基于RFID的城市軌道交通客流誘導系統(tǒng)設計

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系統(tǒng)已無法滿足乘客的日常出行需求。為給乘客提供更精細的出行指導，文章提出基于RFID的城市軌道交通客流誘導系統(tǒng)，分析了系統(tǒng)需求，并對系統(tǒng)進行了初步設計。通過布置站內RFID系統(tǒng)獲取乘客實時位置信息，對信息進行實時的分析處理和發(fā)布，使直觀的路網及車廂客流信息更好的指導乘客出行。

關鍵詞：城市軌道交通；客流誘導系統(tǒng)；RFID；實時客流信息

城市軌道交通是備受出行者青睞的交通方式之_，各大城市對軌道交通的建設也在如火如荼進行著。隨著城市軌道交通規(guī)模不斷擴大，其路網結構日益復雜，站內建筑空間相對封閉、客流量大、人群聚集密度高，且客流流向與流線復雜，加上線路客流情況不透明等特點，使出行者對乘車路徑的信息獲取不足，往往僅能根據(jù)時間最短或距離最短原則選擇換乘線路，沒有獲得更加精細有效的客流誘導，導致車廂擁擠和換乘擁堵問題頻繁出現(xiàn)。

現(xiàn)有的城市軌道交通客流誘導系統(tǒng)主要針對突發(fā)事件下的大客流應急預案。通過站內視頻監(jiān)控系統(tǒng)等手段觀察客流情況，從而確定預案等級，采用廣播和人工疏導的方式對客流實施限流、分流措施，不僅誘導效果不佳，更無法滿足乘客日常的出行誘導需要。為了有效指導乘客出行，提高乘客出行體驗，文章提出以RFID為基礎的城市軌道交通客流誘導系統(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。與此同時地鐵日客流量屢創(chuàng)新高。據(jù)統(tǒng)計，上海地鐵全網工作日平均客流己突破900萬大關，節(jié)假日前夕的極端客流達到1000萬人次。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段地鐵擁堵，而在平峰時段客流量較少?？土鞣植荚跁r間空間上的不均衡使地鐵系統(tǒng)運力分配矛盾亟待解決。

隨著智能交通的發(fā)展，國內外在道路交通信息監(jiān)測領域的RFID應用已經相對成熟，如電子不停車收費系統(tǒng)（ETC）、智能停車場、公交調度，電子站牌等。在軌道交通方面，RFID技術主要應用于鐵路票務及列車控制系統(tǒng)查詢應答器子系統(tǒng)。RFID以信息存儲量大、可同時讀取數(shù)量多、識別距離遠、可高速讀取、抗干擾性強等特點在交通信息采集方面展現(xiàn)了其獨特的優(yōu)越性，應用于城市軌道交通客面展現(xiàn)了其獨特的優(yōu)越性，應用于城市軌道交通客流誘導系統(tǒng)建設的基本條件已經具備。

1.1 客流信息時效性

目前車站客流預測大多通過現(xiàn)有的軌道交通自動售檢票系統(tǒng)（AFC）的聯(lián)機分析處理子系統(tǒng)獲取客流起訖點（OD），即各車站的進出站乘客數(shù)量，進而利用客流OD信息通過數(shù)學模型和相關算法反向推測乘客行進路線，如“四階段法”、“土地利用法”，BP神經網絡交通信息預測法等。這些預測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出行過程后錄入，利用歷史數(shù)據(jù)計算得出的軌道交通網絡斷面流量、換乘流量、各班次列車滿載率等客流指標具有極大的滯后性，有必要通過RFID系統(tǒng)對乘客進行更加精確的定位，追蹤乘客行進路線，獲取最準確、直觀，實時的客流信息。

1.2 系統(tǒng)運力分配需求

打破傳統(tǒng)的客流預測方法，利用RFID系統(tǒng)采集客流信息確定實時的客流需求和客流結構，進而在不同時間、地段配置相應數(shù)量、類型、技術等級的移動設備，均衡軌道交通線網運力資源配置、使軌道交通網絡化運營管理更加高效和可靠，有效改善路網客流高峰密集、低峰稀疏、關鍵節(jié)點擁堵等問題。

1.3 建設規(guī)劃需求

目前我國城市軌道交通車站建設規(guī)劃階段的客流預測值與實際運營過程中的客流值差異巨大，以上海l號線為例，人民廣場站進站客流量預測值比實際值高出514%，而上?；疖囌镜念A測客流量比實際客流量低50%，客流預測的離散性大，給車站建設初期設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施設備超負荷運行或資源浪費的發(fā)生。

2 客流誘導系統(tǒng)設計

城市軌道交通客流誘導系統(tǒng)總體架構如圖l所示。乘客所持乘車卡RFID標簽，及列車頭部配備車載的標簽，與站內閱讀器互相傳遞數(shù)據(jù)，閱讀器記錄乘客與列車的前進方向、行進路線，并通過無線網絡將列車與客流實時數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心服務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)等乘客所關心的信息，為乘客出行進行指導。同時，列車運營調度中心通過實時客流信息調度列車，合理分配系統(tǒng)運力，協(xié)調軌道交通系統(tǒng)資源。

2.1 信息采集

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

2.2 信息處理

RFID電子標簽與閱讀器之間是通過無線信道共享的方式進行數(shù)據(jù)通信。因此，在多閱讀器和多標簽同時發(fā)送數(shù)據(jù)時必然引起兩類信號沖突：RFID標簽沖突和讀寫器沖突。為了避免閱讀器和標簽之間的識別混疊問題，需要分別對其進行防沖突算法設計。

2.2.1 RFID電子標簽防沖突算法 RFID標簽防沖突算法主要分為基于二進制樹搜索的確定性標簽防沖突算法，和基于ALOHA的隨機標簽防沖突算法。前者在通信數(shù)據(jù)量較大時依然能夠成功識別標簽，但讀取標簽延時較長。后者識別標簽速度快，但在系統(tǒng)通信數(shù)據(jù)量較大時，可能會使標簽在很長一段時間內由于沖突而無法被識別，即標簽“餓死”現(xiàn)象。endprint