鐵路智能客運(yùn)車站系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià)

史天運(yùn)，張春家

（中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 電子計(jì)算技術(shù)研究所，北京 100081）

近年來(lái)隨著云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，使得人類社會(huì)向技術(shù)與產(chǎn)業(yè)高度耦合、深度迭加、創(chuàng)新并行的智能社會(huì)演進(jìn)，催生了智慧機(jī)場(chǎng)、智能交通、智慧工廠、智慧物流、智能樓宇等多行業(yè)的智能化建設(shè)。 “智慧機(jī)場(chǎng)”利用新一代信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到點(diǎn)的時(shí)時(shí)互聯(lián)，圍繞運(yùn)行、服務(wù)、管理、安全、商業(yè)5個(gè)方面，打造業(yè)務(wù)自動(dòng)化、服務(wù)個(gè)性化、功能人性化、管理流程化的新運(yùn)營(yíng)模式[1]?！爸悄芙煌ā眲t聚焦交通信息提供、電子收費(fèi)、商業(yè)車輛管理、交通燈智能控制、汽車自動(dòng)駕駛/無(wú)人駕駛等方面，特別是無(wú)人駕駛汽車已經(jīng)在上海和北京上路測(cè)試[2]?！爸腔酃S”則圍繞生產(chǎn)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化、生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化、生產(chǎn)文檔無(wú)紙化、生產(chǎn)過(guò)程透明化、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人化5個(gè)方面開展工作，最終目標(biāo)是做到“無(wú)人”工廠[3]。

客運(yùn)車站作為鐵路與旅客的交互窗口，是一個(gè)龐大的功能集合體，具有非常重要的社會(huì)地位。JR東日本鐵路公司為實(shí)現(xiàn)“所有人都能夠方便、愉快地使用車站”專門建立了智能客運(yùn)車站實(shí)驗(yàn)室，用于相關(guān)新技術(shù)和創(chuàng)新理念的驗(yàn)證與評(píng)判[4]。法國(guó)鐵路公司以數(shù)字化車站為突破口，打造數(shù)字化移動(dòng)助理，圍繞乘客預(yù)算統(tǒng)籌多種交通方式的銜接、自定義行程、直接預(yù)訂和支付、事故及延誤情況實(shí)時(shí)提醒以及智能機(jī)器人等方面開展工作[5]。德國(guó)鐵路公司提出“鐵路4.0”戰(zhàn)略，圍繞創(chuàng)新網(wǎng)上和手機(jī)銷售渠道、改善和擴(kuò)大車站及列車上的Wi-Fi服務(wù)、開發(fā)新的APP（列車實(shí)時(shí)追蹤軟件ZUGRADAR、多種交通方式的實(shí)時(shí)查詢、門對(duì)門旅行規(guī)劃軟件QIXXIT以及ICE平臺(tái)）、通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行圖方案等改善旅客服務(wù)[6]。瑞士聯(lián)邦鐵路公司則在其“2020戰(zhàn)略”中，將擴(kuò)展車站數(shù)字服務(wù)視為一項(xiàng)重點(diǎn)任務(wù)，并與谷歌、蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院等合作開展研發(fā)工作，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)充分應(yīng)用到車站數(shù)字化建設(shè)中[4]；中國(guó)鐵路總公司2017年舉辦的智能鐵路主題論壇設(shè)立了智能客運(yùn)車站子論壇，探討國(guó)內(nèi)外智能客運(yùn)車站的研究和發(fā)展情況[7-8]。

智能客運(yùn)車站的研究和應(yīng)用方興未艾，目前，我國(guó)處于智能車站研究起步階段，缺少建設(shè)智能客運(yùn)車站明確的規(guī)范。本文對(duì)智能客運(yùn)車站藍(lán)圖及功能進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，提出智能客運(yùn)車站評(píng)價(jià)指標(biāo)。

1 智能客運(yùn)車站基本概念

1.1 定義

智能客運(yùn)車站是在現(xiàn)代鐵路管理、服務(wù)理念和云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、機(jī)器人等新信息技術(shù)基礎(chǔ)上，以旅客便捷出行、車站溫馨服務(wù)、生產(chǎn)高效組織、安全有力保障、綠色節(jié)能環(huán)保為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)鐵路客運(yùn)車站智能出行服務(wù)、智能生產(chǎn)組織、智能安全應(yīng)急、智能綠色節(jié)能有機(jī)統(tǒng)一的新型生產(chǎn)服務(wù)系統(tǒng)[9]。

1.2 目標(biāo)

智能客運(yùn)車站的目標(biāo)是旅客無(wú)障礙暢通出行、人性化無(wú)縫自助服務(wù)、安全實(shí)時(shí)監(jiān)控、生產(chǎn)高效組織、全面綠色節(jié)能。

（1）旅客無(wú)障礙便捷出行：通過(guò)行程規(guī)劃、重要時(shí)刻提醒、通道按需動(dòng)態(tài)開行、智能精準(zhǔn)安檢、刷證刷臉檢票和一站式換乘等新功能，加快旅客進(jìn)出站速度，縮短旅客排隊(duì)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)旅客無(wú)障礙便捷出行。

（2）人性化無(wú)縫自助服務(wù)：通過(guò)站內(nèi)定位導(dǎo)航、多語(yǔ)言智能問詢、環(huán)境舒適度主動(dòng)監(jiān)控、個(gè)性化資訊推薦、重點(diǎn)旅客服務(wù)等功能，為旅客提供人性化無(wú)縫自助服務(wù)，讓旅客享受出行過(guò)程。

（3）安全實(shí)時(shí)監(jiān)控：通過(guò)對(duì)站內(nèi)重點(diǎn)區(qū)域的煙霧、聲音、溫度、振動(dòng)等車站安全要素實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)站內(nèi)重點(diǎn)人員、可疑物品進(jìn)行辨識(shí)和跟蹤，做到危險(xiǎn)及時(shí)報(bào)警、快速處置，為旅客提供安全的乘候車環(huán)境。

（4）生產(chǎn)高效組織：通過(guò)車站作業(yè)計(jì)劃一體化編制、人員設(shè)備動(dòng)態(tài)調(diào)配、任務(wù)自動(dòng)下發(fā)、設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、及時(shí)反饋及評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)車站作業(yè)–人員–設(shè)備–設(shè)施–環(huán)境的協(xié)同聯(lián)動(dòng)和業(yè)務(wù)全流程的可視化。

（5）全面綠色節(jié)能：通過(guò)站內(nèi)各類設(shè)備的按需運(yùn)行、自然資源的循環(huán)利用、新能源的開發(fā)、環(huán)保材料的使用，降低車站的能源消耗、資源浪費(fèi)、環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)全面綠色節(jié)能。

1.3 顯著標(biāo)志

智能客運(yùn)車站的顯著標(biāo)志是自助化、集成化、智能化、國(guó)際化、綠色化[10]。

（1）自助化：通過(guò)全面電子客票、“刷臉”進(jìn)出站、清晰的引導(dǎo)標(biāo)識(shí)等為旅客出行全流程提供自助化服務(wù)，實(shí)現(xiàn)旅客自助購(gòu)票、自助安檢、自助進(jìn)站乘車、自助出站、自助換乘等。

（2）集成化：通過(guò)集成站內(nèi)各信息系統(tǒng)，打破系統(tǒng)之間的通信壁壘，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通和數(shù)據(jù)共享。

（3）智能化：通過(guò)智能化設(shè)備為旅客提供更加清晰的路徑指引、更加豐富的信息咨詢、更加個(gè)性化的出行服務(wù)；通過(guò)人工智能為工作人員提供更高效的生產(chǎn)組織、更科學(xué)的輔助決策。

（4）國(guó)際化：通過(guò)多語(yǔ)言、多形式的客運(yùn)服務(wù)，為不同國(guó)家、不同類型的旅客提供更加舒適、便捷的出行服務(wù)。

（5）綠色化：通過(guò)設(shè)備節(jié)能控制、自然資源循環(huán)利用、新能源應(yīng)用等方式，實(shí)現(xiàn)車站的綠色運(yùn)營(yíng)和節(jié)能減排。

2 智能客運(yùn)車站總體設(shè)計(jì)

2.1 總體藍(lán)圖

圍繞提高旅客服務(wù)、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)和開放共享3大能力，滿足旅客“即到即走”、無(wú)障礙出行的需求，結(jié)合鐵路客運(yùn)車站的業(yè)務(wù)需求，提出 “2+1+4+N”的智能客運(yùn)車站總體藍(lán)圖，即2個(gè)體系、1個(gè)平臺(tái)、4大業(yè)務(wù)版塊、N個(gè)應(yīng)用?！?個(gè)體系”是指信息安全保障體系和標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)價(jià)體系；“1個(gè)平臺(tái)”是指智能車站管控與服務(wù)平臺(tái)，也稱車站大腦；“4大業(yè)務(wù)版塊”包括旅客服務(wù)、生產(chǎn)組織、安全應(yīng)急、綠色節(jié)能；“N個(gè)應(yīng)用”是指4大業(yè)務(wù)版塊中的具體業(yè)務(wù)應(yīng)用，包含既有系統(tǒng)和新增系統(tǒng)。智能客運(yùn)車站總體藍(lán)圖如圖1所示。

圖 1 智能客運(yùn)車站總體藍(lán)圖

相比現(xiàn)有鐵路客運(yùn)車站的系統(tǒng)構(gòu)成，本文依據(jù)“網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通、數(shù)據(jù)集成共享、融合業(yè)務(wù)系統(tǒng)、拓展服務(wù)邊界”的設(shè)計(jì)原則，構(gòu)建了基于智能車站管控與服務(wù)平臺(tái)的智能客運(yùn)車站總體藍(lán)圖。智能車站管控與服務(wù)平臺(tái)是智能客運(yùn)車站的大腦，建有可自主學(xué)習(xí)的旅客服務(wù)和生產(chǎn)協(xié)同模型，實(shí)時(shí)監(jiān)控站內(nèi)全生產(chǎn)要素的狀態(tài)并及時(shí)預(yù)警，自動(dòng)生成輔助決策指令，實(shí)現(xiàn)客運(yùn)車站的可視、可控和可學(xué)習(xí)，保障車站所有設(shè)備、設(shè)施、系統(tǒng)、人員、作業(yè)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，與車站應(yīng)用互聯(lián)互通、互不取代，為各應(yīng)用增智賦能、提供全面支撐，保障客運(yùn)車站安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2 總體架構(gòu)

智能客運(yùn)車站采用一級(jí)部署、兩級(jí)應(yīng)用的總體架構(gòu)，通過(guò)智能車站管控與服務(wù)平臺(tái)聯(lián)通鐵路總公司、鐵路局以及車站的客運(yùn)相關(guān)信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的及時(shí)共享、業(yè)務(wù)的協(xié)同聯(lián)動(dòng)、過(guò)程的閉環(huán)管控、服務(wù)的精準(zhǔn)外延。智能客運(yùn)車站系統(tǒng)的總體架構(gòu)如圖2所示。

在鐵路總公司設(shè)置接口服務(wù)器，從鐵路總公司相關(guān)專業(yè)系統(tǒng)獲取調(diào)度信息、客票信息、列車正晚點(diǎn)信息等數(shù)據(jù)，并通過(guò)廣域網(wǎng)實(shí)時(shí)傳輸至車站大腦。

在鐵路局配置服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和操作終端等必要的設(shè)備，部署智能車站管控與服務(wù)平臺(tái)（車站大腦）。平臺(tái)從鐵路局?jǐn)?shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)獲取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（站名字典、局名字典、線名字典）和GIS數(shù)據(jù)；從鐵路局相關(guān)專業(yè)系統(tǒng)獲取旅客服務(wù)信息、視頻監(jiān)控信息、客運(yùn)車站設(shè)備信息、客運(yùn)管理信息、應(yīng)急指揮信息等；通過(guò)鐵路局鐵路安全平臺(tái)實(shí)現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)、站車交互網(wǎng)的聯(lián)通，獲取路外相關(guān)信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)（天氣、輿情等）以及列車乘務(wù)和即將進(jìn)站的列車信息。

車站配置接口服務(wù)器，用于平臺(tái)與站內(nèi)系統(tǒng)、設(shè)備間的數(shù)據(jù)交互。一般情況下車站不配備主機(jī)和存儲(chǔ)設(shè)備，若特殊大站需要較強(qiáng)的數(shù)據(jù)分析、視頻分析等能力，可根據(jù)情況考慮自身設(shè)置相應(yīng)的硬軟件平臺(tái)。

圖 2 智能客運(yùn)車站總體架構(gòu)圖

2.3 技術(shù)架構(gòu)

智能客運(yùn)車站技術(shù)架構(gòu)包含數(shù)據(jù)感知技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、業(yè)務(wù)應(yīng)用技術(shù)和通用技術(shù)，如圖3所示。

圖3 智能客運(yùn)車站技術(shù)架構(gòu)

（1）數(shù)據(jù)感知技術(shù)：利用RFID電子標(biāo)簽、攝像機(jī)、拾音器、空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)、iBeacon等技術(shù)采集車站內(nèi)的客流密度、排隊(duì)長(zhǎng)度、設(shè)備運(yùn)行狀況、環(huán)境參數(shù)、噪聲、廣播、人員位置等信息，實(shí)現(xiàn)車站主要生產(chǎn)要素的全覆蓋實(shí)時(shí)感知。

（2）網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)：通過(guò)感知網(wǎng)進(jìn)行感知數(shù)據(jù)的傳輸，接入網(wǎng)通過(guò)有線接入或無(wú)線接入的方式將數(shù)據(jù)傳輸至承載網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)組織與互聯(lián)互通。

（3）數(shù)據(jù)處理技術(shù)：通過(guò)大數(shù)據(jù)分析、微服務(wù)、人工智能、智能視頻分析、數(shù)據(jù)建模、并行計(jì)算、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等數(shù)據(jù)處理技術(shù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、處理、分析、融合、建模、應(yīng)用等。

（4）業(yè)務(wù)應(yīng)用技術(shù)：通過(guò)云計(jì)算、信息共享、微服務(wù)等技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)資源和應(yīng)用服務(wù)的整合，實(shí)現(xiàn)環(huán)境、設(shè)備、人員的實(shí)時(shí)監(jiān)控、客流分析、業(yè)務(wù)反饋、協(xié)同辦公、站地智能聯(lián)動(dòng)、數(shù)據(jù)共享和可視化展示等。

（5）通用技術(shù)：包括公共技術(shù)、安全技術(shù)、QoS管理和網(wǎng)絡(luò)管理等。

2.4 應(yīng)用架構(gòu)

2.4.1 平臺(tái)應(yīng)用架構(gòu)

智能車站管控與服務(wù)平臺(tái)包括：數(shù)據(jù)匯集與共享、管控與協(xié)同聯(lián)動(dòng)、大數(shù)據(jù)分析、車站智能服務(wù)、數(shù)字化車站、云計(jì)算服務(wù)6個(gè)子平臺(tái)和平臺(tái)管理，其應(yīng)用架構(gòu)如圖4所示。

（1）數(shù)據(jù)匯集與共享子平臺(tái)：打破現(xiàn)有信息系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)共享的模式，構(gòu)建以“車站大腦”為中心的星型數(shù)據(jù)共享模式，各業(yè)務(wù)系統(tǒng)與“車站大腦”構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)接口，“車站大腦”實(shí)現(xiàn)站內(nèi)作業(yè)、列車、人員、旅客、設(shè)備、環(huán)境等全生產(chǎn)要素狀態(tài)的實(shí)時(shí)采集，并通過(guò)接口與各系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)。

圖 4 智能車站管控與服務(wù)平臺(tái)（車站大腦）應(yīng)用架構(gòu)

（2）管控與協(xié)同聯(lián)動(dòng)子平臺(tái)：利用分析算法和模型實(shí)時(shí)計(jì)算站內(nèi)擁擠度、舒適度、通過(guò)能力、人員和設(shè)備響應(yīng)速度等運(yùn)營(yíng)指標(biāo)，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信息，并結(jié)合車站的運(yùn)營(yíng)狀況給出處置建議，進(jìn)行作業(yè)–人員–設(shè)備的協(xié)同聯(lián)動(dòng)處置，實(shí)現(xiàn)車站運(yùn)營(yíng)狀態(tài)的智能監(jiān)控、評(píng)判和協(xié)同聯(lián)動(dòng)。

（3）大數(shù)據(jù)分析子平臺(tái)：基于車站運(yùn)營(yíng)過(guò)程產(chǎn)生的龐大的服務(wù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)，利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)構(gòu)建面向車站服務(wù)和生產(chǎn)具體場(chǎng)景的智能分析模型，構(gòu)建次日客流、列車正晚點(diǎn)等車站運(yùn)營(yíng)核心要素預(yù)測(cè)模型，并通過(guò)實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)與預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的比較更新模型；將實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)放入模型中進(jìn)行計(jì)算實(shí)驗(yàn)、模擬和驗(yàn)證，自動(dòng)生成決策建議和新的運(yùn)營(yíng)計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)基于大數(shù)據(jù)分析的主動(dòng)決策[11]。

（4）車站智能服務(wù)子平臺(tái)：將車站各業(yè)務(wù)應(yīng)用需要的人工智能服務(wù)和算法集中在“車站大腦”中，包括專家經(jīng)驗(yàn)規(guī)則庫(kù)、支撐高并發(fā)的實(shí)時(shí)智能音視頻分析算法庫(kù)、面向服務(wù)和生產(chǎn)的語(yǔ)義理解知識(shí)庫(kù)、面向業(yè)務(wù)分析的模型庫(kù)等，為站內(nèi)服務(wù)和生產(chǎn)系統(tǒng)、智能機(jī)器人、移動(dòng)APP、站內(nèi)查詢機(jī)、操作終端等提供支撐，提升其智能水平。

（5）數(shù)字化車站子平臺(tái)：利用虛擬現(xiàn)實(shí)+BIM+GIS技術(shù)構(gòu)建車站1:1實(shí)景3D模型。將站內(nèi)

設(shè)備設(shè)施、工作人員、業(yè)務(wù)流程、現(xiàn)場(chǎng)音視頻資料等所有生產(chǎn)要素在車站實(shí)景模型中以3D可視化數(shù)字展示，實(shí)現(xiàn)基于實(shí)景3D模型的車站旅客服務(wù)、生產(chǎn)組織、安全應(yīng)急等業(yè)務(wù)的集成化指揮，利用實(shí)景3D模型對(duì)車站的服務(wù)流線、設(shè)備協(xié)同、應(yīng)急處置等場(chǎng)景進(jìn)行模擬仿真，優(yōu)化流程提高效率。

（6）云計(jì)算服務(wù)子平臺(tái)：利用云計(jì)算技術(shù)將部署在鐵路局或大型客運(yùn)車站的客運(yùn)相關(guān)計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行整合，構(gòu)建云端服務(wù)集群。不再為信息系統(tǒng)配備獨(dú)立的計(jì)算資源，而是在云端服務(wù)集群中為所管轄的一個(gè)或多個(gè)車站動(dòng)態(tài)分配計(jì)算資源，實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源的按需分配和使用，避免資源浪費(fèi)、降低維護(hù)成本[12]。

（7）平臺(tái)管理：構(gòu)建統(tǒng)一的身份認(rèn)證和標(biāo)識(shí)管理體系，做到“一人一賬號(hào)、一物一標(biāo)識(shí)”。構(gòu)建業(yè)務(wù)需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)整人員和設(shè)備的權(quán)限，動(dòng)態(tài)劃分各系統(tǒng)的計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)資源。因此，在平臺(tái)中需統(tǒng)一進(jìn)行各數(shù)據(jù)接口的申請(qǐng)、審核、運(yùn)用監(jiān)控和報(bào)警，實(shí)現(xiàn)管理透明化、配置最優(yōu)化和接口標(biāo)準(zhǔn)化。

2.4.2 業(yè)務(wù)應(yīng)用架構(gòu)

依據(jù)智能客運(yùn)車站藍(lán)圖將客運(yùn)車站的業(yè)務(wù)劃分為旅客服務(wù)、生產(chǎn)組織、安全應(yīng)急、綠色節(jié)能4大業(yè)務(wù)版塊[9]，如圖5所示。

圖 5 智能客運(yùn)車站業(yè)務(wù)應(yīng)用架構(gòu)

（1）旅客服務(wù)業(yè)務(wù)版塊：為旅客提供線上線下出行服務(wù)，內(nèi)容涵蓋旅客出行的全過(guò)程，使旅客感受到便捷、舒適、溫馨的出行體驗(yàn)。主要包括：客票發(fā)售與預(yù)定、自動(dòng)驗(yàn)檢票、旅客服務(wù)、移動(dòng)APP等系統(tǒng)。

（2）生產(chǎn)組織業(yè)務(wù)版塊：涵蓋站內(nèi)所有生產(chǎn)作業(yè)，通過(guò)對(duì)工作人員、客站設(shè)備的協(xié)同指揮，實(shí)現(xiàn)更加快捷、高效的業(yè)務(wù)組織。主要包括：客運(yùn)管理與指揮系統(tǒng)及客站設(shè)備運(yùn)用監(jiān)控系統(tǒng)。

（3）安全應(yīng)急業(yè)務(wù)版塊：以車站的安全生產(chǎn)、風(fēng)險(xiǎn)管理和危險(xiǎn)預(yù)防為目標(biāo)，為旅客提供安全的出行環(huán)境及快速的應(yīng)急處置。主要包括：客站應(yīng)急指揮、智能音視頻監(jiān)控、站臺(tái)全防護(hù)等系統(tǒng)。

（4）綠色節(jié)能業(yè)務(wù)版塊：從綠色環(huán)保、節(jié)能降耗的角度考慮車站建設(shè)和運(yùn)營(yíng)。主要包括：設(shè)備節(jié)能控制、環(huán)境舒適度監(jiān)控、太陽(yáng)能發(fā)電等系統(tǒng)。

2.5 關(guān)鍵技術(shù)

（1）基于物聯(lián)網(wǎng)的客運(yùn)車站運(yùn)行環(huán)境全天候、全區(qū)域監(jiān)測(cè)理論技術(shù)

以“安全、節(jié)能、舒適”為原則，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)全天候、全區(qū)域?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)和感知車站候車室、檢票口、進(jìn)站口、出站口、換乘通道等關(guān)鍵區(qū)域的人流密度、排隊(duì)長(zhǎng)度、通過(guò)速度、移動(dòng)方向、環(huán)境舒適度等車站運(yùn)行環(huán)境信息。

（2）基于信息、人員、設(shè)備、環(huán)境的協(xié)同聯(lián)動(dòng)技術(shù)

“車站大腦”通過(guò)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)車站作業(yè)、列車、人員、設(shè)備、環(huán)境等信息實(shí)時(shí)匯集和共享，依托信息的實(shí)時(shí)流轉(zhuǎn)打破信息系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行造成的人員、設(shè)備各自為戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)人員、設(shè)備、環(huán)境的協(xié)同聯(lián)動(dòng)。

（3）基于人工智能和大數(shù)據(jù)的客運(yùn)車站安全應(yīng)急決策和處置技術(shù)

針對(duì)列車大面積晚點(diǎn)、大批旅客滯留、火災(zāi)、暴恐等站內(nèi)各類突發(fā)事件的典型場(chǎng)景，結(jié)合車站的實(shí)際運(yùn)營(yíng)狀況和應(yīng)急處置預(yù)案，給出科學(xué)的決策建議；快速調(diào)配站內(nèi)各類應(yīng)急資源，及時(shí)監(jiān)控和回傳現(xiàn)場(chǎng)狀況，保證指令準(zhǔn)確及時(shí)下發(fā)；實(shí)現(xiàn)貫穿突發(fā)事件監(jiān)測(cè)、預(yù)案、組織、響應(yīng)、處置、恢復(fù)和評(píng)估的一體化應(yīng)急。

（4）基于深度學(xué)習(xí)和邊緣計(jì)算的智能音視頻分析技術(shù)

通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、深度機(jī)器學(xué)習(xí)、邊緣計(jì)算等人工智能技術(shù)，對(duì)車站進(jìn)站身份核驗(yàn)處、檢票口、候車大廳、售票廳、自動(dòng)售取票廳、中轉(zhuǎn)換乘通道、電梯附近等重點(diǎn)區(qū)域的視頻、圖像、音頻進(jìn)行深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練，使機(jī)器模擬人完成人臉檢測(cè)、身份證信息比對(duì)、客流趨勢(shì)監(jiān)控、客流分析預(yù)警等操作，減輕車站工作人員負(fù)擔(dān)，優(yōu)化客運(yùn)組織流程。

（5）基于生物特征識(shí)別的虛擬閘機(jī)技術(shù)

通過(guò)多種檢測(cè)手段對(duì)旅客的指紋、臉形、虹膜、視網(wǎng)膜、手形、步態(tài)、聲音等生物特征進(jìn)行采集，采用圖像識(shí)別、語(yǔ)音處理、智能視頻分析等技術(shù)對(duì)旅客生物特征進(jìn)行識(shí)別，將結(jié)果與旅客身份信息和購(gòu)票信息進(jìn)行比對(duì)，保障已購(gòu)票旅客正常便捷出行，并對(duì)異常旅客進(jìn)行預(yù)警和追蹤。

（6）基于語(yǔ)音識(shí)別的多語(yǔ)種交互式旅客服務(wù)技術(shù)

在旅客服務(wù)APP或查詢終端設(shè)計(jì)語(yǔ)音交互查詢服務(wù)。基于信號(hào)處理、模式識(shí)別、發(fā)聲機(jī)理和聽覺機(jī)理、人工智能等技術(shù)，對(duì)旅客查詢?cè)捳Z(yǔ)進(jìn)行智能分析，并為旅客提供語(yǔ)音回答。語(yǔ)音交互服務(wù)提供多種語(yǔ)言、多種口音的智能識(shí)別功能，為不同國(guó)家、不同地區(qū)的旅客提供無(wú)障礙查詢服務(wù)。

（7）智能客運(yùn)車站評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建技術(shù)

根據(jù)智能客運(yùn)車站需求及功能建設(shè)，設(shè)計(jì)智能客運(yùn)車站評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。設(shè)計(jì)指標(biāo)類型、指標(biāo)個(gè)數(shù)、指標(biāo)級(jí)別和權(quán)重比例，并根據(jù)車站類型構(gòu)建不同評(píng)價(jià)模型。

3 評(píng)價(jià)指標(biāo)

評(píng)價(jià)指標(biāo)是對(duì)智能客運(yùn)車站建設(shè)成果和運(yùn)營(yíng)效果的綜合量化描述，不僅能夠客觀、準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)已運(yùn)營(yíng)客運(yùn)車站的智能化水平，而且能夠引導(dǎo)未建成客運(yùn)車站朝著正確、合理的方向建設(shè)和發(fā)展。智能客運(yùn)車站的評(píng)價(jià)指標(biāo)需要深入結(jié)合車站的具體業(yè)務(wù)功能，并融合新的信息化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵路客運(yùn)車站智能化水平的準(zhǔn)確評(píng)價(jià)、智能化發(fā)展方向的正確引領(lǐng)，達(dá)到以評(píng)定級(jí)、以評(píng)促建、以評(píng)規(guī)范的效果。評(píng)價(jià)指標(biāo)的構(gòu)建遵循系統(tǒng)性、典型性/代表性、科學(xué)性/客觀性、可比/可操作/可量化、綜合性/引導(dǎo)性、可擴(kuò)展性6大原則[13-15]。

在鐵路客運(yùn)車站發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，信息服務(wù)資源、智能生產(chǎn)及服務(wù)設(shè)備為發(fā)展目標(biāo)提供支撐和服務(wù)的程度是衡量智能客運(yùn)車站發(fā)展水平的重要指標(biāo)。智能客運(yùn)車站的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要從3個(gè)方面進(jìn)行構(gòu)建。

（1）智能化應(yīng)用覆蓋度：通過(guò)信息系統(tǒng)、智能化生產(chǎn)及服務(wù)設(shè)備對(duì)車站固有功能、業(yè)務(wù)及服務(wù)的覆蓋程度，衡量智能化信息系統(tǒng)和設(shè)備對(duì)車站智能化發(fā)展的影響程度。

（2）智能應(yīng)用效果：采用智能化系統(tǒng)和設(shè)備后，對(duì)原有車站業(yè)務(wù)和服務(wù)的提升、改進(jìn)和創(chuàng)新作用。

（3）智能應(yīng)用持續(xù)改進(jìn)：智能化信息系統(tǒng)和設(shè)備能否隨車站發(fā)展的需要持續(xù)改進(jìn)和創(chuàng)新，是否能夠不斷提升或者具備不斷提升的潛力。

智能客運(yùn)車站評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是反應(yīng)新型客運(yùn)車站信息化、智能化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展建設(shè)水平、應(yīng)用效果的評(píng)價(jià)指標(biāo)全集，其中一級(jí)指標(biāo)5個(gè)，二級(jí)指標(biāo)17個(gè)，如圖6所示。

圖6 智能客運(yùn)車站評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

4 試驗(yàn)

為驗(yàn)證智能客運(yùn)車站系統(tǒng)的合理性和先進(jìn)性，選擇太原站為試點(diǎn)，進(jìn)行了智能客運(yùn)車站系統(tǒng)建設(shè)試驗(yàn)，圍繞旅客服務(wù)、生產(chǎn)組織、安全應(yīng)急、綠色節(jié)能開展相應(yīng)工作。以下通過(guò)幾個(gè)典型應(yīng)用對(duì)智能客運(yùn)車站系統(tǒng)的先進(jìn)性進(jìn)行說(shuō)明。

4.1 基于3D實(shí)景模型的客運(yùn)信息集中展示

根據(jù)太原站實(shí)際結(jié)構(gòu)布局搭建了可視化3D實(shí)景模型圖，在3D實(shí)景模型中可實(shí)時(shí)展示到發(fā)信息、環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、視頻監(jiān)控信息、設(shè)備基礎(chǔ)信息及實(shí)時(shí)狀態(tài)、區(qū)域人流量及密度等，并能夠?qū)Ξ惓Ｇ闆r進(jìn)行報(bào)警。另外，可通過(guò)3D實(shí)景模型進(jìn)行應(yīng)急疏散演練，設(shè)計(jì)和優(yōu)化疏散路線等，如圖7所示。

圖7 車站信息全景展示

4.2 基于語(yǔ)音識(shí)別和語(yǔ)義理解的智能服務(wù)

在智能車站管控與服務(wù)平臺(tái)中構(gòu)建支撐高并發(fā)的實(shí)時(shí)智能音視頻分析算法庫(kù)、面向服務(wù)和生產(chǎn)的語(yǔ)義理解知識(shí)庫(kù)和專家經(jīng)驗(yàn)規(guī)則庫(kù)。旅客能夠通過(guò)語(yǔ)音問詢?cè)诼每头?wù)APP及語(yǔ)音交互機(jī)器人上進(jìn)行信息查詢，APP和語(yǔ)音交互服務(wù)機(jī)器人將查詢語(yǔ)音發(fā)送到后臺(tái)分析中心，通過(guò)語(yǔ)音識(shí)別及語(yǔ)義理解對(duì)音源進(jìn)行分析，獲取最優(yōu)答案提供給旅客。

4.3 基于智能音視頻分析的閉環(huán)監(jiān)控

通過(guò)攝像頭及拾音器對(duì)LED屏及廣播進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。通過(guò)智能視頻分析技術(shù)分析LED屏的狀態(tài)及顯示內(nèi)容的準(zhǔn)確性，將分析結(jié)果反饋到LED屏控制模型進(jìn)行閉環(huán)控制；通過(guò)拾音器采集廣播信息，采用智能音頻分析技術(shù)對(duì)廣播信息進(jìn)行分析，并反饋到控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)廣播的閉環(huán)控制。對(duì)LED屏及廣播的閉環(huán)管控保障了LED屏和廣播的準(zhǔn)確性。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文提出了鐵路智能客運(yùn)車站的定義、目標(biāo)和顯著標(biāo)志，根據(jù)客運(yùn)業(yè)務(wù)提出了智能客運(yùn)車站總體藍(lán)圖以及總體架構(gòu)、技術(shù)架構(gòu)以及應(yīng)用架構(gòu)，從新技術(shù)應(yīng)用、信息系統(tǒng)構(gòu)成、業(yè)務(wù)應(yīng)用等角度對(duì)智能客運(yùn)車站進(jìn)行闡述，并給出了智能客運(yùn)車站評(píng)價(jià)指標(biāo)。通過(guò)在太原站搭建試驗(yàn)環(huán)境，對(duì)智能客運(yùn)車站部分典型應(yīng)用進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，智能客運(yùn)車站建設(shè)具有較高的可行性和先進(jìn)性。