào)配，城際鐵路運(yùn)管各場(chǎng)景要充分利用地鐵既有運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)和數(shù)字化管控能力，提升運(yùn)作效率[6]。

（3）運(yùn)維管理一體化融合。廣州城際鐵路既有線車站部署了環(huán)境與設(shè)備監(jiān)測(cè)、視頻監(jiān)控、防火報(bào)警、電扶梯、站臺(tái)門等設(shè)備和系統(tǒng)，運(yùn)維信息碎片化，但從設(shè)備規(guī)格與系統(tǒng)功能上與地鐵相似度較高，需要通過數(shù)字化、智能化運(yùn)維平臺(tái)統(tǒng)一管理，整合運(yùn)維策略和運(yùn)維流程，促進(jìn)城際鐵路、地鐵2套運(yùn)維體系向一體化運(yùn)維轉(zhuǎn)變，計(jì)劃修向狀態(tài)修轉(zhuǎn)變，降低人工作業(yè)，減少重復(fù)崗位[7]。

（4）數(shù)據(jù)管理一體化融合。數(shù)據(jù)成為生產(chǎn)要素和價(jià)值體現(xiàn)，目前廣州城際鐵路與地鐵的數(shù)據(jù)相互獨(dú)立，一體化聚合的乘客數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)不僅能夠有效支撐全網(wǎng)運(yùn)力投放、改善運(yùn)營(yíng)服務(wù)、節(jié)能降耗，還可向周邊產(chǎn)業(yè)賦能，擴(kuò)大資源經(jīng)營(yíng)衍生經(jīng)濟(jì)，創(chuàng)造新利潤(rùn)空間[8]。

3 城際鐵路智慧運(yùn)管系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

城際鐵路智慧運(yùn)管系統(tǒng)技術(shù)體系主要依托廣州地鐵云數(shù)據(jù)中心，基于廣州地鐵“穗騰OS”物聯(lián)平臺(tái)、策略引擎平臺(tái)、大數(shù)據(jù)平臺(tái)、算法平臺(tái)等工具化組件，進(jìn)行“地鐵+城際”的既有線改造和新線標(biāo)準(zhǔn)化接入，支撐城際鐵路運(yùn)管業(yè)務(wù)智慧化應(yīng)用的快速開發(fā)和迭代，實(shí)現(xiàn)全域數(shù)字化融合、業(yè)務(wù)通達(dá)以及全生命周期運(yùn)營(yíng)的一體化管理?？傮w技術(shù)架構(gòu)由物聯(lián)層、平臺(tái)層、功能組件層、業(yè)務(wù)層組成，如圖1所示。

圖1 廣州城際鐵路智慧運(yùn)管系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

（1）物聯(lián)層?；谖锫?lián)平臺(tái)設(shè)備鏈接單元，在標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上，借助即插即用的能力統(tǒng)一接入各類車站設(shè)備終端，利用“穗騰OS”既有物模型為導(dǎo)向，進(jìn)一步繼承和創(chuàng)建城際鐵路特有的分類模型，實(shí)現(xiàn)設(shè)備識(shí)別、解析、數(shù)字轉(zhuǎn)化與共享。

（2）平臺(tái)層?；诖髷?shù)據(jù)平臺(tái)計(jì)算服務(wù)和數(shù)據(jù)治理能力，通過數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范處理流程，聚合城際鐵路全業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，構(gòu)建全業(yè)務(wù)指標(biāo)體系，利用算法平臺(tái)深度學(xué)習(xí)框架和算法庫工具，搭建圖像識(shí)別、視頻分析類業(yè)務(wù)的模型訓(xùn)練、模型評(píng)估和模型發(fā)布的體系框架，通過數(shù)據(jù)共享服務(wù)和權(quán)限控制策略提供城際鐵路主題模型的數(shù)據(jù)集成和調(diào)用服務(wù)。

（3）功能組件層。通過平臺(tái)層數(shù)據(jù)分析和人工智能（AI）算法庫沉淀出智慧運(yùn)管場(chǎng)景業(yè)務(wù)模型，遵循廣州地鐵統(tǒng)一的開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)與管理規(guī)范，利用“穗騰OS”流程嵌入、接口發(fā)布等通用工具，對(duì)業(yè)務(wù)功能進(jìn)行服務(wù)組件封裝，形成城際鐵路智慧運(yùn)管功能組件池，提供上層業(yè)務(wù)敏捷構(gòu)建能力。

（4）業(yè)務(wù)層。按照面向乘客服務(wù)、運(yùn)營(yíng)管理、智能運(yùn)維、資源經(jīng)營(yíng)4類業(yè)務(wù)需求，從組件池中篩選功能，通過策略引擎平臺(tái)組裝功能編排流程，按需構(gòu)建各業(yè)務(wù)人員智慧運(yùn)營(yíng)工作臺(tái)和數(shù)據(jù)可視化頁面，實(shí)現(xiàn)全場(chǎng)景的數(shù)字化運(yùn)營(yíng)管理。

4 城際鐵路智慧運(yùn)管系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

廣州城際鐵路智慧運(yùn)管系統(tǒng)以公交化、一體化、智能化為主導(dǎo)原則，設(shè)計(jì)乘客服務(wù)、運(yùn)營(yíng)管理、智能運(yùn)維、資源經(jīng)營(yíng)4大業(yè)務(wù)功能，如圖2所示。

圖2 廣州城際鐵路智慧運(yùn)管系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

4.1 乘客服務(wù)功能設(shè)計(jì)

圍繞乘客便捷出行，為乘客進(jìn)出車站乘車提供線上線下的智慧出行全景服務(wù)，擴(kuò)大乘客服務(wù)的智慧化應(yīng)用，為乘客營(yíng)造便捷、舒適的數(shù)字化出行體驗(yàn)，乘客服務(wù)功能如下。

（1）客流監(jiān)測(cè)。提供針對(duì)車站區(qū)域的客流監(jiān)控、客流統(tǒng)計(jì)、客流預(yù)測(cè)、客流預(yù)警、客流共享功能，通過采集相關(guān)區(qū)域的視頻圖像，實(shí)時(shí)分析閘機(jī)口、售票區(qū)、換乘通道、站臺(tái)、樓梯扶梯、站廳的客流密度，感知車站客流的分布和發(fā)展態(tài)勢(shì)[9]。

（2）掌上城際?；趶V州地鐵APP，擴(kuò)展城際頻道頁面，包含路徑規(guī)劃、實(shí)時(shí)信息、統(tǒng)一票務(wù)、統(tǒng)一支付、動(dòng)態(tài)行程管理等子功能，提供出行方案推薦、列車定位、到發(fā)時(shí)間、車站和車廂擁擠度、綜合交通等信息服務(wù)[10]。

（3）智能向?qū)?。基于?代移動(dòng)通信（5G）、無線局域網(wǎng)（WIFI）、超寬帶（UWB）等多種定位技術(shù)，以APP和站內(nèi)觸摸屏方式，提供3D導(dǎo)航示意，引導(dǎo)乘客前往換乘通道、洗手間、問詢臺(tái)、出入口、自動(dòng)體外除顫器（AED）等位置，當(dāng)出現(xiàn)應(yīng)急事件時(shí)，電子導(dǎo)引、電子導(dǎo)向等終端聯(lián)動(dòng)發(fā)布應(yīng)急處理信息，顯示疏散路線、消防通道、AED急救步驟等應(yīng)急指導(dǎo)提示[11]。

（4）智能客服。采用柜臺(tái)式機(jī)器人提供語音和觸屏交互，對(duì)話場(chǎng)景支持車站名稱、換乘信息等關(guān)鍵詞識(shí)別和模糊搜索，提供生物識(shí)別注冊(cè)服務(wù)、人工遠(yuǎn)程視頻求助服務(wù)、公共宣傳及綜合資訊信息服務(wù)。

（5）無感通行。借助一體化智能安檢設(shè)備、信用安檢、智能閘機(jī)實(shí)現(xiàn)安檢一體通過，提供預(yù)約進(jìn)站、智能判圖功能，提高通過能力，實(shí)現(xiàn)乘客進(jìn)站無停留[12]。

4.2 運(yùn)營(yíng)管理功能設(shè)計(jì)

運(yùn)營(yíng)管理以車站為重點(diǎn)，構(gòu)建場(chǎng)景化控制、精準(zhǔn)運(yùn)力投放、風(fēng)險(xiǎn)感知預(yù)判、應(yīng)急迅速處置、低碳節(jié)能、安全高效的管控能力，在數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)、服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)方面與地鐵銜接，實(shí)現(xiàn)城際鐵路與地鐵的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，一體化管理，具體功能如下。

（1）設(shè)備物聯(lián)全息管控。利用“穗騰OS”物聯(lián)平臺(tái)物模型接入工具，結(jié)合建筑信息模型（BIM）與站內(nèi)導(dǎo)航等3D可視化技術(shù)，將車站設(shè)施設(shè)備從物理形態(tài)映射為數(shù)字可視化狀態(tài)，既能一張圖總覽全貌，也支持逐級(jí)下探到車站點(diǎn)、端、面的微觀狀態(tài)和操作控制。

（2）一鍵開關(guān)站。通過設(shè)備物聯(lián)全息管控功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)照明系統(tǒng)、環(huán)控系統(tǒng)、閘機(jī)、防盜卷簾、電扶梯等設(shè)備控制，開關(guān)站操作前后，配合遠(yuǎn)程視頻交叉檢驗(yàn)設(shè)備狀態(tài)，功能頁面可集成在移動(dòng)站務(wù)終端和桌面控制臺(tái)。

（3）移動(dòng)站務(wù)。包括可視化、應(yīng)急聯(lián)控、站務(wù)管理、設(shè)備聯(lián)動(dòng)控制功能，通過移動(dòng)終端WIFI或5G連接，對(duì)車站各專業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，感知站內(nèi)客流分布、掌握設(shè)備設(shè)施狀態(tài)，輔助站務(wù)安全高效管理[13]。

（4）智能行車調(diào)度。以“城際+地鐵”融合乘客畫像模型和域內(nèi)域外客流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合線路設(shè)計(jì)條件，利用智能算法平臺(tái)，訓(xùn)練挖掘乘客出行規(guī)律，精準(zhǔn)預(yù)測(cè)時(shí)點(diǎn)、時(shí)空客流，通過調(diào)度仿真推演智能生成運(yùn)行圖，可靈活制定交路策略，提升客流匹配的運(yùn)力投放精度。

（5）安全應(yīng)急管理。主要由隧道區(qū)間應(yīng)急處置、車站客流應(yīng)急處置功能組成，與應(yīng)急指揮中心上下聯(lián)動(dòng)，運(yùn)用設(shè)備監(jiān)測(cè)、視頻監(jiān)控、異常預(yù)警、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及態(tài)勢(shì)分析等集成交互能力，增加在隧道區(qū)間和換乘站乘客疊加客流應(yīng)急的仿真推演模型，對(duì)外延站臺(tái)區(qū)域人員滯留重點(diǎn)監(jiān)控、防止客傷、提高綜合應(yīng)急處置能力。

（6）能源管理?；谠O(shè)備物聯(lián)全息管控功能，獲取車站機(jī)電設(shè)備的用電數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)能源數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、能耗展示、節(jié)能診斷、能源績(jī)效等分析挖掘，持續(xù)優(yōu)化節(jié)能控制算法和用電設(shè)備的控制策略，降低用電成本。

4.3 智能運(yùn)維功能設(shè)計(jì)

智能運(yùn)維以設(shè)備為對(duì)象，建立設(shè)備設(shè)施感知和故障預(yù)警的全生命周期監(jiān)測(cè)管理體系，具體功能如下。

（1）視覺成像監(jiān)測(cè)。提供視頻監(jiān)控終端、多功能雷達(dá)、智能綜合分析功能。通過視頻圖像識(shí)別、紅外、激光等先進(jìn)雷達(dá)探測(cè)和成像技術(shù)的綜合運(yùn)用，劃分重點(diǎn)監(jiān)測(cè)區(qū)域，對(duì)區(qū)域中的事件進(jìn)行預(yù)警和場(chǎng)景分析；異常事件識(shí)別包括站臺(tái)門異物、越線、入侵、進(jìn)入/離開、遺留物/搬移、遮擋、煙火、自動(dòng)跟蹤、乘客異常行為、客流超限、區(qū)域目標(biāo)密度持續(xù)增加等。

（2）機(jī)器智能巡檢。由機(jī)器人控制系統(tǒng)、采集系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)、巡檢管理系統(tǒng)組成，支持自定義專業(yè)設(shè)備巡檢，并對(duì)巡檢結(jié)果進(jìn)行歸納、統(tǒng)計(jì)和對(duì)比。提供固定路線巡檢，可對(duì)車站公共區(qū)關(guān)鍵設(shè)備，如售檢票、電扶梯、屏蔽門、車站壁面濕漬、鐵軌幾何形位等進(jìn)行自動(dòng)巡檢[14]。

（3）設(shè)備運(yùn)維管理。包括自我傳感、自我告警、智能分析、自主診斷、自主學(xué)習(xí)、自我狀態(tài)分析、健康狀態(tài)評(píng)估以及自我保護(hù)功能。設(shè)備管理模式基于車站設(shè)備對(duì)自身的智能感知、狀態(tài)分析與健康管理，具備自主思維，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的高效全生命周期感知[15]。

（4）施工資產(chǎn)聯(lián)動(dòng)。建立數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理、設(shè)備庫存管理、全專業(yè)智能運(yùn)維、維修管理、施工管理等平臺(tái)的聯(lián)動(dòng)適配接口，提供車站資產(chǎn)管理、設(shè)備信息查詢、施工計(jì)劃管理、施工任務(wù)管理、故障處理、資產(chǎn)故障分析、施工維修看板等功能，實(shí)現(xiàn)車站設(shè)備資產(chǎn)數(shù)字化與業(yè)務(wù)接入調(diào)用的無縫集成。

4.4 資源經(jīng)營(yíng)功能設(shè)計(jì)

根據(jù)建設(shè)“都市圈綜合服務(wù)運(yùn)營(yíng)商”戰(zhàn)略，依托“城際+城軌”數(shù)字化行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，為生態(tài)伙伴提供一站式經(jīng)營(yíng)管理的數(shù)字化支撐平臺(tái)。業(yè)務(wù)上以客流為核心，向物業(yè)、商圈消費(fèi)、媒體廣告、線上線下等各資源板塊導(dǎo)流，持續(xù)營(yíng)造周邊新業(yè)態(tài)，帶動(dòng)“城際+城軌”圍繞用戶生活化提供服務(wù)延伸，促進(jìn)城際鐵路及生態(tài)體系高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展，如圖3所示，資源經(jīng)營(yíng)功能體系主要功能設(shè)計(jì)如下。

圖3 城際鐵路智慧經(jīng)營(yíng)板塊應(yīng)用場(chǎng)景

（1）物業(yè)經(jīng)營(yíng)。利用城際鐵路智慧化安防、設(shè)備監(jiān)測(cè)、智慧運(yùn)維等技術(shù)優(yōu)勢(shì)和成熟經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合廣州地鐵公有云能力，對(duì)商圈辦公樓、商場(chǎng)、酒店等提供社區(qū)安防、大屏監(jiān)控、語音電梯、物業(yè)管理等一站式智慧物業(yè)解決方案。

（2）消費(fèi)經(jīng)營(yíng)。圍繞跨城際鐵路出行特點(diǎn)，落實(shí)大灣區(qū)宜游的特征定位，充分利用大灣區(qū)良好的旅游資源，圍繞景點(diǎn)、酒店等車站周邊特色，培育城際鐵路旅游文化，為都市圈乘客提供個(gè)性化出游向?qū)?、票?wù)聯(lián)動(dòng)、酒店景點(diǎn)引導(dǎo)等服務(wù)，提升乘客出游一站式體驗(yàn)；增加APP 旅游、休閑、餐飲等頻道，以客流出行時(shí)間規(guī)律為導(dǎo)向，為乘客提供城際鐵路車站周邊餐飲、健身、娛樂等資訊，持續(xù)引導(dǎo)車站周邊門店推出符合城際鐵路乘客出行特色的消費(fèi)產(chǎn)品或服務(wù)。

（3）媒介經(jīng)營(yíng)。基于電子屏幕、車站空間廣告位的挖掘利用，打通與電商、媒體等多渠道合作，建立資源跨屏聯(lián)動(dòng)生態(tài)，實(shí)現(xiàn)車站大屏、視頻終端等廣告精準(zhǔn)投放，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品與用戶的多維度結(jié)合，提升媒介資源收益。

5 結(jié)束語

廣州城際鐵路智慧運(yùn)管系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用“穗騰OS”框架新模式，借助其標(biāo)準(zhǔn)化接入、組件化配置、低代碼開發(fā)、流程化編排等工具，能夠在建設(shè)中減少重復(fù)開發(fā)、縮短交付周期、降低成本。功能設(shè)計(jì)充分覆蓋運(yùn)管公交化場(chǎng)景需求，在運(yùn)用大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)上以實(shí)用性為主，為全面提升城際鐵路一體化運(yùn)管能力、改善乘客出行體驗(yàn)、轉(zhuǎn)變車站管理模式、推動(dòng)“城際+城軌”衍生經(jīng)濟(jì)提供清晰頂層架構(gòu)和功能規(guī)劃。