閔晶晶

（廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院股份有限公司）

1 引言

2013年，工業(yè)和信息化部等八部委聯(lián)合起草了《關(guān)于促進(jìn)我國(guó)智慧城市健康發(fā)展的指導(dǎo)意見》，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部公布了首批國(guó)家智慧城市試點(diǎn)名單，自此，智慧城市的重要組成部分—智慧交通進(jìn)入快速發(fā)展期，“智慧車站”、“智慧城軌”、“智慧地鐵”等概念開始出現(xiàn)[1]。

同期，國(guó)內(nèi)軌道交通行業(yè)關(guān)于智慧地鐵的研究和實(shí)踐近年來(lái)進(jìn)入快速發(fā)展的階段，上海、廣州、北京等一線城市先后對(duì)智慧地鐵進(jìn)行較為全面和深入的研究，積極開展智慧地鐵的研究、規(guī)劃和建設(shè)試點(diǎn)。智慧地鐵建設(shè)提升主要體現(xiàn)以下兩個(gè)方面：

1）乘客服務(wù)方面

智慧地鐵應(yīng)以人為本，通過更多人性化、智能化的服務(wù)手段，從被動(dòng)、單一、遲滯的服務(wù)方式，全面轉(zhuǎn)向主動(dòng)、整合、及時(shí)的服務(wù)方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)乘客出行的主動(dòng)感知以及精準(zhǔn)分析，圍繞精準(zhǔn)資訊、多元票務(wù)、智能客運(yùn)組織等進(jìn)行提升，發(fā)揮智慧地鐵全方位的價(jià)值[2]。

2）運(yùn)營(yíng)管理方面

智慧地鐵運(yùn)營(yíng)管理乘客出行為中心提高優(yōu)質(zhì)運(yùn)營(yíng)服務(wù)保障能力進(jìn)行創(chuàng)新，通過物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)手段，改善傳統(tǒng)運(yùn)營(yíng)模式下數(shù)據(jù)分散、信息孤單、平臺(tái)封閉、響應(yīng)緩慢、決策不及時(shí)等現(xiàn)狀問題，綜合增強(qiáng)運(yùn)營(yíng)管理的多態(tài)場(chǎng)景應(yīng)用能力，滿足數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的運(yùn)營(yíng)品質(zhì)要求，并不斷適配線網(wǎng)發(fā)展需求，著力技術(shù)變革創(chuàng)新實(shí)踐，與智慧乘客服務(wù)的需求相協(xié)調(diào)、與區(qū)域引領(lǐng)發(fā)展戰(zhàn)略的定位相適應(yīng)，全面構(gòu)筑精準(zhǔn)高效運(yùn)營(yíng)管理體系[3]。

2 專用通信系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

專用通信系統(tǒng)作為城市軌道交通運(yùn)營(yíng)指揮、服務(wù)乘客和傳遞及收集各種信息的手段，在智慧地鐵模式下，針對(duì)于地鐵專用通信系統(tǒng)各子系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀，主要存在以下問題：

①乘客信息系統(tǒng)終端主要以站廳及站臺(tái)吊掛PIS屏為主，其中站臺(tái)PIS吊掛于站門候車區(qū)域。由于站臺(tái)橫向及縱向空間有限，吊掛PIS屏對(duì)站臺(tái)監(jiān)控造成遮擋，同時(shí)與站臺(tái)導(dǎo)向牌安裝位置沖突對(duì)乘客導(dǎo)引及信息展示造成乘客信息獲取不便，無(wú)法達(dá)到乘客精準(zhǔn)化服務(wù)需求。

②視頻監(jiān)視系統(tǒng)建設(shè)已由原模擬標(biāo)清全面轉(zhuǎn)入數(shù)字高清，但依然自動(dòng)化及智能化程度不夠高，往往需要人力全天候?qū)χO(jiān)視屏，觀察地鐵車站運(yùn)營(yíng)情況。如今人工智能等技術(shù)發(fā)展異常迅猛，各類智能視頻分析應(yīng)用可提高運(yùn)營(yíng)管理效率、降低運(yùn)營(yíng)人工成本，同時(shí)也為運(yùn)營(yíng)車站全系統(tǒng)感知管控提供可能[4]。

③地下車站范圍內(nèi)運(yùn)營(yíng)人員可通過移動(dòng)通訊工具（專用無(wú)線手持臺(tái)、手機(jī)等）進(jìn)行呼叫通話，但在室內(nèi)環(huán)境，無(wú)法定位運(yùn)營(yíng)人員具體位置（移動(dòng)臺(tái)只能定位到基站覆蓋范圍內(nèi)），在突發(fā)情況下，無(wú)法根據(jù)運(yùn)營(yíng)人員位置及事件地點(diǎn)進(jìn)行最有效的指揮調(diào)度，達(dá)不到高效指揮調(diào)度要求。

④通信承載網(wǎng)作為通信的核心，支撐著所有信息的傳輸，由于智慧地鐵業(yè)務(wù)劇增，傳統(tǒng)傳輸系統(tǒng)（SDH、MSTP、增強(qiáng)型MSTP、PTN）均無(wú)法滿足現(xiàn)有業(yè)務(wù)（如云平臺(tái)）的帶寬要求，需要高帶寬、高保護(hù)、更低時(shí)延承載網(wǎng)來(lái)滿足相關(guān)業(yè)務(wù)的要求。

⑤隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)快速發(fā)展，利用物聯(lián)網(wǎng)及新技術(shù)及設(shè)備（如移動(dòng)客服、智能安檢、智慧安防、智能機(jī)器人、智能客服、自助設(shè)備）等建設(shè)智慧車站，實(shí)現(xiàn)車站內(nèi)智能感知需要，缺乏一套高帶寬、低延時(shí)、多接入無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)承載數(shù)據(jù)的接入[5]。

3 專用通信創(chuàng)新思路

根據(jù)智慧地鐵需求及專用通信系統(tǒng)現(xiàn)狀，并結(jié)合廣州及南昌智慧車站示范站建設(shè)情況，對(duì)專用通信系統(tǒng)提出以下創(chuàng)新及應(yīng)用，進(jìn)一步提高專用通信系統(tǒng)對(duì)地鐵運(yùn)營(yíng)工作人員及乘客服務(wù)的作用。

3.1 精準(zhǔn)乘客導(dǎo)乘

為實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)乘客信息顯示及導(dǎo)乘，將車輛乘客密度檢測(cè)與PIS系統(tǒng)相結(jié)合，車廂乘客密度信息通過PIS車地?zé)o線通信系統(tǒng)及時(shí)地發(fā)送到下一車站，并通過站臺(tái)門嵌入式智能導(dǎo)引屏為候車乘客提供即將進(jìn)站列車的車廂擁擠度信息，引導(dǎo)乘客提前適配車廂客流密度排隊(duì)候車。

3.2 AI視頻分析

依托先進(jìn)的AI識(shí)別技術(shù)，對(duì)客流進(jìn)出站情況采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，幫助車站更好地分析客流出行規(guī)律和重點(diǎn)關(guān)注事件，提前做好對(duì)應(yīng)的管控與服務(wù)工作，改善整體乘車體驗(yàn)；同時(shí)通過智能分析攝像機(jī)配套設(shè)施，加強(qiáng)對(duì)地鐵異常事件的感知和預(yù)警，進(jìn)行及時(shí)處置管控[5]。

3.3 室內(nèi)定位

基于室內(nèi)定位系統(tǒng)監(jiān)測(cè)車站內(nèi)部工作人員的實(shí)時(shí)位置，及時(shí)掌握工作人員的位置分布、個(gè)體定位和運(yùn)動(dòng)軌跡，在發(fā)生應(yīng)急時(shí)及時(shí)知曉車站站務(wù)及其他車站工作人員的具體位置實(shí)現(xiàn)有效地調(diào)度指揮，進(jìn)一步提升地鐵運(yùn)營(yíng)精細(xì)化管理水平和人員管理能力[6]。

3.4 高帶寬承載網(wǎng)

為滿足智慧地鐵相關(guān)業(yè)務(wù)（如云平臺(tái)等）需求，結(jié)合電信承載網(wǎng)發(fā)展及應(yīng)用，提出了光傳送網(wǎng)OTN在地鐵傳輸領(lǐng)域的應(yīng)用。

光傳送網(wǎng)基于G.872和G.709的新型傳送體系，OTN幀結(jié)構(gòu)支持10G/100G/200G/400G通道融合光層DWDM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)更寬管道；同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)化程度高，業(yè)務(wù)側(cè)支持任意速率的接入需求。

3.5 Wi-Fi6

為實(shí)現(xiàn)車站利用智能化設(shè)備、新型高速通信網(wǎng)等設(shè)施達(dá)到智慧管理的目的，在地鐵車站范圍內(nèi)部署基于6代Wi-Fi（802.11ax）的生產(chǎn)管理網(wǎng)[7]，即在車站站廳、站臺(tái)、主要設(shè)備區(qū)、出入口通道區(qū)域?qū)崿F(xiàn)Wi-Fi覆蓋，為車站智能化設(shè)備提供網(wǎng)絡(luò)傳輸通道，從而豐富運(yùn)營(yíng)智能管理措施，提升運(yùn)營(yíng)工作效率和降低運(yùn)營(yíng)成本。

4 應(yīng)用方案

4.1 智能PIS導(dǎo)引

在原乘客信息系統(tǒng)基礎(chǔ)上，將站臺(tái)吊掛PIS屏取消，替換為2180mm（86in）4K分辨率長(zhǎng)條型LCD屏，接入既有PIS系統(tǒng)，并將播控器升級(jí)為4K播控器，滿足更高清晰度要求。

2180mm（86in）長(zhǎng)條形PIS屏嵌入式安裝于站臺(tái)屏蔽門上方，站臺(tái)門頂箱結(jié)構(gòu)需預(yù)留PIS屏安裝接口，同時(shí)原PIS播控系統(tǒng)通過車輛承重或車廂客流密度分析設(shè)備，利用PIS車地?zé)o線通信網(wǎng)絡(luò)將列車擁擠度信息上傳至地面控制中心PIS系統(tǒng)，由中心下發(fā)至列車下一站PIS系統(tǒng)并顯示。

出入口一體化導(dǎo)向門匾采用燈箱體與2180mm（86in）長(zhǎng)條形LCD屏結(jié)合安裝，替代原整條燈箱導(dǎo)向牌；通信專業(yè)向裝修導(dǎo)向?qū)I(yè)提供LCD屏尺寸信息及安裝要求，電源及數(shù)據(jù)傳輸由通信專業(yè)負(fù)責(zé)。出入口一體化導(dǎo)向門匾將不可變動(dòng)信息依舊用燈箱顯示，如車站名稱，出入口編號(hào)等；對(duì)于因季節(jié)變化及運(yùn)營(yíng)突發(fā)事件等情況可能變化的信息，由電子屏負(fù)責(zé)顯示，包括車站開關(guān)站信息、首發(fā)末班車信息、車站疫情防控信息等，提高乘客乘車效率。

另外，通過PIS與互聯(lián)網(wǎng)的接口，將列車到站等信息推送給地鐵官方APP，乘客可直接在站外通過查看APP了解相關(guān)列車運(yùn)營(yíng)及到站信息，達(dá)到精準(zhǔn)信息的推送要求。

4.2 智能視頻分析

智能視頻分析系統(tǒng)在傳統(tǒng)視頻系統(tǒng)設(shè)備基礎(chǔ)上，將普通攝像機(jī)替換為各類功能攝像機(jī)、并對(duì)應(yīng)增加后端智能分析服務(wù)器及算法，相應(yīng)的AI分析結(jié)果推送至各需求業(yè)務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)車站的智能管控。

1）客流密度檢測(cè)

此類攝像機(jī)部署在出入口、安檢點(diǎn)、站臺(tái)處，通過對(duì)不同區(qū)域的人員數(shù)量進(jìn)行實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)區(qū)域人數(shù)超過設(shè)置的閾值時(shí)，運(yùn)營(yíng)人員合理地對(duì)人群進(jìn)行疏導(dǎo)和分流，提升安全管理工作效率[7]。

2）客流計(jì)數(shù)

采用垂直雙鏡頭客流統(tǒng)計(jì)攝像機(jī)，部署在出入口通道處，準(zhǔn)確計(jì)算視頻覆蓋區(qū)域內(nèi)乘客進(jìn)入和離開總數(shù)，并且對(duì)在計(jì)數(shù)區(qū)域乘客行為分析，有效區(qū)分進(jìn)與出數(shù)量，避免重復(fù)計(jì)數(shù)[6]。

3）扶梯異常檢測(cè)

此類攝像機(jī)部署在自動(dòng)扶梯上、下方口，當(dāng)出現(xiàn)逆行、人員摔倒、行李滑落、電扶梯非正常停梯等事件時(shí)，避免給乘客的正常出行造成影響。

4）遺留物品檢測(cè)

此類攝像機(jī)部署在客流量較大的自動(dòng)售票機(jī)處，可以及時(shí)檢測(cè)出劃定區(qū)域異常遺留的物品，及時(shí)通知站內(nèi)工作人員處理。

5）隔欄傳物檢測(cè)

此類攝像機(jī)部署在付費(fèi)區(qū)和非付費(fèi)區(qū)交界處，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)隔欄傳物事件，避免違規(guī)物品進(jìn)入付費(fèi)區(qū)域。

6）區(qū)域入侵檢測(cè)

此類攝像機(jī)部署在客流量較大的站臺(tái)、疏散通道等地，可自由設(shè)置布控時(shí)間段。

7）卷簾門下人員檢測(cè)

此類攝像機(jī)部署在卷簾門附近，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)卷簾門下方出現(xiàn)的人員逗留事件，避免卷簾門誤傷人、輔助工作人員關(guān)站。

4.3 室內(nèi)定位

室內(nèi)定位系統(tǒng)主要由信標(biāo)、地圖引擎、佩戴終端、可采用藍(lán)牙及UWB等技術(shù)實(shí)現(xiàn)，定位精度均可達(dá)到亞米級(jí)，運(yùn)營(yíng)人員佩戴定位終端，地圖引擎集成于車站智能管控平臺(tái)，調(diào)度人員可在平臺(tái)上實(shí)時(shí)了解運(yùn)營(yíng)工作人員位置信息，滿足突發(fā)事件下人員高效的調(diào)度指揮。

4.4 車站生產(chǎn)無(wú)線網(wǎng)

生產(chǎn)無(wú)線網(wǎng)主要由AP（無(wú)線接入點(diǎn)）、交換機(jī)、光纜、七類網(wǎng)線、無(wú)線控制器、服務(wù)器、網(wǎng)管軟件及網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備等構(gòu)成。單個(gè)AP的覆蓋半徑按15m考慮，一般典型車站預(yù)計(jì)需要部署30個(gè)AP，即可實(shí)現(xiàn)車站站廳、站臺(tái)、主要設(shè)備區(qū)、出入口通道區(qū)域的Wi-Fi全覆蓋。

5 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)智慧地鐵需求分析，結(jié)合地鐵專用通信系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀，提出了智能PIS導(dǎo)引、智能視頻分析、室內(nèi)定位、OTN承載網(wǎng)、802.11ax技術(shù)應(yīng)用，解決智慧地鐵相關(guān)業(yè)務(wù)的需求瓶頸，為智慧地鐵精準(zhǔn)化資訊服務(wù)、多元化票務(wù)服務(wù)、自適應(yīng)客運(yùn)組織、精準(zhǔn)靈活的運(yùn)輸組織、協(xié)同高效的調(diào)度指揮車站的全景管控提供技術(shù)支撐，同時(shí)也為國(guó)內(nèi)其他城市智慧地鐵相關(guān)建設(shè)提供借鑒。